JP2012249335A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置では、撮像センサとしてＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサが使用されている。撮像センサは、複数の画素が配列された画素配列と、画素配列から列信号線を介して信号を読み出す読み出し部とを備える。近年では、画素配列の多画素化が進み、画素配列から読み出し部により信号を読み出すための読み出し時間を短縮させることが大きな課題となっている。 In an imaging apparatus such as a digital camera or a video camera, a CCD image sensor or a CMOS image sensor is used as an imaging sensor. The imaging sensor includes a pixel array in which a plurality of pixels are arrayed, and a reading unit that reads a signal from the pixel array via a column signal line. In recent years, the number of pixels in the pixel array has been increased, and it has become a big problem to shorten the readout time for reading signals from the pixel array by the readout unit.
読み出し時間を短縮させる方法として、撮像センサからの画像信号を行または列単位で間引いて読み出すことにより高速に読み出す方法がある。これにより、得られる画像の解像度が低下するが、信号を読み出すべき画素数を減らせるので読み出し時間を短縮できる。具体的には、画素配列から信号を間引いて読み出すモードと、画素配列から信号を間引かずに読み出すモードとをシームレスに切り替え可能な技術が提案されている。 As a method of shortening the readout time, there is a method of reading out at a high speed by thinning out and reading out image signals from the image sensor in units of rows or columns. Thereby, although the resolution of the obtained image is lowered, the number of pixels from which signals are to be read can be reduced, so that the readout time can be shortened. Specifically, there has been proposed a technique capable of seamlessly switching between a mode in which signals are read out from the pixel array and a mode in which signals are read out from the pixel array without being thinned out.
また、読み出し時間を短縮させる別の方法として、特許文献１に示された方法がある。特許文献１の技術では、複数の画素が２次元配列された画素配列において、行方向に延びた複数の行制御線により駆動するための信号が各画素に供給され、列方向に延びた複数の列信号線を介して各画素の信号が読み出される。各列信号線の一端と他端とにはそれぞれ蓄積部が接続され、２つの蓄積部のいずれか一方の信号が読み出されているとき、画素から出力された信号が２つの蓄積部の他方に蓄積される。これにより、特許文献１によれば、ブランキング期間（センサ出力のない期間）を低減でき、総読み出し期間を短縮できるとされている。 Another method for shortening the readout time is the method disclosed in Patent Document 1. In the technique of Patent Document 1, in a pixel array in which a plurality of pixels are two-dimensionally arrayed, signals for driving by a plurality of row control lines extending in the row direction are supplied to each pixel, and a plurality of pixels extending in the column direction are supplied. The signal of each pixel is read out via the column signal line. A storage unit is connected to one end and the other end of each column signal line, and when the signal of one of the two storage units is read, the signal output from the pixel is the other of the two storage units. Accumulated in. Thereby, according to patent document 1, it is supposed that a blanking period (period without a sensor output) can be reduced, and a total reading period can be shortened.
特許文献１では、撮像装置の状態に関わらず一様に、２つの蓄積部のいずれか一方の信号が読み出されているとき、画素から出力された信号が２つの蓄積部の他方に蓄積される動作（裏読み動作）を行っている。裏読み動作を行うためには、蓄積部となるべき容量素子に加えて、その容量素子と列信号線との間、及びその容量素子とその後段の出力線との間に、それぞれ容量素子を追加して設ける必要がある。このように素子を追加していくと、その素子を駆動するための電力が余分に必要となるので、瞬間的に必要とされる消費電力（ピーク消費電力）が増大する。 In Patent Document 1, when one of the two storage units is read out uniformly regardless of the state of the imaging device, the signal output from the pixel is stored in the other of the two storage units. Operation (backreading operation). In order to perform the reverse reading operation, in addition to the capacitive element to be a storage unit, a capacitive element is provided between the capacitive element and the column signal line, and between the capacitive element and the output line of the subsequent stage. It is necessary to provide additional. When an element is added in this manner, extra power is required to drive the element, so that the power consumption (peak power consumption) that is instantaneously required increases.
しかし、撮像装置の使用状態によっては、裏読み動作を適切に行うことができない場合がある。 However, depending on the usage state of the imaging device, the reverse reading operation may not be performed appropriately.
例えば、撮像装置では、大容量リチウムイオン電池に代えて、単三型乾電池を数本装填させたマガジンが電源として使用される場合がある。この場合、瞬間的であっても大量の電力を供給することができない、すなわちピーク消費電力を大きくすることができないので、裏読み動作を適切に行うことができない。この結果、得られる画像の画質が悪化する可能性がある。 For example, in an imaging apparatus, instead of a large-capacity lithium ion battery, a magazine loaded with several AA batteries may be used as a power source. In this case, even if it is instantaneous, a large amount of power cannot be supplied, that is, the peak power consumption cannot be increased, so that the reverse reading operation cannot be performed appropriately. As a result, the image quality of the obtained image may be deteriorated.
本発明の目的は、撮像装置の使用状態に応じて画素配列からの信号の読み出し動作を適切に行うことにある。 An object of the present invention is to appropriately perform a signal readout operation from a pixel array in accordance with a usage state of an imaging apparatus.
本発明に係る撮像装置は、第１の画素と第２の画素とを含む複数の画素が配列された画素配列と、前記画素配列から列信号線を介して信号を読み出し、読み出した信号を保持する第１の保持部と第２の保持部とを含む読み出し部と、前記第２の保持部に接続された出力線と、前記第２の画素から読み出された信号が前記第１の保持部へ転送される動作と前記第１の画素の信号が前記第２の保持部から前記出力線へ読み出される動作とを並行して行う第１の読み出しモードと、前記第１の画素の信号が前記第２の保持部から前記出力線へ読み出される動作と前記第２の画素の信号から読み出された信号が前記第２の保持部へ転送される動作とを順次に行う第２の読み出しモードとのいずれかで動作するように前記読み出し部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。 An image pickup apparatus according to the present invention reads a signal from a pixel array in which a plurality of pixels including a first pixel and a second pixel are arrayed, a column signal line from the pixel array, and holds the read signal A reading unit including a first holding unit and a second holding unit, an output line connected to the second holding unit, and a signal read from the second pixel in the first holding unit. A first readout mode in which an operation to be transferred to a unit and an operation in which a signal of the first pixel is read from the second holding unit to the output line are performed in parallel, and a signal of the first pixel is A second readout mode for sequentially performing an operation of reading from the second holding unit to the output line and an operation of transferring a signal read from the signal of the second pixel to the second holding unit; A control unit for controlling the readout unit to operate in any one of Characterized by comprising a.
本発明によれば、撮像装置の使用状態に応じて画素配列からの信号の読み出し動作を適切に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to appropriately perform a signal reading operation from the pixel array in accordance with the usage state of the imaging apparatus.
本発明の第１実施形態に係る撮像装置８００を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置８００の構成図である。撮像装置８００は、次の構成要素を備える。
An
撮影レンズ８２１は、入射した光を屈折させて、撮像センサ８０１の画素配列（撮像面）に被写体の像を形成する。
The
撮像センサ８０１は、画素配列に形成された被写体の像を画像信号に変換する。撮像センサ８０１は、その画像信号を画素配列から読み出して出力する。撮像センサ８０１は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサである。具体的には、撮像センサ８０１は、主として、画素配列ＰＡ、読み出し部１０、出力線２０、及び出力部３０を備える（図５参照）。画素配列ＰＡでは、第１の画素（Ａ１１〜Ａ１４，Ａ２１〜Ａ２４）と第２の画素（Ｂ１１〜Ｂ１４，Ｂ２１〜Ｂ２４）とを含む複数の画素が配列されている。読み出し部１０は、画素配列ＰＡから列信号線ＣＬ１〜ＣＬ４を介して信号を読み出す。読み出し部１０は、読み出した信号を蓄積する第１の蓄積部１１と第２の蓄積部１２とを含む。出力線２０は、第２の蓄積部１２に接続されている。出力部３０は、第２の蓄積部１２から出力線２０へ読み出された信号を受けて画像信号を生成し、生成した画像信号をＡＦＥ８０２へ出力する。
The
ここで、読み出し部１０は、後述のように、撮像装置８００の使用状態に応じて、第１の読み出しモードと第２の読み出しモードとのいずれかで動作するように制御される。第１の読み出しモードでは、第２の画素から読み出された信号が第１の蓄積部１１へ転送される動作と第１の画素の信号が第２の蓄積部１２から出力線２０へ読み出される動作とが並行して行われる。第２の読み出しモードでは、第１の画素の信号が第２の蓄積部１２から出力線２０へ読み出される動作と第２の画素の信号から読み出された信号が第１の蓄積部１１を介さずに第２の蓄積部１２へ転送される動作とが順次に行われる。
Here, as will be described later, the
第１の読み出しモードは、画素配列ＰＡからの信号の読み出し時間を短縮できるが撮像センサ８０１のピーク消費電力が大きいモードである。第２の読み出しモードは、画素配列ＰＡからの信号の読み出し時間を短縮できないが撮像センサ８０１のピーク消費電力が小さいモードである。
The first readout mode is a mode in which the readout time of signals from the pixel array PA can be shortened, but the peak power consumption of the
ＡＦＥ（ＡｎａｌｏｇＦｒｏｎｔＥｎｄ）８０２は、撮像センサ８０１から画像信号を受ける。ＡＦＥ８０２は、受けた画像信号に対して所定のアナログ処理を行う。所定のアナログ処理は、増幅処理、及びアナログ−デジタル変換処理（Ａ／Ｄ変換処理）を含む。ＡＦＥ８０２は、処理後の画像信号（デジタル信号）をＤＳＰ８０３へ出力する。
An AFE (AnalogFrontEnd) 802 receives an image signal from the
ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｓｅｃｃｅｒ）８０３は、ＡＦＥ８０２から画像信号（デジタル信号）を受ける。ＤＳＰ８０３は、受けた画像信号に対して各種補正処理及び現像処理を行なって画像データを生成する。また、ＤＳＰ８０３は、ＲＯＭ８０６、ＲＡＭ８０７等各種メモリの制御を行ったり、記録媒体８０８への画像データの書き込み処理を行ったり、表示装置８２３への画像の表示処理を行ったりする。
A DSP (Digital Signal Processor) 803 receives an image signal (digital signal) from the AFE 802. The
ＴＧ（ＴｉｍｉｎｇＧｅｎｅｒａｔｏｒ）８０４は、撮像センサ８０１、ＡＦＥ８０２、ＤＳＰ８０３にクロック信号や制御信号を供給する。ＴＧ８０４は、ＣＰＵ８０５により制御される。図７及び図８の駆動パルスは、ＴＧ８０４から撮像センサ８０１に対して供給される。また、ＴＧ８０４は、撮像センサ８０１へ供給する信号に応じたフレームレートの情報をＣＰＵ８０５へ供給する。さらに、ＴＧ８０４は、撮像センサ８０１へ供給する信号に応じた読み出し画素密度の情報をＣＰＵ８０５へ供給する。ここで、読み出し画素密度は、画素配列ＰＡにおける信号を読み出す画素の密度である。
A TG (Timing Generator) 804 supplies a clock signal and a control signal to the
ＲＯＭ８０６は、撮像装置８００の制御プログラムや後述の補正テーブルなどを記憶する。
The
ＲＡＭ８０７は、ＤＳＰ８０３で処理される画像データや補正データを一時的に記憶するである。ＲＡＭ８０７はＲＯＭ８０６より高速のアクセスが可能である。
The
記録媒体８０８は、不図示のコネクタを介してＤＳＰ８０３と接続され、撮影された画像データを保存する。記録媒体８０８は、例えば、コンパクトフラッシュ(登録商標)カード（以下ＣＦ）である。
The
表示装置８２３は、ＤＳＰ８０３から画像データを受けて、受けた画像データを表示用のアナログ信号へ変換する。表示装置８２３は、表示用のアナログ信号に応じた画像を表示する。
The
電源スイッチ８０９は、撮像装置８００を起動させるための指示をユーザから受ける。電源スイッチ８０９は、受けた指示の情報をＣＰＵ８０５へ供給する。
The
第１シャッタースイッチ（ＳＷ１）８１０は、測光処理、測距処理等の撮影準備動作を開始するための指示をユーザから受ける。第１シャッタースイッチ（ＳＷ１）８１０は、受けた指示の情報をＣＰＵ８０５へ供給する。
The first shutter switch (SW1) 810 receives an instruction from the user to start a shooting preparation operation such as photometry processing and distance measurement processing. The first shutter switch (SW1) 810 supplies the received instruction information to the
第２シャッタースイッチ（ＳＷ２）８１１は、一連の撮像処理を開始するための指示をユーザから受ける。この一連の撮像処理では、不図示のミラー及びシャッターを駆動し、撮像センサ８０１から読み出した信号をＡＦＥ８０２、ＤＳＰ８０３を介して記録媒体８０８に書き込む。第２シャッタースイッチ（ＳＷ２）８１１は、受けた指示の情報をＣＰＵ８０５へ供給する。
The second shutter switch (SW2) 811 receives an instruction from the user to start a series of imaging processes. In this series of imaging processing, a mirror and a shutter (not shown) are driven, and a signal read from the
モードダイアルスイッチ８１２は、撮像装置８００の撮影モード（例えば連続撮影モード、単写モード、ストロボ発光モードなど）を指定するための指示をユーザから受ける。モードダイアルスイッチ８１２は、受けた指示の情報をＣＰＵ８０５へ供給する。
The
電源インターフェース８２２は、電力供給能力が互いに異なる複数種類の電源装置のいずれかを装着可能に構成されている。電源装置８２０は、電源インターフェース８２２を介して撮像装置８００に装着される。
The
電源識別スイッチ８１４は、撮像装置８００に装着された電源の種類（例えばリチウムイオン電池、単三電池マガジン、あるいは商用電源アダプタなど）を検出し識別するための指示をユーザから受ける。電源識別スイッチ８１４は、受けた指示の情報をＣＰＵ８０５へ供給する。
The power
温度計（測温部）８１３は、撮像センサ８０１における画素配列ＰＡの温度を測定する。温度計８１３は、測定した温度の情報をＣＰＵ８０５へ供給する。
A thermometer (temperature measuring unit) 813 measures the temperature of the pixel array PA in the
内蔵ストロボ８１５は、被写体を照明するためのストロボである。
The built-in
ストロボ駆動回路８１６は、内蔵ストロボを駆動する。また、ストロボ駆動回路８１６は、内蔵ストロボ８１５の充電状態を検知して、検知した情報をＣＰＵ８０５へ供給する。
The
ＣＰＵ（制御部）８０５は、各スイッチ８０９〜８１１から指示の情報を受けて、その指示に応じて、撮像装置８００における各部を制御する。例えば、ＣＰＵ８０５は、ＤＳＰ８０３、ＴＧ８０４の制御、及び測光・測距など不図示の各部を使ったカメラ機能の制御を行う。また、ＣＰＵ８０５は、撮像装置８００の使用状態を判断し、その使用状態に応じて、第１の読み出しモードと第２の読み出しモードとのいずれかで動作するように、撮像センサ８０１における読み出し部１０を制御する。
A CPU (control unit) 805 receives instruction information from the
例えば、ＣＰＵ８０５は、ＴＧ８０４から受けた情報に基づいて、フレームレートが第１の閾値以下であるか否かを判断する。ＣＰＵ８０５は、フレームレートが第１の閾値以下である場合、第１の読み出しモードで動作するように読み出し部１０を制御し、フレームレートが第１の閾値を超える場合、第２の読み出しモードで動作するように読み出し部１０を制御する。
For example, the
例えば、ＣＰＵ８０５は、温度計８１３から受けた画素配列ＰＡの温度の情報に基づいて、画素配列ＰＡの温度が第２の閾値以下であるか否かを判断する。ＣＰＵ８０５は、画素配列ＰＡの温度度が第２の閾値未満である場合、第１の読み出しモードで動作するように読み出し部１０を制御する。ＣＰＵ８０５は、画素配列ＰＡの温度が第２の閾値以上である場合、第２の読み出しモードで動作するように読み出し部１０を制御する。
For example, the
例えば、ＣＰＵ８０５は、ストロボ駆動回路８１６から受けた内蔵ストロボ８１５の充電状態の情報に応じて、内蔵ストロボ８１５を充電すべきか否かを判断する。ＣＰＵ８０５は、内蔵ストロボ８１５を充電すべきでない場合、第１の読み出しモードで動作するように読み出し部１０を制御し、内蔵ストロボ８１５を充電すべきである場合、第２の読み出しモードで動作するように読み出し部１０を制御する。
For example, the
例えば、ＣＰＵ８０５は、電源識別スイッチ８１４から受けた指示に応じて、電源インターフェース８２２に装着された電源装置の電力供給能力を識別する。ＣＰＵ８０５は、識別した電力供給能力に基づいて、電源インターフェース８２２に装着された電源装置の電力供給能力が第３の閾値より高いか否かを判断する。ＣＰＵ８０５は、電源インターフェース８２２に装着された電源装置の電力供給能力が第３の閾値より高い場合、第１の読み出しモードで動作するように読み出し部１０を制御する。ＣＰＵ８０５は、電源インターフェース８２２に装着された電源装置の電力供給能力が第３の閾値以下である場合、第２の読み出しモードで動作するように読み出し部１０を制御する。
For example, the
例えば、ＣＰＵ８０５は、ＴＧ８０４から受けた情報に基づいて、読み出し画素密度が第４の閾値以下であるか否かを判断する。ＣＰＵ８０５は、読み出し画素密度が第４の閾値より高い場合、第１の読み出しモードで動作するように読み出し部１０を制御し、読み出し画素密度が第４の閾値以下である場合、第２の読み出しモードで動作するように読み出し部１０を制御する。
For example, based on the information received from the
このように、撮像装置の使用状態に応じて適切な読み出しモードを判断し、その判断した読み出しモードで動作するように撮像センサにおける読み出し部を制御する。これにより、撮像装置の使用状態に応じて画素配列からの信号の読み出し動作を適切に行うことができる。 In this way, an appropriate readout mode is determined according to the use state of the imaging apparatus, and the readout unit in the imaging sensor is controlled to operate in the determined readout mode. Accordingly, it is possible to appropriately perform a signal reading operation from the pixel array in accordance with the usage state of the imaging device.
次に、撮像装置８００の動作を、図２を用いて説明する。図２は、撮像装置８００の動作を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
ステップ９０１では、ＣＰＵ８０５が、電源スイッチ８０９がＯＮ状態かどうかを判断し、ＯＦＦ状態であれば（Ｎ）、ステップ９０１を繰り返し、ＯＮ状態であれば（Ｙ）、処理をステップ９０２へ進める。
In
ステップ９０２では、ＣＰＵ８０５が、撮影準備動作を開始させる第１シャッタースイッチ（ＳＷ１）８１０がＯＮ状態かどうかを判断する。ＣＰＵ８０５は、ＯＦＦ状態であれば（Ｎ）、処理をステップ９０１へ戻し、ＯＮ状態であれば（Ｙ）、処理をステップ９０３へ移行する。
In
ステップ９０３では、ＣＰＵ８０５が、温度計８１３を制御し、温度計８１３が撮像センサ８０１における画素配列ＰＡの温度を測るようにする。ＣＰＵ８０５は、測温値Ｔを温度計８１３から取得し現在の画素配列ＰＡの温度ＲＴとして内蔵メモリ（図示せず）に記憶する。
In
ステップ９０４では、ＣＰＵ８０５が、不図示のメカシャッタ開き、撮像センサ８０１における画素配列ＰＡへ光を入射させる。
In
ステップ９０５では、ＣＰＵ８０５が、ＴＧ８０４を介して撮像センサ８０１を制御する。これにより、撮像センサ８０１の画素配列ＰＡにおける各画素は、所定時間の電荷蓄積動作を行う。
In
ステップ９０６では、ＣＰＵ８０５が、サブルーチン『読み出し方法２−１で読み出し』を実行する。ＣＰＵ８０５は、画素間引き読み出しに設定するとともに所定の駆動条件で画素配列ＰＡからの信号の読み出しを行うように、撮像センサ８０１を制御する。
In
ステップ９０７では、ＣＰＵ８０５が、ＤＳＰ８０３を介して、表示装置８２３への画像表示を行う。
In
ステップ９０８では、ＣＰＵ８０５が、ステップ９０６のサブルーチンで読み出された画像信号を基に、公知の測光、測距演算を行う。これにより、ＣＰＵ８０５は、被写体に対して適正な露出になるように、次フレームに対して、絞り（不図示）の開度や画素の電荷蓄積時間をセットするとともに、撮影レンズ８２１を被写体にピントが合うようにセットする。
In
ステップ９０９では、ＣＰＵ８０５が、静止画撮影を開始させるための第２シャッタースイッチ（ＳＷ２）８１１がＯＮされているかどうかを判断し、ＯＦＦ状態であれば（Ｎ）、処理をステップ９０２へ戻し、次のフレームの動作に移る。つまり、ステップ９０２〜ステップ９０９までの動作で、撮影と表示とを連続的に行う所謂ビデオスルー動作を行っている。
In
ステップ９０９では、ＣＰＵ８０５が、第２シャッタースイッチ（ＳＷ２）８１１がＯＮ状態であれば（Ｙ）、処理をステップ９１０に移行する。
In
ステップ９１０では、ＣＰＵ８０５が、ステップ９０８で得られた測光、測距情報を基に静止画として最適な露出やピント位置で撮像センサ８０１の画素配列ＰＡの各画素に電荷蓄積動作を行わせる。
In
ステップ９１１では、ＣＰＵ８０５が、不図示のメカシャッタを閉じる。
In
ステップ９１２では、ＣＰＵ８０５が、電源装置の電力供給能力が第３の閾値以下であるか否かを判断する。例えば、ＣＰＵ８０５は、電源インターフェース８２２に装着された電源の種類が単三乾電池を装填したマガジンかどうかを識別する。ＣＰＵ８０５は、単三乾電池を装填したマガジンである、すなわち、電力供給能力が第３の閾値以下である（Ｙ）と判断すると、瞬間的であっても大きな電力を供給できないと判断して、処理をステップ９１７へ移行する。ＣＰＵ８０５は、電源装置の電力供給能力が第３の閾値より高い（Ｎ）と判断すると、処理をステップ９１３へ進める。
In
ステップ９１３では、ＣＰＵ８０５が、フレームレートが所定速度（第１の閾値）より速いかどうか（この場合はモードダイアルスイッチ８１２の操作状態を判断し連写モードか１駒撮影モードかどうか）を判断する。ＣＰＵ８０５は、フレームレートが所定速度より速くなければ（Ｎ）、次回撮影までの時間を短くする必要がないと判断して、処理をステップ９１７へ移行する。ＣＰＵ８０５は、フレームレートが所定速度より速いのであれば（Ｙ）、処理をステップ９１４へ進める。
In
ステップ９１４では、ＣＰＵ８０５が、内蔵メモリを温度ＲＴの情報を参照し、画素配列ＰＡの温度が所定の温度（暗電流が画像に悪影響を与える温度、第２の閾値）以上かどうかを判断する。ＣＰＵ８０５は、画素配列ＰＡの温度が所定温度以上であれば（Ｎ）、消費電流上げずに発熱を抑えるべきであると判断し、処理をステップ９１７へ移行する。ＣＰＵ８０５は、画素配列ＰＡの温度が所定の温度未満であれば、処理をステップ９１５へ移行する。
In
ステップ９１５では、ＣＰＵ８０５が、ステップ９１０での撮影処理においてストロボを使用した（発光した）かどうかを判断する。ＣＰＵ８０５は、ストロボを使用した撮影であった（Ｙ）と判断されると、ストロボを充電すべきである、すなわち、次回撮影時にストロボ充電のために時間がかかるので読み出し時間が遅くても問題ないと判断して、処理をステップ９１７へ移行する。ＣＰＵ８０５は、ストロボを使用した撮影でない（Ｎ）と判断すると、処理をステップ９１６に移行する。
In
ステップ９１６では、サブルーチン『読み出し方法２−２で読み出し』を実行する。ＣＰＵ８０５は、全画素読み出しに設定するとともに第１の読み出しモードで画素配列ＰＡからの信号の読み出しを行うように、撮像センサ８０１を制御する。
In
ステップ９１７では、サブルーチン『読み出し方法１で読み出し』を実行する。ＣＰＵ８０５は、全画素読み出しに設定するとともに第２の読み出しモードで画素配列ＰＡからの信号の読み出しを行うように、撮像センサ８０１を制御する。
In
ステップ９１８では、ＣＰＵ８０５が、表示装置８２３への画像表示を行う。
In
ステップ９１９では、ＣＰＵ８０５が、静止画の画像データを記録媒体８０８に記録して終了する。
In
次に、サブルーチン『読み出し方法１で読み出し』を、図３を用いて説明する。図３は、サブルーチン『読み出し方法１で読み出し』を示すフローチャートである。 Next, the subroutine “Reading with the reading method 1” will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a subroutine “Reading by reading method 1”.
ステップ１００１では、ＣＰＵ８０５が、撮像センサ８０１の画素配列ＰＡから全画素の信号を読み出すように設定をする。
In
ステップ１００２では、ＣＰＵ８０５が、第１の読み出しモード（読み出し時間を短縮できるがピーク消費電流が大きいモード）で画素配列ＰＡから信号を読み出すように、撮像センサ８０１の読み出し部１０を制御する（図７参照）。
In
ステップ１００３では、ＤＳＰ８０３が、読み出された全画素の画像信号から表示するための画像データを生成する。
In
ステップ１００４では、ＣＰＵ８０５が、処理を終了する。
In
次に、サブルーチン『読み出し方法２−１で読み出し』を、図４（ａ）を用いて説明する。図４（ａ）は、サブルーチン『読み出し方法２−１で読み出し』を示すフローチャートである。 Next, the subroutine “Reading with the reading method 2-1” will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a flowchart showing a subroutine “Reading with the reading method 2-1”.
ステップ１１０１では、ＣＰＵ８０５が、ビデオスルーモードにおいて低解像度の画像で良いと判断して、撮像センサ８０１の画素配列ＰＡから画素を間引いて読み出すように設定をする。
In
ステップ１１０２では、ＣＰＵ８０５が、第２の読み出しモード（読み出し時間を短縮できないがピーク消費電流が小さいモード）で画素配列ＰＡから信号を読み出すように、撮像センサ８０１の読み出し部１０を制御する（図８参照）。
In
ステップ１１０３では、ＤＳＰ８０３が、読み出された間引き画素の画像信号から表示するための画像データを生成する。
In
ステップ１１０４では、ＣＰＵ８０５が、処理を終了する。
In
次に、サブルーチン『読み出し方法２−２で読み出し』を、図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ｂ）は、サブルーチン『読み出し方法２−２で読み出し』を示すフローチャートである。 Next, the subroutine “Reading with the reading method 2-2” will be described with reference to FIG. FIG. 4B is a flowchart showing the subroutine “Reading with the reading method 2-2”.
ステップ１１１１では、ＣＰＵ８０５が、静止画モードにおいて高解像度の画像が必要であると判断して、撮像センサ８０１の画素配列ＰＡから全画素の信号を読み出すように設定をする。
In
ステップ１１１２では、ＣＰＵ８０５が、第２の読み出しモード（読み出し時間を短縮できないがピーク消費電流が小さいモード）で画素配列ＰＡから信号を読み出すように、撮像センサ８０１の読み出し部１０を制御する（図８参照）。
In
ステップ１１１３では、ＤＳＰ８０３が、読み出された間引き画素の画像信号から表示するための画像データを生成する。
In
ステップ１１１４では、ＣＰＵ８０５が、処理を終了する。
In
なお、同様の原理で同様の効果を得られる回路構成であれば、ここに示した回路構成に限定されるものではない。 Note that the circuit configuration is not limited to the circuit configuration shown here as long as the circuit configuration can achieve the same effect with the same principle.
また、図４（ａ）のステップ１１０１では、ＣＰＵ８０５が、撮像センサ８０１の画素配列ＰＡにおける（１以上の）一部の画素ブロックから読み出されるように設定しても良い。
Further, in
次に、撮像センサ８０１の詳細構成を、図５を用いて説明する。図５は、撮像センサ８０１の構成図である。
Next, a detailed configuration of the
撮像センサ８０１は、画素配列ＰＡ、垂直走査回路（ＶＳＲ）４０、読み出し部１０、水平走査回路（ＨＳＲ）５０、出力線２０、及び出力部３０を備える（図５参照）。
The
画素配列ＰＡでは、第１の画素（Ａ１１〜Ａ１４，Ａ２１〜Ａ２４）と第２の画素（Ｂ１１〜Ｂ１４，Ｂ２１〜Ｂ２４）とを含む複数の画素が配列されている。各画素は、光電変換部、転送部、電荷電圧変換部、出力部、及びリセット部を含む。光電変換部は、光に応じた電荷を発生し、発生した蓄積する電荷蓄積動作を行う。光電変換部は、例えば、フォトダイオードである。転送部は、ＶＳＲ４０から供給された制御信号に応じて、光電変換部で発生した電荷を電荷電圧変換部へ転送する。転送部は、例えば、転送トランジスタである。電荷電圧変換部は、転送された電荷を電圧に変換する。電荷電圧変換部は、例えば、フローティングディフュージョンである。出力部は、電荷電圧変換部の電圧に応じた信号を列信号線（ＣＬ１〜ＣＬ４）へ出力する。出力部は、例えば、増幅トランジスタである。リセット部は、ＶＳＲ４０から供給された制御信号に応じて、電荷電圧変換部をリセットする。リセット部は、例えば、リセットトランジスタである。
In the pixel array PA, a plurality of pixels including a first pixel (A11 to A14, A21 to A24) and a second pixel (B11 to B14, B21 to B24) are arrayed. Each pixel includes a photoelectric conversion unit, a transfer unit, a charge-voltage conversion unit, an output unit, and a reset unit. The photoelectric conversion unit generates a charge corresponding to light, and performs a generated charge accumulation operation. The photoelectric conversion unit is, for example, a photodiode. The transfer unit transfers the charge generated in the photoelectric conversion unit to the charge-voltage conversion unit in accordance with the control signal supplied from the
ＶＳＲ４０は、画素配列ＰＡを垂直方向（列方向）に走査して、信号を読み出すべき画素の行を順次に選択するとともに選択した行の画素を駆動する。
The
読み出し部１０は、画素配列ＰＡから列信号線ＣＬ１〜ＣＬ４を介して信号を読み出す。読み出し部１０は、第１の蓄積部１１、バッファアンプ及び開閉器１３、及び第２の蓄積部１２を含む。第１の蓄積部１１は、画素から読み出された信号を蓄積する。バッファアンプ及び開閉器１３におけるバッファアンプ（伝達部）は、第１の蓄積部１１に蓄積された信号を第２の蓄積部１２へ伝達する。第２の蓄積部１２は、伝達された信号を蓄積する。
The
ＨＳＲ５０は、読み出し部１０を水平方向（行方向）に走査して、第２の蓄積部１２に蓄積された各列の画素の信号を順次に出力線２０へ読み出す。
The
出力線２０は、第２の蓄積部１２に接続されている。出力線２０は、第２の蓄積部１２から読み出された信号を出力部３０へ伝達する。出力線２０は、Ｓ出力線とＮ出力線とを含む。Ｓ出力線は、光電変換部で発生した電荷が電荷電圧変換部へ転送された状態で画素から出力されたＳ信号が第２の蓄積部１２から読み出される。Ｎ出力線は、電荷電圧変換部がリセット部によりリセットされた状態で画素から出力されたＮ信号が第２の蓄積部１２から読み出される。
The
出力部３０は、第２の蓄積部１２から出力線２０へ読み出された信号を受けて画像信号を生成する。具体的には、出力部３０は、Ｓ出力線により伝達されたＳ信号とＮ出力線により伝達されたＮ信号との差分をとるＣＤＳ処理を行うことにより、画像信号を生成する。出力部３０は、生成した画像信号をＡＦＥ８０２へ出力する。
The
次に、読み出し部１０の構成を、図６を用いて説明する。図６は、読み出し部１０における１列分の構成を示す図である。以下では、読み出し部１０における第１列の構成を中心に説明するが、他の列の構成も同様である。また、開閉器をＭＯＳ−ＳＷと呼ぶことにする。なお、ＭＯＳ−ＳＷは、ゲートにハイレベルの信号が印加された際に閉状態になり、ゲートにローレベルの信号が印加された際に開状態になるものとする。
Next, the configuration of the
読み出し部１０は、第１の蓄積部２０３ｎ、２０３ｓ及び第２の蓄積部２０６ｎ、２０６ｓに加えて、次の構成要素を含む。
The
ＭＯＳ−ＳＷ２０１は、列信号線ＣＬ１と第１の蓄積部２０３ｎとの接続を開閉する。ＭＯＳ−ＳＷ２０１は、第１の読み出しモードにおいて、オンした際（閉状態）に、画素から読み出されたＮ信号を第１の蓄積部２０３ｎへ転送する。
The MOS-
ＭＯＳ−ＳＷ２０２は、列信号線ＣＬ１と第１の蓄積部２０３ｓとの接続を開閉する。ＭＯＳ−ＳＷ２０２は、第１の読み出しモードにおいて、オンした際（閉状態）に、画素から読み出されたＳ信号を第１の蓄積部２０３ｓへ転送する。
The MOS-
ＭＯＳ−ＳＷ３０１は、列信号線ＣＬ１と第２の蓄積部２０６ｎとの接続を開閉する。ＭＯＳ−ＳＷ３０１は、第２の読み出しモードにおいて、オンした際（閉状態）に、画素から読み出されたＮ信号を第１の蓄積部２０３ｎを介さずに第２の蓄積部２０６ｎへ転送する。
The MOS-
ＭＯＳ−ＳＷ３０２は、列信号線ＣＬ１と第２の蓄積部２０６ｓとの接続を開閉する。ＭＯＳ−ＳＷ３０２は、第２の読み出しモードにおいて、オンした際（閉状態）に、画素から読み出されたＳ信号を第１の蓄積部２０３ｓを介さずに第２の蓄積部２０６ｓへ転送する。
The MOS-
バッファアンプ（伝達部）２０４ｎは、第１の読み出しモードにおいて、第１の蓄積部２０３ｎに蓄積された信号を第２の蓄積部２０６ｎへ伝達する。バッファアンプ２０４ｎは、インピーダンス変換器としても機能する。
The buffer amplifier (transmission unit) 204n transmits the signal accumulated in the
バッファアンプ（伝達部）２０４ｓは、第１の読み出しモードにおいて、第１の蓄積部２０３ｓに蓄積された信号を第２の蓄積部２０６ｓへ伝達する。バッファアンプ２０４ｓは、インピーダンス変換器としても機能する。
The buffer amplifier (transmission unit) 204s transmits the signal accumulated in the
ＭＯＳ−ＳＷ３０３ｎは、オン／オフした際（閉状態／開状態）に、バッファアンプ２０４ｎへの電源電圧の供給を行う／遮断することにより、バッファアンプ２０４ｎをイネーブル／ディセーブル状態にする。
When the MOS-
ＭＯＳ−ＳＷ３０３ｓは、オン／オフした際（閉状態／開状態）に、バッファアンプ２０４ｓへの電源電圧の供給を行う／遮断することにより、バッファアンプ２０４ｓをイネーブル／ディセーブル状態にする。
When the MOS-
ＭＯＳ−ＳＷ２０５ｎは、バッファアンプ２０４ｎと第２の蓄積部２０６ｎとの接続を開閉する。ＭＯＳ−ＳＷ２０５ｎは、オンした際（閉状態）に、第１の蓄積部２０３ｎに蓄積されたＮ信号を第２の蓄積部２０６ｎへ転送する。
The MOS-
ＭＯＳ−ＳＷ２０５ｓは、バッファアンプ２０４ｓと第２の蓄積部２０６ｓとの接続を開閉する。ＭＯＳ−ＳＷ２０５ｓは、オンした際（閉状態）に、第１の蓄積部２０３ｓに蓄積されたＳ信号を第２の蓄積部２０６ｓへ転送する。
The MOS-
ＭＯＳ−ＳＷ２０７は、第２の蓄積部２０６ｎとＮ出力線との接続を開閉する。ＭＯＳ−ＳＷ２０７は、オンした際に、第２の蓄積部２０６ｎに蓄積されたＮ信号をＮ出力線へ読み出す。
The MOS-
ＭＯＳ−ＳＷ２０８は、第２の蓄積部２０６ｓとＳ出力線との接続を開閉する。ＭＯＳ−ＳＷ２０８は、オンした際に、第２の蓄積部２０６ｓに蓄積されたＳ信号をＳ出力線へ読み出す。
The MOS-
次に、読み出し部１０の動作を、図７及び図８を用いて説明する。図７及び図８は、読み出し部１０の動作を示すタイミングチャートである。図７及び図８では、部材番号の前にｐをつけてその部材番号で示される素子を駆動するための駆動信号を示す。
Next, the operation of the
まず、第１の読み出しモードにおける読み出し部１０の動作を、図７を用いて説明する。
First, the operation of the
ＭＯＳ−ＳＷ３０１、３０２を開とするため、駆動パルスｐ３０１、ｐ３０２をＬｏｗ固定の状態にする。この状態で、駆動パルスｐ２０１およびｐ２０２をアクティブにすることにより、画素Ａ１１〜Ａ１４のＮ信号を第１の蓄積部２０３ｎ（Ｃｔｎ１）に、画素画素Ａ１１〜Ａ１４のＳ信号を第１の蓄積部２０３ｓ（Ｃｔｓ１）にそれぞれ列信号線を通して読み出す。
In order to open the MOS-
その後、駆動パルスｐ３０３ｎ、ｐ３０３ｓをアクティブにすることにより、ＭＯＳ−ＳＷ３０３ｎ、３０３ｓを開状態から閉状態にする。これにより、バッファアンプ２０４ｎ、２０４ｓがイネーブル状態にされ、そのときの撮像センサ８０１の消費電力は、バッファアンプで消費される分だけ増加する。バッファアンプ２０４ｎ、２０４ｓがイネーブル状態のときに駆動パルスｐ２０５をアクティブにすることにより、ＭＯＳ−ＳＷ２０５ｎ、２０５ｓを開状態から閉状態にする。これにより、第１の蓄積部２０３ｎ（Ｃｔｎ１）及び２０３ｓ（Ｃｔｓ１）に蓄積された信号を第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）、２０６ｓ（Ｃｔｓ２）へ転送する。
Thereafter, the drive pulses p303n and p303s are activated to change the MOS-
その後、駆動パルスｐ３０３ｎ、ｐ３０３ｓをノンアクティブにすることにより、ＭＯＳ−ＳＷ３０３ｎ、３０３ｓを閉状態から開状態にする。これにより、バッファアンプ２０４ｎ、２０４ｓをディセーブル状態にする。更に、水平シフトレジスタＨＳＲ５０が各列のＭＯＳ−ＳＷ２０７、２０８が順次に駆動することにより、各列の画素Ａ１１〜Ａ１４の信号が、各列の第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）、２０６ｓ（Ｃｔｓ２）からＮ出力線、Ｓ出力線へ順次に読み出される。
Thereafter, the MOS-
この動作と並行して、画素Ｂ１１〜Ｂ１４の信号を列信号線ＣＬ１〜ＣＬ４を通して、第１の蓄積部２０３ｓ、２０３ｎに読み出すために駆動パルスｐ２０１およびｐ２０２をアクティブにする。
In parallel with this operation, the drive pulses p201 and p202 are activated in order to read the signals of the pixels B11 to B14 to the
ここまでの動作を必要回数繰り返すことで、すべての画素の信号を読み出すことが出来る。 By repeating the above operations as many times as necessary, the signals of all the pixels can be read out.
次に、第２の読み出しモードにおける読み出し部１０の動作を、図８を用いて説明する。
Next, the operation of the
簡単に説明すると、列信号線からの信号を、第１の蓄積部２０３ｎ（Ｃｔｎ１）及び２０３ｓ（Ｃｔｓ１）に転送せず、直接第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）、２０６ｓ（Ｃｔｓ２）に転送する。具体的には、次のような動作を行う。
Briefly, the signal from the column signal line is not transferred to the
ＭＯＳ−ＳＷ２０１、２０２を開とするため、駆動パルスｐ２０１、ｐ２０２をＬｏｗ固定の状態にする。この状態で、駆動パルスｐ３０１およびｐ３０２をアクティブにすることにより、画素Ａ１１〜Ａ１４のＮ信号を第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）に、画素Ａ１１〜Ａ１４のＳ信号を第２の蓄積部２０６ｓ（Ｃｔｓ２）にそれぞれ列信号線を通して読み出す。
In order to open the MOS-
その後、ＨＳＲ５０が各列のＭＯＳ−ＳＷ２０７、２０８が順次に駆動することにより、各列の画素Ａ１１〜Ａ１４の信号が、各列の第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）、２０６ｓ（Ｃｔｓ２）からＮ出力線、Ｓ出力線へ順次に読み出される。
Thereafter, the
第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）、２０６ｓ（Ｃｔｓ２）に転送されている画素Ａ１１〜Ａ１４の信号をすべて読み出した後は、更に駆動パルスｐ３０１およびｐ３０２をアクティブにする。そして、これにより、画素Ｂ１１〜Ｂ１ｎの信号を第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）、２０６ｓ（Ｃｔｓ２）に転送するという動作を繰り返していく。
After all the signals of the pixels A11 to A14 transferred to the
このような動作を必要回数繰り返すことで、すべての画素部の信号を読み出すことが出来る。 By repeating such an operation as many times as necessary, signals of all the pixel portions can be read out.
このように、第２の読み出しモードでは、ＭＯＳ−ＳＷ３０１、３０２を駆動することにより、第１の蓄積部、バッファアンプなどをバイパスさせ且つバッファアンプをディセーブル状態のまま（ｐ３０３ｎ、ｐ３０３ｓをＬｏｗ固定）駆動している。これにより、バッファアンプによる消費電流の増加はないものの、読み出し動作にかかる総時間は長くなってしまう。
As described above, in the second read mode, by driving the MOS-
但し、ここで注目するべきは、図６のような回路構成において、読み出し時間を短縮できるが消費電流が大きい第１の読み出しモードと、読み出し時間は長いが消費電流は増加させない第２の読み出しモードとの２種類の読み出し動作が出来るという点である。 However, it should be noted here that in the circuit configuration as shown in FIG. 6, the first read mode in which the read time can be shortened but the current consumption is large, and the second read mode in which the read time is long but the current consumption is not increased. The two types of read operations can be performed.
撮像装置の電源のオプションとして用意される単三型乾電池を複数装填させたマガジンは、リチウムイオン電池等を消費しきった場合の緊急避難的に用いられるべきものである。この場合、多少読み出し時間が長くなっても撮像装置の操作性を著しく損なうものではないと考えられる。 A magazine loaded with a plurality of AA-type dry batteries, which is prepared as an option for the power supply of the imaging device, should be used for emergency evacuation when the lithium ion battery or the like is consumed. In this case, it is considered that the operability of the imaging apparatus is not significantly impaired even if the readout time is somewhat longer.
つまり、撮像装置の電源としてリチウムイオン電池等が用いられている場合は、読み出し時間を短縮できるが消費電流が大きい第１の読み出しモードを用いることができる。また、撮像装置の電源として単三型乾電池を複数装填させたマガジンが使用されている場合は、読み出し時間は長いが消費電流は増加させない第２の読み出しモードを用いることができる。 That is, when a lithium ion battery or the like is used as the power source of the imaging device, the first readout mode in which the readout time can be shortened but the current consumption is large can be used. In addition, when a magazine loaded with a plurality of AA batteries is used as the power source of the imaging device, the second readout mode in which the readout time is long but the current consumption is not increased can be used.
このようにすることで、撮像装置の電源を乾電池を数十本装填させる超大型のマガジンにする必要がなく、乾電池数本を装填した小型のマガジンで動作可能な撮像装置を提供することが出来る。 By doing so, it is not necessary to use an ultra-large magazine in which dozens of dry batteries are loaded as the power source of the image pickup apparatus, and an image pickup apparatus that can operate with a small magazine loaded with several dry batteries can be provided. .
本実施形態によれば、第１の読み出しモード（読み出し時間を短縮できるが消費電流が大きい）と、第２の読み出しモード（読み出し時間は長いが消費電流は増加させない）との２種類の読み出し動作を使用可能な撮像装置を提供できる。これにより、画像信号の読み出し時間を撮像装置の使用状態に応じて適切に制御できるとともに、その消費電力も適切に制御できる。 According to the present embodiment, two types of read operations, the first read mode (which can reduce the read time but consumes a large amount of current) and the second read mode (which has a long read time but does not increase the consumed current) Can be provided. Thereby, the readout time of the image signal can be appropriately controlled according to the use state of the imaging apparatus, and the power consumption thereof can also be appropriately controlled.
また、２種類の読み出し動作の使用方法が適切になるようにすることにより、装置としての使い勝手を改善させるとともに、撮像センサの暗電流による画像信号の画質劣化も抑えることを可能としている。 Also, by making the usage methods of the two types of readout operations appropriate, it is possible to improve the usability of the apparatus and to suppress the image quality deterioration of the image signal due to the dark current of the image sensor.
なお、図６でインピーダンス変換器としてバッファアンプを用いているが、より簡単な回路構成にするためにエミッタフォロワやソースフォロワ回路を用いても良い。 Although a buffer amplifier is used as the impedance converter in FIG. 6, an emitter follower or a source follower circuit may be used in order to make the circuit configuration simpler.
次に、本発明の第２実施形態に係る撮像装置を、図９を用いて説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置の撮像センサの読み出し部における１列分の構成を示す図である。図１０は、読み出し部の動作を示すタイミングチャートである。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分の説明を省略する。 Next, an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration for one column in the readout unit of the imaging sensor of the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the reading unit. Below, it demonstrates centering on a different part from 1st Embodiment, and abbreviate | omits description of the same part.
撮像装置の撮像センサの読み出し部５１０は、ＭＯＳ−ＳＷ３０１、３０２（図６参照）に代えて、ＭＯＳ−ＳＷ５０１、５０２を含む。
The
ＭＯＳ−ＳＷ５０１は、ＭＯＳ−ＳＷ２０１の出力とバッファアンプ２０４ｎの入力との間から第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）へバイパスするように接続されている。すなわち、ＭＯＳ−ＳＷ５０１は、第１の蓄積部２０３ｎ（Ｃｔｎ１）と第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）との接続を開閉する。
The MOS-
ＭＯＳ−ＳＷ５０２は、ＭＯＳ−ＳＷ２０２の出力とバッファアンプ２０４ｓの入力との間から第２の蓄積部２０６ｓ（Ｃｔｓ２）へバイパスするように接続されている。すなわち、ＭＯＳ−ＳＷ５０２は、第１の蓄積部２０３ｓ（Ｃｔｓ１）と第２の蓄積部２０６ｓ（Ｃｔｓ２）との接続を開閉する。
The MOS-
このように接続することで、ＭＯＳ−ＳＷ５０１が閉状態のとき、第１の蓄積部２０３ｎ（Ｃｔｎ１）と第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）とが並列接続される。ＭＯＳ−ＳＷ５０２が閉状態のとき、第１の蓄積部２０３ｓ（Ｃｔｓ１）と第２の蓄積部２０６ｓ（Ｃｔｓ２）とが並列接続される。これにより、出力線（Ｓ出力線、Ｎ出力線）に信号が読み出される際の容量分割比が変わり、出力信号の振幅を大きく取ることが可能になる。
By connecting in this way, when the MOS-
具体的には、Ｓ出力線及びＮ出力線がそれぞれＣｈｎ及びＣｈｓの容量をもつとすると、第１実施形態で出力線に読み出される信号の割合は、
Ｃｔｎ２／Ｃｈｎ または Ｃｔｓ２／Ｃｈｓ
となる。一方、本実施形態で出力線に読み出される信号の割合は、
（Ｃｔｎ１＋Ｃｔｎ２）／Ｃｈｎ または （Ｃｔｓ１＋Ｃｔｓ２）／Ｃｈｓ）
となる。第１実施形態に比較して、本実施形態の方がより大きな出力振幅を得ることが出来ることがわかる。これにより、後段で更に増幅する必要がないため、ノイズ低減を容易に行うことができる。
Specifically, assuming that the S output line and the N output line have capacitances of Chn and Chs, respectively, the ratio of the signal read to the output line in the first embodiment is:
Ctn2 / Chn or Cts2 / Chs
It becomes. On the other hand, the ratio of the signal read to the output line in this embodiment is
(Ctn1 + Ctn2) / Chn or (Cts1 + Cts2) / Chs)
It becomes. It can be seen that a larger output amplitude can be obtained in this embodiment than in the first embodiment. Thereby, since it is not necessary to amplify further in a back | latter stage, noise reduction can be performed easily.
また、第２の読み出しモードにおける読み出し部の動作が、図１０に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。 Further, as shown in FIG. 10, the operation of the reading unit in the second reading mode is different from that of the first embodiment in the following points.
ＭＯＳ−ＳＷ５０１、５０２を閉とするため、駆動パルスｐ５０１、ｐ５０２をＨｉ固定の状態にする。この状態で、駆動パルスｐ２０１およびｐ２０２をアクティブにする。これにより、画素Ａ１１〜Ａ１ｎのＮ信号を第１の蓄積部２０３ｎ（Ｃｔｎ１）と第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）とに、画素Ａ１１〜Ａ１ｎのＳ信号を第１の蓄積部２０３ｓ（Ｃｔｓ１）と第２の蓄積部２０６ｓ（Ｃｔｓ２）とにそれぞれ読み出す。
In order to close the MOS-
その後、ＨＳＲ５０が各列のＭＯＳ−ＳＷ２０７を順次に駆動することにより、各列の画素Ａ１１〜Ａ１４のＮ信号が、各列の第１の蓄積部２０３ｎ（Ｃｔｎ１）と第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）とから順次に読み出される。同様に、ＨＳＲ５０が各列のＭＯＳ−ＳＷ２０７を順次に駆動することにより、各列の画素Ａ１１〜Ａ１４のＳ信号が、各列の第１の蓄積部２０３ｓ（Ｃｔｓ１）と第２の蓄積部２０６ｓ（Ｃｔｓ２）とから順次に読み出される。
Thereafter, the
画素Ａ１１〜Ａ１４の信号をすべて読み出した後は、更に駆動パルスｐ２０１およびｐ２０２をアクティブにすることにより、画素Ｂ１１〜Ｂ１ｎのＮ信号を第１の蓄積部２０３ｎ（Ｃｔｎ１）と第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）とに読み出す。同様に、画素Ｂ１１〜Ｂ１ｎのＳ信号を第１の蓄積部２０３ｓ（Ｃｔｓ１）と第２の蓄積部２０６ｓ（Ｃｔｓ２）とに読み出す。
After all the signals of the pixels A11 to A14 are read out, the drive pulses p201 and p202 are further activated, so that the N signals of the pixels B11 to B1n are transferred to the
このような動作を必要回数繰り返すことで、すべての画素部の信号を読み出すことが出来る。 By repeating such an operation as many times as necessary, signals of all the pixel portions can be read out.
図９は、１列分の第１の蓄積部、バッファアンプ及び開閉器、第２の蓄積部の前後を示した等価回路図である。図９における図６との違いは、図６にあるMOS-SW３０１，３０２をMOS-SW５０１，５０２に置き換え、MOS-SW２０１，２０２の出力とバッファアンプ２０４ｎ，２０４ｓの入力との間に接続させたことである。このように接続することで、MOS-SW５０１，５０２が閉状態でバッファアンプ２０４ｎ，２０４ｓ及びMOS-SW２０５ｎ，２０５ｓをバイパスしたとき、次のように接続される。すなわち、第１の蓄積部２０３ｎ（Ｃｔｎ１）と第２の蓄積部２０６ｎ（Ｃｔｎ２）及び第１の蓄積部２０３ｓ（Ｃｔｓ１）と第２の蓄積部２０６ｓ（Ｃｔｓ２）が夫々並列接続される。これにより、第２の共通出力線（水平出力線）に読み出される際の容量分割比が変わり、出力振幅を大きく取ることが可能になる。
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram showing before and after the first accumulation unit, the buffer amplifier and the switch, and the second accumulation unit for one column. 9 differs from FIG. 6 in that the MOS-
具体的には、第２の共通出力線（水平出力線）はＣｈｎ，Ｃｈｓの容量をもつため、第１の実施形態で第２の共通出力線（水平出力線）に読み出される信号の割合は、
Ｃｔｎ２／Ｃｈｎ または Ｃｔｓ２／Ｃｈｓ
となり、第２の実施形態で第２の共通出力線（水平出力線）に読み出される信号の割合は、
（Ｃｔｎ１＋Ｃｔｎ２）／Ｃｈｎ または （Ｃｔｓ１＋Ｃｔｓ２）／Ｃｈｓ）
となる。第２の実施形態の方がより大きな出力振幅を得ることが出来ることがわかる。これは後段で更に増幅する必要がないため、ノイズ低減の効果を得られるということである。
Specifically, since the second common output line (horizontal output line) has a capacity of Chn and Chs, the ratio of the signal read to the second common output line (horizontal output line) in the first embodiment is ,
Ctn2 / Chn or Cts2 / Chs
Thus, in the second embodiment, the ratio of the signal read to the second common output line (horizontal output line) is
(Ctn1 + Ctn2) / Chn or (Cts1 + Cts2) / Chs)
It becomes. It can be seen that the second embodiment can obtain a larger output amplitude. This means that there is no need for further amplification at a later stage, so that an effect of noise reduction can be obtained.
なお、第１実施形態では、図４（ａ）のステップ１１０２及び図４（ｂ）のステップ１１１２が、図６の構成において図８に示す読み出し動作が行われる。また、第２実施形態では、図９の構成において図１０に示す読み出し動作が行われる。ここで、図８に示す読み出し動作と図１０に示す読み出し動作とでは装置全体の増幅率が異なる（図１０に示す読み出し動作の方が増幅率が高い）ので、それぞれ適切な増幅率となるように更に後段で増幅率を補正するようにしても良い。
In the first embodiment,
また、図１０に示す読み出し動作のほうがノイズ低減の効果を得られる。このため、例えば撮像装置のノイズが目立つ場合は図１０に示す読み出し動作を使用し、ノイズをあまり気にしなくて良い場合は図８に示す読み出し動作を使用するように構成されていても良い。 In addition, the read operation shown in FIG. 10 can obtain a noise reduction effect. For this reason, for example, the readout operation shown in FIG. 10 may be used when noise of the imaging apparatus is conspicuous, and the readout operation shown in FIG.
更に、図１１に示すように、ＭＯＳ−ＳＷ２０２の入力及び出力とＭＯＳ−ＳＷ５０２との間にそれぞれスイッチｓ１及びｓ２を追加することにより、１つの回路で図６の構成と図９の構成とを切り替え可能に構成しても良い。図６の構成に切り替える場合、ｓ１を『閉』、ｓ２を『開』とし、図９の構成に切り替える場合、ｓ１を『開』、ｓ２を『閉』とすることで実現可能である。また、さまざまな撮影条件に応じて、図８に示す読み出し動作と図１０に示す読み出し動作とを切り替えるようにしても良い。
Furthermore, as shown in FIG. 11, by adding switches s1 and s2 between the input and output of the MOS-
８００ 撮像装置
８０１ 撮像センサ
800
Claims (7)
前記画素配列から列信号線を介して信号を読み出し、読み出した信号を保持する第１の保持部と第２の保持部とを含む読み出し部と、
前記第２の保持部に接続された出力線と、
前記第２の画素から読み出された信号が前記第１の保持部へ転送される動作と前記第１の画素の信号が前記第２の保持部から前記出力線へ読み出される動作とを並行して行う第１の読み出しモードと、前記第１の画素の信号が前記第２の保持部から前記出力線へ読み出される動作と前記第２の画素から読み出された信号が前記第２の保持部へ転送される動作とを順次に行う第２の読み出しモードとのいずれかで動作するように前記読み出し部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 A pixel array in which a plurality of pixels including a first pixel and a second pixel are arrayed;
A readout unit including a first holding unit and a second holding unit that read signals from the pixel array via column signal lines and hold the read signals;
An output line connected to the second holding unit;
The operation of transferring the signal read from the second pixel to the first holding unit and the operation of reading the signal of the first pixel from the second holding unit to the output line are performed in parallel. The first readout mode, the operation of reading the signal of the first pixel from the second holding unit to the output line, and the signal read from the second pixel of the second holding unit. A control unit that controls the reading unit to operate in any one of a second reading mode that sequentially performs the operation transferred to
An imaging apparatus comprising:
前記制御部は、前記画素配列の温度が第２の閾値未満である場合、前記第１の読み出しモードで動作するように前記読み出し部を制御し、前記画素配列の温度が前記第２の閾値以上である場合、前記第２の読み出しモードで動作するように前記読み出し部を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。 A temperature measuring unit for measuring the temperature of the pixel array;
The controller controls the readout unit to operate in the first readout mode when the temperature of the pixel array is lower than a second threshold, and the temperature of the pixel array is equal to or higher than the second threshold. 3. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the readout unit is controlled to operate in the second readout mode.
前記制御部は、前記ストロボを充電すべきでない場合、前記第１の読み出しモードで動作するように前記読み出し部を制御し、前記ストロボを充電すべきである場合、前記第２の読み出しモードで動作するように前記読み出し部を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。 A strobe for illuminating the subject
The control unit controls the reading unit to operate in the first readout mode when the strobe should not be charged, and operates in the second readout mode when the strobe should be charged. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the reading unit is controlled to do so.
前記制御部は、前記インターフェースに装着された電源装置の電力供給能力が第３の閾値より高い場合、前記第１の読み出しモードで動作するように前記読み出し部を制御し、前記インターフェースに装着された電源装置の電力供給能力が前記第３の閾値以下である場合、前記第２の読み出しモードで動作するように前記読み出し部を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。 It further includes an interface that can be installed with any of a plurality of types of power supply devices having different power supply capabilities
The control unit controls the readout unit to operate in the first readout mode when the power supply capability of the power supply device attached to the interface is higher than a third threshold, and is attached to the interface. 3. The imaging apparatus according to claim 1, wherein when the power supply capability of the power supply apparatus is equal to or less than the third threshold value, the readout unit is controlled to operate in the second readout mode.
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