JP2009302946A - Solid-state image pickup element, driving method for solid-state image pickup element and image pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子,固体撮像素子の駆動方法及び撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, a driving method for a solid-state imaging device, and an imaging apparatus.
固体撮像素子は、半導体基板の受光領域に複数の行及び複数の列にわたって多数の光電変換素子が配列され、光電変換素子で生成された電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、垂直電荷転送部によって転送された電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部を備えた構成である。 The solid-state imaging device includes a vertical charge transfer unit in which a large number of photoelectric conversion elements are arranged in a light receiving region of a semiconductor substrate across a plurality of rows and a plurality of columns, and charges generated by the photoelectric conversion elements are transferred in a vertical direction; This is a configuration including a horizontal charge transfer unit that transfers the charges transferred by the transfer unit in the horizontal direction.
このような構成の固体撮像素子を備えた撮像装置としては、例えばデジタルビデオカメラや、動画撮像機能を有するデジタルスチルカメラがある。近年、固体撮像素子は、高い解像度の画像を得るために画素数が増加している。多画素の固体撮像素子では、各光電変換素子から電荷を読み出し、垂直電荷転送部及び水平電荷転送部を転送して、出力する駆動処理に時間がかかる。固体撮像素子の高速駆動を実現するため、従来では、例えば下記特許文献に示すような方法が提案されている。 As an image pickup apparatus including the solid-state image pickup device having such a configuration, for example, there are a digital video camera and a digital still camera having a moving image pickup function. In recent years, the number of pixels of a solid-state imaging device has increased in order to obtain a high-resolution image. In a multi-pixel solid-state imaging device, it takes time to drive to read out charges from each photoelectric conversion element, transfer the vertical charge transfer unit and the horizontal charge transfer unit, and output them. In order to realize high-speed driving of the solid-state imaging device, conventionally, for example, a method as shown in the following patent document has been proposed.
特許文献1は、動画を出力する撮像装置に関し、該撮像装置は、切り出し領域の光電変換素子から垂直電荷転送部への電荷読み出しを独立して行い、切り出し領域以外の垂直電荷転送部に読み出された電荷のみをドレイン手段に排出する構成を有することで、実用的なデータレートで動画を出力可能としている。しかし、切り出し領域は、撮像領域の中心部に限られている。 Patent Document 1 relates to an imaging device that outputs a moving image, and the imaging device independently performs charge reading from a photoelectric conversion element in a cutout region to a vertical charge transfer unit, and reads out to a vertical charge transfer unit other than the cutout region. By having a configuration in which only the generated charges are discharged to the drain means, a moving image can be output at a practical data rate. However, the cutout area is limited to the center of the imaging area.
特許文献2に記載された撮像装置は、垂直電荷転送部から水平電荷転送部への電荷の転送を水平方向の一部の領域において選択的に禁止する転送制御部を備えることにより、高速撮像を実現している。しかし、この撮像装置も、高速撮像可能な領域は、撮像領域の中心部に限られている。 The imaging apparatus described in Patent Document 2 includes a transfer control unit that selectively prohibits charge transfer from a vertical charge transfer unit to a horizontal charge transfer unit in a partial region in the horizontal direction, thereby performing high-speed imaging. Realized. However, also in this imaging apparatus, the area where high-speed imaging is possible is limited to the center of the imaging area.
特許文献3に記載された撮像装置は、垂直電荷転送部を構成する複数の垂直転送段の最終転送段から水平転送部への転送動作を制御する独立電極と、該独立電極の電荷を選択的に排出可能なドレインとを有し、かつ、水平転送部で電荷の混合を行うことで、オートフォーカスの撮像処理の高速化を図るものである。 An imaging device described in Patent Document 3 includes an independent electrode that controls a transfer operation from the final transfer stage of a plurality of vertical transfer stages constituting a vertical charge transfer unit to a horizontal transfer unit, and selectively charges on the independent electrode. And a drain that can be discharged, and charge is mixed in the horizontal transfer section, thereby speeding up the autofocus imaging process.
しかし、上記特許文献1から3に記載された固体撮像素子では、撮像領域において、中央部など予め設定されたエリアのみを切り出し領域として電荷を読み出すものであり、撮像領域における切り出し領域以外のエリアで撮像した場合には高速の駆動を行うことができないうえ、切り出し領域で撮像するには撮影者が撮像の目的となる被写体を切り出した領域に自身で合わせる必要があるため使いづらい点で改善の余地があった。 However, in the solid-state imaging device described in Patent Documents 1 to 3, charges are read out using only a preset area such as a central portion in the imaging region as a clipping region, and in areas other than the clipping region in the imaging region. When imaged, high-speed driving cannot be performed, and in order to capture an image in the cutout area, the photographer needs to adjust the subject to be imaged by himself / herself, so there is room for improvement in terms of difficulty in use. was there.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、オートフォーカスモードや動画モードにおいて更なる高速駆動が可能で、かつ、高いフレームレートを実現できる固体撮像素子,固体撮像素子の駆動方法及び撮像装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to drive a solid-state imaging device and a solid-state imaging device that can be driven at a higher speed in the autofocus mode and the moving image mode and can realize a high frame rate. A method and an imaging apparatus are provided.
本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
(1)行方向及び列方向に2次元配置された複数の光電変換素子と、
前記光電変換素子に隣接して設けられ、前記光電変換素子で発生した電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部と、
前記複数の光電変換素子と前記垂直転送部との間に設けられ、前記光電変換素子で発生した電荷を前記垂直転送部に読み出す電荷読み出し部と、
前記垂直転送部によって転送される電荷を、行方向に転送する水平転送部と、
前期垂直転送部に隣接して設けられ、前記垂直転送部によって転送される電荷を排出する垂直ドレイン部と、とを備え、
前記光電変換素子が配列される撮像領域は、前記列方向に分割された複数の第1領域と、前記行方向に分割された複数の第2領域を有しており、
前記電荷読み出し部は、前記第1の領域毎に独立駆動可能であり、
前記垂直ドレイン部は、前記第2の領域毎に独立駆動可能である固体撮像素子。
(2)前記複数の第1領域それぞれの前記列方向の大きさが同一である上記(1)に記載の固体撮像素子。
(3)前記複数の第2領域それぞれの前記行方向の大きさが同一である上記(1)又は(2)に記載の固体撮像素子。
(4)上記(1)から(3)のいずれかに記載の固体撮像素子を備えた撮像装置。
(5)行方向及び列方向に2次元配置された複数の光電変換素子と、
前記光電変換素子に隣接して設けられ、前記光電変換素子で発生した電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部と、
前記複数の光電変換素子と前記垂直転送部との間に設けられ、前記光電変換素子で発生した電荷を前記垂直転送部に読み出す電荷読み出し部と、
前記垂直転送部によって転送される電荷を、行方向に転送する水平転送部と、
前期垂直転送部に隣接して設けられ、前記垂直転送部によって転送される電荷を排出する垂直ドレイン部と、とを備え、
前記光電変換素子が配列される撮像領域は、前記列方向に分割された複数の第1領域と、前記行方向に分割された複数の第2領域を有しており、
前記電荷読み出し部は、前記第1の領域毎に独立駆動可能であり、
前記垂直ドレイン部は、前記第2の領域毎に独立駆動可能である固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷読み出し部を制御して、前記複数の第1領域のうちいずれかの領域に含まれる前記光電変換部で生成された電荷を読み出し、読み出した電荷のうち前記複数の第2領域のうちいずれかの領域に含まれる前記垂直電荷転送部の電荷のみを出力し、その他の前記垂直電荷転送部の電荷を前記垂直ドレイン部によって排出する固体撮像素子の駆動方法。
(6)前記複数の第1領域それぞれの前記列方向の大きさが同一である上記(5)に記載の固体撮像素子の駆動方法。
(7)前記複数の第2領域それぞれの前記行方向の大きさが同一である上記(5)又は(6)に記載の固体撮像素子の駆動方法。
(8)前記水平電荷転送部に読み出された電荷を、読み出された前記第2領域に含まれる前記垂直電荷転送部の列の分だけ転送した後、該水平電荷転送部での転送を一旦停止し、前記第1領域の電荷を列方向に転送する上記(5)から(7)のいずれかに記載の固体撮像素子の駆動方法。
(9)前記第1領域に含まれる前記光電変換部の行と同じ行数だけ前記垂直電荷転送部によって転送した後、次のフレームの読み出しを行う上記(5)又は(8)に記載の固体撮像素子。
(10)前記撮像領域のおいて前記第1領域と前記第2領域とによって分割された複数のエリアのうち、所定のエリアが選択され、該エリアの電荷を1フレームで出力する上記(6)から(9)のいずれかに記載の固体撮像素子の駆動方法。
(11)前記所定のエリアがオートフォーカス処理される上記(10)に記載の固体撮像素子の駆動方法。
(12)前記撮像領域の電荷を1フレームの画像で表示するときに、当該1フレームの画像の一部に合成される画像を生成するため、前記所定のエリアの電荷が複数回読み出される上記(10)に記載の固体撮像素子の駆動方法。
The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1) a plurality of photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally in the row direction and the column direction;
A plurality of vertical transfer units that are provided adjacent to the photoelectric conversion elements and transfer charges generated in the photoelectric conversion elements in a column direction;
A charge reading unit that is provided between the plurality of photoelectric conversion elements and the vertical transfer unit, and reads the charge generated in the photoelectric conversion element to the vertical transfer unit;
A horizontal transfer unit that transfers charges transferred by the vertical transfer unit in a row direction;
A vertical drain portion provided adjacent to the vertical transfer portion in the previous period and discharging charges transferred by the vertical transfer portion, and
The imaging region in which the photoelectric conversion elements are arranged has a plurality of first regions divided in the column direction and a plurality of second regions divided in the row direction,
The charge readout unit can be independently driven for each of the first regions,
The vertical drain portion is a solid-state imaging device that can be independently driven for each of the second regions.
(2) The solid-state imaging device according to (1), wherein each of the plurality of first regions has the same size in the column direction.
(3) The solid-state imaging device according to (1) or (2), wherein each of the plurality of second regions has the same size in the row direction.
(4) An imaging device including the solid-state imaging device according to any one of (1) to (3).
(5) a plurality of photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally in the row direction and the column direction;
A plurality of vertical transfer units that are provided adjacent to the photoelectric conversion elements and transfer charges generated in the photoelectric conversion elements in a column direction;
A charge reading unit that is provided between the plurality of photoelectric conversion elements and the vertical transfer unit, and reads the charge generated in the photoelectric conversion element to the vertical transfer unit;
A horizontal transfer unit that transfers charges transferred by the vertical transfer unit in a row direction;
A vertical drain portion provided adjacent to the vertical transfer portion in the previous period and discharging charges transferred by the vertical transfer portion, and
The imaging region in which the photoelectric conversion elements are arranged has a plurality of first regions divided in the column direction and a plurality of second regions divided in the row direction,
The charge readout unit can be independently driven for each of the first regions,
The vertical drain portion is a driving method of a solid-state imaging device that can be independently driven for each of the second regions,
The charge readout unit is controlled to read out the charge generated by the photoelectric conversion unit included in any one of the plurality of first regions, and any of the plurality of second regions out of the read charges A solid-state imaging device driving method for outputting only the charges of the vertical charge transfer unit included in the region and discharging the charges of the other vertical charge transfer units by the vertical drain unit.
(6) The solid-state imaging device driving method according to (5), wherein the plurality of first regions have the same size in the column direction.
(7) The solid-state imaging device driving method according to (5) or (6), wherein the plurality of second regions have the same size in the row direction.
(8) The charges read to the horizontal charge transfer unit are transferred by the columns of the vertical charge transfer units included in the read second area, and then transferred by the horizontal charge transfer unit. The solid-state imaging device driving method according to any one of (5) to (7), wherein the driving is temporarily stopped and the charge in the first region is transferred in a column direction.
(9) The solid according to (5) or (8), wherein the next frame is read after being transferred by the vertical charge transfer unit by the same number of rows as the photoelectric conversion unit included in the first region. Image sensor.
(10) In the imaging area, a predetermined area is selected from a plurality of areas divided by the first area and the second area, and the charge of the area is output in one frame (6) To (9). The method for driving a solid-state imaging device according to any one of (9) to (9).
(11) The method for driving a solid-state imaging device according to (10), wherein the predetermined area is subjected to autofocus processing.
(12) The charge of the predetermined area is read a plurality of times in order to generate an image to be combined with a part of the image of the one frame when the charge of the imaging region is displayed as an image of one frame. 10) The driving method of the solid-state imaging device according to 10).
上記構成によれば、撮像領域が、垂直電荷転送部の複数の第1領域と水平電荷転送部の複数の第2領域とによって複数のエリアに分割されており、第1領域及び第2領域に独立して電圧を印加することで、撮像領域における任意のエリアを選択して、そのエリアを1フレームとして出力することができる。このとき、垂直ドレイン部に印加するドレイン電圧を制御することで、任意のエリアの電荷のみを水平電荷転送部で転送させるとともに、任意のエリア以外のエリアの電荷を排出することができ、全部のエリアの電荷を読み出す時間に対してより早く任意のエリアの電荷のみを高速読み出しすることが可能となる。 According to the above configuration, the imaging region is divided into a plurality of areas by the plurality of first regions of the vertical charge transfer unit and the plurality of second regions of the horizontal charge transfer unit, and the first region and the second region are divided. By independently applying a voltage, an arbitrary area in the imaging region can be selected and the area can be output as one frame. At this time, by controlling the drain voltage applied to the vertical drain portion, only the charges in an arbitrary area can be transferred by the horizontal charge transfer portion, and the charges in the areas other than the arbitrary area can be discharged. Only the charge in an arbitrary area can be read at high speed earlier than the time for reading out the charge in the area.
本発明によれば、オートフォーカスモードや動画モードにおいて高速駆動が可能で、かつ、高いフレームレートを実現できる固体撮像素子,固体撮像素子の駆動方法及び撮像装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device, a solid-state imaging device driving method, and an imaging apparatus that can be driven at high speed in an autofocus mode and a moving image mode and can realize a high frame rate.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図1は、第1実施形態の固体撮像素子を備えた撮像装置の概略構成を示す図である。なお、固体撮像素子を備えた撮像装置としては、例えば、動画モードを有するデジタルカメラやデジタルビデオカメラなどであり、本実施形態の説明では、デジタルカメラを例に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus including the solid-state imaging device according to the first embodiment. Note that the imaging apparatus including the solid-state imaging device is, for example, a digital camera or a digital video camera having a moving image mode. In the description of the present embodiment, a digital camera will be described as an example.
図1に示すように、撮像装置は、撮影レンズ1と、固体撮像素子5と、該撮影レンズ1と固体撮像素子5との間に設けられた絞り2と、赤外線カットフィルタ3と、光学ローパスフィルタ4とを備えている。 As shown in FIG. 1, the imaging apparatus includes a photographic lens 1, a solid-state imaging device 5, a diaphragm 2 provided between the photographic lens 1 and the solid-state imaging device 5, an infrared cut filter 3, and an optical low-pass. And a filter 4.
また、撮像装置は、電気制御系全体を統括制御するシステム制御部11を備えている。システム制御部11は、フラッシュの発光部12及び受光部13の制御、レンズ駆動部8、絞り制御部9、撮像素子駆動部10の制御を行う。レンズ駆動部8は、撮影レンズ1の位置をフォーカス位置に調整したりズーム調整を行ったりするものであり、絞り駆動部9は、絞り2の開口量を制御して露光量の調整を行うものである。また、撮像素子駆動部10は、固体撮像素子5を駆動し、撮影レンズ1を通して入射した光に基づく撮像信号を出力させるものである。さらに、システム制御部11には、操作部14を通してユーザからの指示信号が入力される。
The imaging apparatus also includes a system control unit 11 that performs overall control of the entire electric control system. The system control unit 11 controls the
また、撮像装置は、アナログ信号処理部6、A/D変換回路7を備えており、これらもシステム制御部11によって制御される。アナログ信号処理部6は、固体撮像素子5から出力される撮像信号をアナログ処理するものであり、アナログ信号処理部6と、該アナログ信号処理部6から撮像信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路7とを備えている。アナログ信号処理部6と、A/D変換回路7とはシステム制御部11によって制御される。なお、固体撮像素子5は、RGBの原色フィルタを有するものであるので、A/D変換回路7は、それぞれの色信号を示すデジタル信号である。 The imaging apparatus also includes an analog signal processing unit 6 and an A / D conversion circuit 7, which are also controlled by the system control unit 11. The analog signal processing unit 6 performs analog processing on the imaging signal output from the solid-state imaging device 5. The analog signal processing unit 6 and the A / D that converts the imaging signal from the analog signal processing unit 6 into a digital signal. And a conversion circuit 7. The analog signal processing unit 6 and the A / D conversion circuit 7 are controlled by the system control unit 11. Since the solid-state imaging device 5 includes RGB primary color filters, the A / D conversion circuit 7 is a digital signal indicating each color signal.
さらに、撮像装置は、メインメモリ16と、メインメモリ16に接続されたメモリ制御部15と、補間演算やガンマ補正演算、RGB/YC変換処理等を行って画像データを生成するデジタル信号処理部17と、デジタル信号処理部17で生成された画像データをJPEG形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部18と、測光データ(画像データ)を積算しデジタル信号処理部17が行うホワイトバランス補正のゲインを求める積算部19と、着脱自在の記録媒体21が接続される外部メモリ制御部20と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部23が接続される表示制御部22とを備えており、これらは、制御バス24及びデータバス25によって相互に接続され、システム制御部11からの指令によって制御される。
Further, the imaging apparatus includes a
図2は、第1実施形態の固体撮像素子の構成を概略的に示す平面図である。図3は、本実施形態の固体撮像素子の構成の一部を概略的に示す図である。
図2に示すように、固体撮像素子5は、半導体基板51の2次元平面に、複数の行(図中の左右方向)と複数の列(図中の上下方向)にわたって複数の光電変換部PDが配列されている。複数の光電変換部PDが配列されている領域が撮像領域を構成し、また、配列された複数の光電変換部PDそれぞれが入射光に応じて電荷を生成し、該電荷を固体撮像素子5から出力信号として出力し、該出力信号に基づいて撮影画像を生成する。
FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the solid-state imaging device of the first embodiment. FIG. 3 is a diagram schematically showing a part of the configuration of the solid-state imaging device of the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the solid-state imaging device 5 includes a plurality of photoelectric conversion units PD on a two-dimensional plane of a
固体撮像素子5は、各光電変換部PDの上方に図示しないカラーフィルタが配置され、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の分光感度を有する。
光電変換部PDは、半導体基板51に構成されたフォトダイオードであり、それぞれの光電変換部PDの光電変換領域に入射した光の強さと露光時間の長さとで定まる光量に応じた電荷を生成する。
In the solid-state imaging device 5, a color filter (not shown) is arranged above each photoelectric conversion unit PD, and has red (R), green (G), and blue (B) spectral sensitivities, respectively.
The photoelectric conversion unit PD is a photodiode configured on the
半導体基板51には、垂直方向に並べられた光電変換部PDの各列の間に延設され、各光電変換部PDから読み出された電荷を垂直方向に転送するための垂直電荷転送部52が設けられている。また、固体撮像素子5は、垂直電荷転送部52によって転送されてきた電荷を水平方向に転送するための水平電荷転送部56と、水平電荷転送部54を転送されてきた電荷を電圧信号に変換する電荷検出部55と電圧信号を出力する出力アンプ58とを備えている。垂直電荷転送部52と水平電荷転送部56との間には、垂直電荷転送部52に転送する電荷を選択的に排出可能な垂直ドレイン部53が設けられている。
The
なお、本実施形態では、光電変換部PDの配列は、光電変換部PDの各列が隣り合う列に対して垂直方向に1/2ピッチづつずらして配置された構成である。しかし、光電変換部PDの配列はこれに限定されず、光電変換部PDが半導体基板51表面に略正方向子状に配置されていてもよい。
In the present embodiment, the arrangement of the photoelectric conversion units PD is a configuration in which each column of the photoelectric conversion units PD is arranged with a ½ pitch shift in the vertical direction with respect to adjacent columns. However, the arrangement of the photoelectric conversion parts PD is not limited to this, and the photoelectric conversion parts PD may be arranged on the surface of the
各垂直電荷転送部52は、光電変換部PDと隣り合う位置に、列方向に延設されており、1列分の光電変換部PDのそれぞれから読み出された信号を、各垂直電荷転送部52の列毎に電荷を列方向に転送する。図3に示すように、垂直電荷転送部52はそれぞれ、半導体基板51に形成された垂直電荷転送チャネル52nと、半導体基板51上にゲート絶縁膜を介して形成された複数の垂直電荷転送電極52a,52bとを備えている。複数の垂直電荷転送電極52a,52bに所定の電圧を印加して各垂直電荷転送チャネル52nに所定の電位分布を形成し、各電極52a,52bに印加する電圧を順次に切り替えることで、垂直電荷転送部52それぞれが、各画素の信号電圧を列方向に順次に転送する。複数の垂直電荷転送電極が、読み出し電圧が印加されることで、光電変換部PDで生成された電荷を垂直電荷転送チャネル52nに読み出す読み出し電極を兼ねた構成としてもよい。垂直電荷転送部52の各列の読み出し電極に読み出し電圧を印加することで、一行分の光電変換部PDの電荷を同時に読み出す。複数の垂直電荷転送電極52a,52bには、配置された位置に応じて4相や8相などの垂直転送制御信号φVが入力される。
Each vertical
垂直電荷転送部52の出力側には電荷蓄積部として機能するラインメモリLMが配置されている。ラインメモリLMは垂直電荷転送部52から出力される1行分の電荷を一時的に蓄積する。ラインメモリLMに蓄積された1行分の電荷は、ラインメモリLMから水平電荷転送部56に転送され、その結果、水平電荷転送部56に1行分の電荷が保持される。水平電荷転送部56は、保持する1行分の電荷を1画素単位で行方向に順次に転送する。そして、水平電荷転送部56で転送された電荷を電荷検出部55に電圧に変換し、出力アンプ58から信号を出力する。
A line memory LM that functions as a charge storage unit is disposed on the output side of the vertical
水平電荷転送部56は、図3中矢印Xの方向に帯状に延在する1本の水平電荷転送チャネル56nと、この水平電荷転送チャネル56nの上方に形成された一対の水平転送電極56a,56bを有している。一対の水平転送電極56a,56bはそれぞれ、水平電荷転送チャネル56nの長手方向に交互に配設されている。一対の水平転送電極56a,56bのうち、互いに隣り合う、一方の水平転送電極56aと他方の水平転送電極56bとの対が電気的に共通に接続され、これら水平転送電極56a,56bが水平電荷転送チャネル56nの長手方向に交互に配設されている。水平転送電極56a,56bは、それら対の位置に応じて位相が異なる4相の水平転送制御信号φHが入力される。水平電荷転送チャネル56nは、不純物濃度が相対的に高い領域(n型不純物添加領域)と相対的に低い領域(n−型不純物添加領域)とが交互に形成されている。n型不純物添加領域はn−型不純物添加領域に対して常にポテンシャル・ウェル領域となり、ポテンシャル・ウェル領域内の電荷はポテンシャル・バリア領域によって移動が禁止される。したがって、水平転送電極56a,56bに印加する電圧の高さを制御することによって、ポテンシャル・バリア領域からポテンシャル・ウェル領域に向かう方向に電荷を転送することができる。
The horizontal
垂直電荷転送制御信号φV,水平電荷転送制御信号φHはそれぞれ、印加する電圧を規定するハイ(High)レベルの信号とロー(Low)レベルの信号とを含む駆動パルスを用いる。 Each of the vertical charge transfer control signal φV and the horizontal charge transfer control signal φH uses a driving pulse including a high level signal and a low level signal that define a voltage to be applied.
垂直電荷転送部52に垂直電荷転送制御信号φVが入力され、水平電荷転送部56に水平電荷転送制御信号φHが入力される。垂直電荷転送制御信号φV,水平電荷転送制御信号φHはそれぞれ、固体撮像素子駆動部10に設けられた所定のタイミング信号発生回路によって生成される。
A vertical charge transfer control signal φV is input to the vertical
本実施形態の固体撮像素子は、垂直電荷転送部52から水平電荷転送部56に転送する電荷を選択的に排出可能な垂直ドレイン部53を備えている。垂直ドレイン部53は、各垂直電荷転送部52ごとに設けられており、本実施形態では、垂直電荷転送部52のY方向の端部近傍に位置するラインメモリLMに隣り合う位置に設けられている。垂直ドレイン部53の位置は特に限定されず、垂直電荷転送部52から転送される電荷を排出することができる範囲で変更することができる。
The solid-state imaging device according to this embodiment includes a
次に、垂直ドレイン部53の構成について説明する。図3に示すように、垂直ドレイン部53は、電荷を半導体基板から排出するためのドレイン53aと、ドレイン53aに排出される電荷を取り出すためのドレイン電圧が印加される制御電極53bとを備えている。電荷の排出を行う際には、制御電極53bをオン状態に設定して、ゲートを開き、図3中破線の矢印で示すように垂直電荷転送部52(図ではラインメモリLM)から電荷をドレイン53aへ取り出し、取り出された電荷をドレイン53で排出する。制御電極53bがオフ状態に設定されている場合には、ラインメモリLMから排出されず、保持された電荷は水平電荷転送部56へ電荷転送される。
Next, the configuration of the
図4は、本実施形態の固体撮像素子の制御系を示す図である。
固体撮像素子5は、光電変換素子が配列される撮像領域は、前記列方向に分割された複数の第1領域と、前記行方向に分割された複数の第2領域を有している。固体撮像素子5は、撮像領域の、複数の第1領域と複数の第2領域とで分割される複数のエリアのうち、任意のエリアを1フレームとして出力することができる。なお、図4に示すように、本実施形態では一例として、撮像領域が4つの第1領域と4つの第2領域とによって16(4行×4列)のエリアに分割されている構成を説明する。第1領域及び第2領域の分割される数や、撮像領域を分割するエリアの数は、本実施形態の構成に限定されない。また、出力されるフレームは、1つのエリアでなくてもよく、例えば互いに隣接する矩形のエリア(2×2のエリアなど)で構成されていてもよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating a control system of the solid-state imaging device of the present embodiment.
The solid-state imaging device 5 has an imaging region in which photoelectric conversion elements are arranged, having a plurality of first regions divided in the column direction and a plurality of second regions divided in the row direction. The solid-state imaging device 5 can output an arbitrary area as one frame among a plurality of areas divided by the plurality of first regions and the plurality of second regions in the imaging region. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, as an example, a configuration in which the imaging region is divided into 16 (4 rows × 4 columns) areas by four first regions and four second regions will be described. To do. The number of divisions of the first region and the second region and the number of areas into which the imaging region is divided are not limited to the configuration of the present embodiment. The output frame may not be one area, and may be composed of rectangular areas (2 × 2 areas, etc.) adjacent to each other, for example.
固体撮像素子には、撮像領域を分割する複数の第1領域のそれぞれの領域に独立して読み出し電圧を印加可能な電荷読み出し部として機能する読み出し電圧制御部62が接続されている。読み出し電圧制御部62によって読み出し電圧が印加されると、読み出し電圧が印加された第1領域に含まれる光電変換部PDから電荷が垂直電荷転送部52へ読み出される。一方で、読み出し電圧が印加されていない第1領域に含まれる光電変換部PDからは、電荷が読み出されない。
The solid-state imaging device is connected to a read
また、固体撮像素子には、撮像領域を行方向に分割する複数の第2領域のそれぞれの領域に独立してドレイン電圧を印加可能な垂直ドレイン部として機能するドレイン電圧制御部64が接続されている。ドレイン電圧制御部62によってドレイン電圧が印加されると、ドレイン電圧が印加された第2領域に含まれる垂直電荷転送部52を転送される電荷が垂直ドレイン部53によって排出される。一方で、ドレイン電圧が印加されていない第2領域に含まれる垂直電荷転送部52の列からは電荷が水平電荷転送部54に転送される。
In addition, a drain
次に、本実施形態の固体撮像素子の駆動方法を説明する。なお、以下の駆動方法の説明において、固体撮像素子の構成は、上述した図1から図4に示す固体撮像素子の構成と同じであるものとし、必要に応じて適宜参照する。
図5は、固体撮像素子において選択された第1領域の電荷を読み出す手順を示す図である。図6は、固体撮像素子において選択された第2領域の電荷のみを水平電荷転送部(HCCD)によって転送する状態を示す図である。図5及び図6において、「V1」〜「V4」は複数の第1領域を示し、「VDR1」〜「VDR4」は垂直ドレイン部53に選択的にドレイン電圧が印加される複数の第2領域を示している。また、垂直電荷転送部と水平電荷転送部との間のラインメモリは表記せず、省略する。なお、本実施形態では、図5(a)に示すように、撮像領域の分割された複数のエリアのうち、右上のエリア(図中太線で囲んだエリア。以下、出力エリアともいう。)を1フレームで出力する際の動作を説明する。A0,A1,…は、出力エリアに読み出された電荷を表している。本実施形態では、複数の第1領域それぞれの前記列方向の大きさが同一であり、かつ、複数の第2領域それぞれの前記行方向の大きさが同一であるものとする。つまり、各エリアの寸法、つまり、各エリア同士の光電変換部の行の数が等しく、かつ、各エリア同士の光電変換部の列の数は等しいものとする。
Next, a method for driving the solid-state imaging device of this embodiment will be described. In the following description of the driving method, the configuration of the solid-state imaging device is assumed to be the same as the configuration of the solid-state imaging device shown in FIGS. 1 to 4 described above, and will be referred to as necessary.
FIG. 5 is a diagram illustrating a procedure for reading the charge in the first region selected in the solid-state imaging device. FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which only the charges in the second region selected in the solid-state imaging device are transferred by the horizontal charge transfer unit (HCCD). 5 and 6, “V1” to “V4” indicate a plurality of first regions, and “VDR1” to “VDR4” indicate a plurality of second regions where a drain voltage is selectively applied to the
最初に、図5(a)に示すように、分割された複数の第1領域V1〜V4のうち、第1領域V4に読み出し電圧を印加する。すると、第1領域V4に含まれる垂直電荷転送部52の読み出し電極の駆動によって光電変換部PDから電荷がそれぞれの垂直電荷転送部52に読み出される。つまり、図5(a)に示す固体撮像素子5の撮像領域において、第1領域V4に並列された4つのエリアでのみ電荷が読み出される。
First, as shown in FIG. 5A, a read voltage is applied to the first region V4 among the plurality of divided first regions V1 to V4. Then, charges are read from the photoelectric conversion units PD to the respective vertical
図5(b)に示すように、垂直電荷転送部52を転送駆動し、第1領域V4の垂直電荷転送部52に読み出された電荷A0を、第1領域V4の垂直電荷転送部52の行の数と同じ行数だけ列の方向に転送する。こうすることで、第1領域V4の電荷A0を第1領域V3へ転送することができる。
As shown in FIG. 5B, the vertical
次に、図5(c)に示すように、出力エリアの電荷A0を第1領域V3に転送した後、第1領域V4に読み出し電圧を印加することで、出力エリアに電荷A1を読み出す。電荷A1は、出力の際には、電荷A0のフレームに対して次のフレームに相当する。その後、図5(d)に示すように、垂直電荷転送部52を転送駆動し、第1領域V4の電荷A1と第1領域V3の電荷A0とを、それぞれ出力エリアの行の数と同じ数だけ列の方向に転送する。そして、出力エリアに電荷A2を読み出す。電荷A2は、電荷A1のフレームの次のフレームに相当する。
Next, as shown in FIG. 5C, after the charge A0 in the output area is transferred to the first region V3, the read voltage is applied to the first region V4, thereby reading the charge A1 in the output area. The charge A1 corresponds to the next frame with respect to the frame of the charge A0 at the time of output. Thereafter, as shown in FIG. 5D, the vertical
図6(a)に示すように、垂直電荷転送部52を転送駆動し、第1領域V4〜V2の電荷A2〜A0をそれぞれ1エリア分だけ列の方向に転送する。こうすることで、第1領域V4の電荷A2が第1領域V3へ移動し、第1領域V3の電荷A1が第1領域V2へ移動し、第1領域V2の電荷A0が第1領域V1へ移動する。その後、出力エリアに電荷A3を読み出す。
As shown in FIG. 6A, the vertical
次に、図6(b)に示すように、出力エリアに読み出された電荷をラインメモリに転送する。ここで、第2領域VDR1〜VDR4のうち、第2領域VDR1〜3に含まれる各垂直電荷転送部52に対応する垂直ドレイン部にドレイン電圧を印加することで、第2領域VDR1〜3に含まれる垂直電荷転送部52の電荷が排出される。一方で、垂直ドレイン電圧が印加されない第2領域VDR4に存在し、かつ、垂直電荷転送部52の転送方向において最終エリアに相当する第1領域V1に存在する電荷A0の一部がラインメモリから水平電荷転送部56に転送される。垂直電荷転送部52から水平電荷転送部56への1回の転送で、第2領域VDR4の垂直電荷転送部52の列の数に相等する電荷が転送される。
Next, as shown in FIG. 6B, the charges read to the output area are transferred to the line memory. Here, among the second regions VDR1 to VDR4, the drain voltage is applied to the vertical drain portions corresponding to the vertical
図6(c)に示すように、水平電荷転送部56に読み出された電荷を、該電荷が読み出された出力エリアの第2領域に含まれる垂直電荷転送部52の列の分(つまり、第2領域の1領域分)だけ、水平方向に転送する。このとき、電荷A0を転送した分だけ電荷A1〜A3も転送される。そして、図6(d)のように水平転送を繰り返すことで、第1領域V1及び第2領域VDR4のエリアの電荷A0を出力する。その後、水平電荷転送部56に読み出された電荷を、読み出された第2領域に含まれる垂直電荷転送部52の列の分だけ転送した後、該水平電荷転送部56での転送を一旦停止し、第1領域の電荷を列方向に転送する動作を繰り返すことで、電荷A1〜A3を順次に転送し、出力する。
As shown in FIG. 6C, the charges read out by the horizontal
図5及び図6に示す手順を繰り返し、撮像時に出力エリアで得られた電荷A0〜A3をそれぞれ1フレームで出力する駆動を行うことで、撮像領域全体の電荷を1フレームで読み出す駆動を行うことに比較して、駆動時間を約16倍高速にすることができる。言い換えると、図5及び図6に示す手順によれば、電荷の出力にかかる時間を約1/16に短縮することができる。 The procedure shown in FIG. 5 and FIG. 6 is repeated, and driving for outputting the charges A0 to A3 obtained in the output area at the time of imaging in one frame is performed to read out the charges in the entire imaging region in one frame. Compared to the above, the driving time can be increased about 16 times. In other words, according to the procedure shown in FIGS. 5 and 6, the time required to output the charge can be reduced to about 1/16.
上記構成によれば、撮像領域が、垂直電荷転送部52の複数の第1領域と水平電荷転送部56の複数の第2領域とによって複数のエリアに分割されており、第1領域及び第2領域に独立して電圧を印加することで、撮像領域における任意のエリアを選択して、そのエリアを1フレームとして出力することができる。このとき、垂直ドレイン部に印加するドレイン電圧を制御することで、任意のエリアの電荷のみを水平電荷転送部で転送させるとともに、任意のエリア以外のエリアの電荷を排出することができ、全部のエリアの電荷を読み出す時間に対してより早く任意のエリアの電荷のみを高速読み出しすることが可能となる。
According to the above configuration, the imaging region is divided into a plurality of areas by the plurality of first regions of the vertical
複数の第1領域V1〜V4それぞれの列方向の大きさが同一で、かつ、第2領域VDR1〜VDR4それぞれの行方向の大きさが同一とすれば、垂直転送時に電荷を隣接する第1領域へ転送する時間を全て等しくでき、また、水平転送時に電荷を隣接する第2領域へ転送する時間を全て等しくできる。このため、駆動制御が行いやすくなる。第1領域V1〜V4それぞれの列方向の大きさか、または、第2領域VDR1〜VDR4それぞれの行方向の大きさを同一としてもよい。
上記実施形態では、第1領域V1と第2領域VDR4とに区画された1つのエリアを出力エリアとしたが、互いに隣接する複数のエリアで形成される矩形エリアを出力エリアとしてもよい。こうすれば、撮影者の任意の大きさのエリアの撮像信号を高速に得ることができる。
If the size in the column direction of each of the plurality of first regions V1 to V4 is the same and the size in the row direction of each of the second regions VDR1 to VDR4 is the same, the first region adjacent to the charge during vertical transfer The time for transferring to all the time can be made equal, and the time for transferring the charge to the adjacent second region at the time of horizontal transfer can be made all equal. This facilitates drive control. The size in the column direction of each of the first regions V1 to V4 or the size in the row direction of each of the second regions VDR1 to VDR4 may be the same.
In the above embodiment, one area divided into the first area V1 and the second area VDR4 is used as the output area, but a rectangular area formed by a plurality of areas adjacent to each other may be used as the output area. By so doing, it is possible to obtain an imaging signal of an area of an arbitrary size of the photographer at high speed.
次に、本発明にかかる固体撮像素子の駆動方法の第2実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。 Next, a second embodiment of the solid-state image sensor driving method according to the present invention will be described. In the embodiments described below, members having the same configuration / action as those already described are denoted by the same or corresponding reference numerals in the drawings, and description thereof is simplified or omitted.
図7は、本実施形態の固体撮像素子の駆動方法の手順の一部を説明する図である。図8は、本実施形態の固体撮像素子の駆動方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態では、撮像領域のうち第1領域と前記第2領域とによって分割された複数のエリアのうち所定のエリアを選択し、該所定のエリアをオートフォーカスエリア(以下、AFエリアという。)に設定し、AFエリアのみを上記第1実施形態の駆動方法において高速処理する。 FIG. 7 is a diagram for explaining a part of the procedure of the method for driving the solid-state imaging device of the present embodiment. FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the method for driving the solid-state imaging device of the present embodiment. In the present embodiment, a predetermined area is selected from a plurality of areas divided by the first area and the second area in the imaging area, and the predetermined area is referred to as an autofocus area (hereinafter referred to as an AF area). In the driving method of the first embodiment, only the AF area is processed at high speed.
最初に、固体撮像素子は、AFエリアを指定するモードか否かを判別し、AFエリアを指定するモードではないときには、通常の撮影モードに設定する。通常の撮影モードでは、撮像領域の全てで電荷の読み出しを行い、1フレームとして出力する。 First, the solid-state imaging device determines whether or not it is a mode for designating an AF area, and when it is not a mode for designating an AF area, it is set to a normal photographing mode. In the normal shooting mode, the charge is read out in the entire imaging area and output as one frame.
AFエリアを指定するモードであると判別すると、AFエリアを選択するステップに移る。このステップでは、ユーザーがオートフォーカス処理を実行したい領域を選択する。図7に示すように、本実施形態では、撮像領域における人物の顔の位置に基づいて、第1領域Vと第2領域VDR3とによって区画されるエリアをAF動作を行うエリアに選択した。本実施形態では、このAF動作を行うエリアの電荷A0を1フレームで出力する。このとき、顔認識処理などを用いることで、撮像装置側がAFエリアを自動で選択してもよい。 If it is determined that the mode is an AF area designation mode, the process proceeds to an AF area selection step. In this step, the user selects an area where autofocus processing is desired. As shown in FIG. 7, in this embodiment, based on the position of the person's face in the imaging area, the area divided by the first area V and the second area VDR3 is selected as the area for performing the AF operation. In the present embodiment, the charge A0 of the area where the AF operation is performed is output in one frame. At this time, by using face recognition processing or the like, the imaging apparatus side may automatically select the AF area.
AF動作を行うエリアを選択した後、撮像装置の表示部23に撮像領域全体のスルー画をムービーモード(MVモード)で表示する動作を実行する。そして、ユーザーの所定の操作が行われると、先に選択されたAF動作を行うエリアについてAF処理が実行される。ここで、ユーザーの所定の操作とは、例えば、レリーズボタンの半押しなどの操作である。
After selecting the area where the AF operation is to be performed, an operation of displaying a through image of the entire imaging region in the movie mode (MV mode) on the
選択されたAF動作を行うエリアについてAF処理では、上記第1実施形態の駆動方法の手順と同様に、選択されたAF動作を行うエリアを出力エリアとして1フレームで高速に出力する動作が実行される。具体的には、第1領域V3に対応する行と第2領域VDR3に対応する列に含まれる光電変換部PDで生成された電荷を1フレームで出力する。このとき、選択された第1領域V3の光電変換部PDの電荷を転送し、選択された第2領域VDR2の垂直電荷転送部52の電荷のみを出力し、第2領域VDR1,2及び4の垂直ドレイン部53をオン状態とすることで、第2領域VDR1,2及び4の垂直電荷転送部52の電荷を排出する。こうすることで、選択されたAF動作を行うエリアを1フレームで高速に出力する。
In the AF process for the area where the selected AF operation is performed, an operation for outputting the selected AF operation as an output area at a high speed in one frame is executed in the same manner as the procedure of the driving method of the first embodiment. The Specifically, the charges generated by the photoelectric conversion units PD included in the row corresponding to the first region V3 and the column corresponding to the second region VDR3 are output in one frame. At this time, the charge of the photoelectric conversion unit PD of the selected first region V3 is transferred, and only the charge of the vertical
AF処理された画像のAF値を評価し、AFエリアの合焦の度合いを判別する。ここで、AFエリアの合焦が不適正等の理由によって再度AF処理が必要な場合には、レンズ駆動部8によってレンズ1の位置を調整し、再度、選択されたAFエリアについて、1フレームで高速に出力する動作が実行される。AFエリアの合焦が適性であると判定されると、AF完了となる。
本実施形態によれば、撮像領域の所定のエリアのみを高速にAF処理することが可能となる。
The AF value of the AF-processed image is evaluated to determine the degree of focus of the AF area. Here, when the AF process is necessary again because the AF area is out of focus or the like, the position of the lens 1 is adjusted by the
According to the present embodiment, it is possible to perform AF processing only on a predetermined area of the imaging area at high speed.
次に、本発明にかかる固体撮像素子の駆動方法の第3実施形態を説明する。
図9は、本実施形態の固体撮像素子の駆動方法の手順の一部を説明する図である。図10は、本実施形態の固体撮像素子の駆動方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態では、撮像領域全体の電荷を1フレームで出力して画像を表示し、撮像領域における第1領域と前記第2領域とによって分割された複数のエリアのうち所定のエリアを選択し、該所定のエリアを上記第1実施形態の駆動方法を用いて高速処理することで、撮像領域全体の表示する際に、所定のエリアを高速に更新して表示する。
Next, a third embodiment of the driving method of the solid-state imaging device according to the present invention will be described.
FIG. 9 is a diagram for explaining a part of the procedure of the method for driving the solid-state imaging device of the present embodiment. FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the method for driving the solid-state imaging device of the present embodiment. In this embodiment, the charge of the entire imaging region is output in one frame to display an image, a predetermined area is selected from a plurality of areas divided by the first region and the second region in the imaging region, By processing the predetermined area at high speed using the driving method of the first embodiment, the predetermined area is updated and displayed at high speed when the entire imaging area is displayed.
最初に、固体撮像素子は、撮像領域に表示されるムービーの一部を高速で表示するモード(例えば、部分高速MVモードという。)か否かを判別し、部分高速MVモードではないときには、通常の撮影モードに設定する。通常の撮影モードでは、撮像領域の全てで電荷の読み出しを行い、1フレームとして出力する。ムービーモードでは、垂直方向及び水平方向に間引いた信号電荷を得ている。垂直方向の間引きは、光電変換素子から垂直電荷転送部への読み出しを間引いたり、垂直方向の複数の光電変換素子の電荷を垂直電荷転送部で加算(混合)させたりすることによって実現される。また、水平方向の間引きは、ラインメモリによって垂直電荷転送部から水平電荷転送部への転送列を間引いたり、水平電荷転送部において複数の垂直電荷転送部からの電荷を加算(混合)することによって実現される。 First, the solid-state imaging device determines whether or not it is a mode for displaying a part of a movie displayed in the imaging area at a high speed (for example, a partial high-speed MV mode). Set to the shooting mode. In the normal shooting mode, the charge is read out in the entire imaging area and output as one frame. In the movie mode, signal charges thinned out in the vertical direction and the horizontal direction are obtained. The thinning out in the vertical direction is realized by thinning out reading from the photoelectric conversion element to the vertical charge transfer unit or adding (mixing) charges of a plurality of photoelectric conversion elements in the vertical direction in the vertical charge transfer unit. Further, thinning out in the horizontal direction is performed by thinning out a transfer column from the vertical charge transfer unit to the horizontal charge transfer unit using a line memory, or by adding (mixing) charges from a plurality of vertical charge transfer units in the horizontal charge transfer unit. Realized.
部分高速MVモードであると判別すると、高速表示エリアを選択するステップに移る。このステップでは、ユーザーが撮像領域において高速に表示したいエリアを選択する。図9(a)に示すように、撮像領域に人物の画像を表示する場合には、撮像領域を構成する複数のエリアと人物の顔の位置とを比較し、図9(b)に示すように第1領域V1〜V4と第2領域VDR1〜VDR4とによって区画される複数のエリアから所定のエリアを高速表示エリアに選択する。本実施形態では、高速表示エリアの電荷Anを1フレームで繰り返して出力する。なお、高速表示エリアの選択は、顔認識処理などを用いることで、撮像装置側が自動で処理されてもよい。 If it is determined that the partial high-speed MV mode is selected, the process proceeds to a step of selecting a high-speed display area. In this step, the user selects an area to be displayed at high speed in the imaging area. As shown in FIG. 9A, when a person image is displayed in the imaging area, a plurality of areas constituting the imaging area are compared with the position of the person's face, as shown in FIG. 9B. A predetermined area is selected as a high-speed display area from a plurality of areas partitioned by the first area V1 to V4 and the second area VDR1 to VDR4. In the present embodiment, the charge An in the high-speed display area is repeatedly output in one frame. The selection of the high-speed display area may be automatically processed on the imaging device side by using a face recognition process or the like.
部分高速エリアを選択した後、撮像装置の表示部23に撮像領域全体のスルー画をムービーを表示する動作を開始する。
After selecting the partial high-speed area, an operation of displaying a movie of a through image of the entire imaging area on the
図9(c)に示すように、撮像領域の全体で撮像された画像のムービーを表示するため、該撮像領域に含まれる全てのエリアa1〜a16の電荷が1回読み出しされ、出力される。このとき、固体撮像素子の駆動動作は、通常モードの動作と同じである。 As shown in FIG. 9C, in order to display a movie of an image captured in the entire imaging region, the charges in all the areas a1 to a16 included in the imaging region are read once and output. At this time, the driving operation of the solid-state imaging device is the same as the operation in the normal mode.
続いて、上記第1実施形態の駆動方法の手順と同様に、選択された高速表示を出力エリアとして1フレームで高速に出力する動作が実行される。具体的には、第1領域V3に対応する行と第2領域VDR3に対応する列に含まれる光電変換部PDで生成された電荷を1フレームで出力する。このとき、選択された第1領域V3の光電変換部PDの電荷を転送し、選択された第2領域VDR2の垂直電荷転送部52の電荷のみを出力し、第2領域VDR1,2及び4の垂直ドレイン部53をオン状態とすることで、第2領域VDR1,2及び4の垂直電荷転送部52の電荷を排出する。こうすることで、選択された高速表示エリアを1フレームで出力する。
Subsequently, similarly to the procedure of the driving method of the first embodiment, an operation of outputting at a high speed in one frame using the selected high-speed display as an output area is executed. Specifically, the charges generated by the photoelectric conversion units PD included in the row corresponding to the first region V3 and the column corresponding to the second region VDR3 are output in one frame. At this time, the charge of the photoelectric conversion unit PD of the selected first region V3 is transferred, and only the charge of the vertical
本実施形態では、一例として、全エリアの電荷を1回読み出し、通常の1つのフレームを出力し、高速表示エリアのみの電荷を16回読み出し、16のフレームを出力する。 In the present embodiment, as an example, the charges in all the areas are read once, one normal frame is output, the charges in only the high-speed display area are read 16 times, and 16 frames are output.
表示部23に全エリアのフレームに基づいて生成された画像を表示するとともに、当該画像に合成される画像を生成するために高速表示エリアについて電荷を複数回読み出す。こうして、撮像領域のうち高速表示エリアは連続するフレームによって高速で表示を更新し、更新された高速表示エリアのフレームを全エリアのフレームに合成することで生成された画像を表示することができる。撮影終了の指示があるまでの間、所定の感覚で全エリアの電荷の読み出し、転送、出力を繰り返すと共に、全エリアのうち高速表示エリアについては、同様に複数回読み出して、フレームを逐次出力し、表示される画像を更新する。
The
本実施形態では、全エリアのフレームを1/30秒で出力し、続いて高速表示エリアのフレームを1/30秒で16回出力し、再び全エリアのフレームを1/30秒で出力する、といった手順を繰り返すことで、ムービーモードの場合に重要な部分のみを高いフレームレートで表示することが可能となる。撮像領域において、人物と背景とが撮像領域に含まれる場合には、人物の特定の部分を高速表示エリアに選択することで、背景のフレームレートを15fpsとすると、人物の特定の部分のみのフレームレートを15×16fpsにすることができる。
In this embodiment, the frames of the entire area are output in 1/30 seconds, then the frames of the high-speed display area are
また、録画モード(RECモード)の場合には、人物像を撮影する際に、目を開けているフレームや笑顔のフレームだけを選択して合成することや、複数のフレームを合成して、例えば、移動体の軌跡を同一の静止画中に表示することも可能である。 In the recording mode (REC mode), when shooting a human image, select and combine only open frames or smiling frames, or combine multiple frames. It is also possible to display the trajectory of the moving object in the same still image.
5 固体撮像素子
52 垂直電荷転送部
53 垂直ドレイン部
56 水平電荷転送部
PD 光電変換部
V1,V2,V3,V4 第1領域
VDR1,VDR2,VDR3,VDR4 第2領域
5 Solid-
Claims (12)
前記光電変換素子に隣接して設けられ、前記光電変換素子で発生した電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部と、
前記複数の光電変換素子と前記垂直転送部との間に設けられ、前記光電変換素子で発生した電荷を前記垂直転送部に読み出す電荷読み出し部と、
前記垂直転送部によって転送される電荷を、行方向に転送する水平転送部と、
前期垂直転送部に隣接して設けられ、前記垂直転送部によって転送される電荷を排出する垂直ドレイン部と、とを備え、
前記光電変換素子が配列される撮像領域は、前記列方向に分割された複数の第1領域と、前記行方向に分割された複数の第2領域を有しており、
前記電荷読み出し部は、前記第1の領域毎に独立駆動可能であり、
前記垂直ドレイン部は、前記第2の領域毎に独立駆動可能である固体撮像素子。 A plurality of photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally in a row direction and a column direction;
A plurality of vertical transfer units that are provided adjacent to the photoelectric conversion elements and transfer charges generated in the photoelectric conversion elements in a column direction;
A charge reading unit that is provided between the plurality of photoelectric conversion elements and the vertical transfer unit, and reads the charge generated in the photoelectric conversion element to the vertical transfer unit;
A horizontal transfer unit that transfers charges transferred by the vertical transfer unit in a row direction;
A vertical drain portion provided adjacent to the vertical transfer portion in the previous period and discharging charges transferred by the vertical transfer portion, and
The imaging region in which the photoelectric conversion elements are arranged has a plurality of first regions divided in the column direction and a plurality of second regions divided in the row direction,
The charge readout unit can be independently driven for each of the first regions,
The vertical drain portion is a solid-state imaging device that can be independently driven for each of the second regions.
前記光電変換素子に隣接して設けられ、前記光電変換素子で発生した電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部と、
前記複数の光電変換素子と前記垂直転送部との間に設けられ、前記光電変換素子で発生した電荷を前記垂直転送部に読み出す電荷読み出し部と、
前記垂直転送部によって転送される電荷を、行方向に転送する水平転送部と、
前期垂直転送部に隣接して設けられ、前記垂直転送部によって転送される電荷を排出する垂直ドレイン部と、とを備え、
前記光電変換素子が配列される撮像領域は、前記列方向に分割された複数の第1領域と、前記行方向に分割された複数の第2領域を有しており、
前記電荷読み出し部は、前記第1の領域毎に独立駆動可能であり、
前記垂直ドレイン部は、前記第2の領域毎に独立駆動可能である固体撮像素子の駆動方法であって、
前記電荷読み出し部を制御して、前記複数の第1領域のうちいずれかの領域に含まれる前記光電変換部で生成された電荷を読み出し、読み出した電荷のうち前記複数の第2領域のうちいずれかの領域に含まれる前記垂直電荷転送部の電荷のみを出力し、その他の前記垂直電荷転送部の電荷を前記垂直ドレイン部によって排出する固体撮像素子の駆動方法。 A plurality of photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally in a row direction and a column direction;
A plurality of vertical transfer units that are provided adjacent to the photoelectric conversion elements and transfer charges generated in the photoelectric conversion elements in a column direction;
A charge reading unit that is provided between the plurality of photoelectric conversion elements and the vertical transfer unit, and reads the charge generated in the photoelectric conversion element to the vertical transfer unit;
A horizontal transfer unit that transfers charges transferred by the vertical transfer unit in a row direction;
A vertical drain portion provided adjacent to the vertical transfer portion in the previous period and discharging charges transferred by the vertical transfer portion, and
The imaging region in which the photoelectric conversion elements are arranged has a plurality of first regions divided in the column direction and a plurality of second regions divided in the row direction,
The charge readout unit can be independently driven for each of the first regions,
The vertical drain portion is a driving method of a solid-state imaging device that can be independently driven for each of the second regions,
The charge readout unit is controlled to read out the charge generated by the photoelectric conversion unit included in any one of the plurality of first regions, and any of the plurality of second regions out of the read charges A method for driving a solid-state imaging device that outputs only the charges of the vertical charge transfer unit included in the region and discharges the charges of the other vertical charge transfer units by the vertical drain unit.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013164915A1 (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-07 | 株式会社ニコン | Imaging device |
WO2015045144A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 株式会社ニコン | Electronic device, method for controlling electronic device, and control program |
EP2698986A3 (en) * | 2012-08-14 | 2016-12-28 | Semiconductor Components Industries, LLC | Multimode interline ccd imaging methods |
JP2021073765A (en) * | 2021-01-06 | 2021-05-13 | 株式会社ニコン | Electronic apparatus |
-
2008
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013164915A1 (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-07 | 株式会社ニコン | Imaging device |
US11825225B2 (en) | 2012-05-02 | 2023-11-21 | Nikon Corporation | Imaging sensor including an output line connected to each of a plurality of pixels arranged side-by-side in each of a row direction and a column direction |
EP2698986A3 (en) * | 2012-08-14 | 2016-12-28 | Semiconductor Components Industries, LLC | Multimode interline ccd imaging methods |
WO2015045144A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | 株式会社ニコン | Electronic device, method for controlling electronic device, and control program |
JP5930079B2 (en) * | 2013-09-30 | 2016-06-08 | 株式会社ニコン | Electronics |
JPWO2015045144A1 (en) * | 2013-09-30 | 2017-03-02 | 株式会社ニコン | Electronics |
US9894281B2 (en) | 2013-09-30 | 2018-02-13 | Nikon Corporation | Electronic apparatus, method for controlling electronic apparatus, and control program for setting image-capture conditions of image sensor |
US10469756B2 (en) | 2013-09-30 | 2019-11-05 | Nikon Corporation | Electronic apparatus, method for controlling electronic apparatus, and control program for setting image-capture conditions of image sensor |
US11206353B2 (en) | 2013-09-30 | 2021-12-21 | Nikon Corporation | Electronic apparatus, method for controlling electronic apparatus, and control program for setting image-capture conditions of image sensor |
JP2021073765A (en) * | 2021-01-06 | 2021-05-13 | 株式会社ニコン | Electronic apparatus |
JP7283488B2 (en) | 2021-01-06 | 2023-05-30 | 株式会社ニコン | Image sensor and electronic equipment |
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