JP5159387B2 - Imaging apparatus and imaging element driving method - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置および撮像素子の駆動方法に関し、特に、スミア補正を行うことができる撮像装置および撮像素子の駆動方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging element driving method, and more particularly to an imaging apparatus and an imaging element driving method capable of performing smear correction.
デジタルカメラやビデオカムコーダー等の撮像装置に使用されている固体撮像素子の代表的なものとしてはCCD(Charge Coupled Device)が挙げられる。その1種であるインターライン転送方式のCCDでは、受光部である各画素に蓄積された電荷が、各画素から各垂直CCD(垂直転送路)を通り抜け、水平CCD(水平転送路)まで転送される。インターライン転送式のCCDの概略構成を図5に示す。 A typical example of a solid-state imaging device used in an imaging apparatus such as a digital camera or a video camcorder is a CCD (Charge Coupled Device). In one type of interline transfer type CCD, charges accumulated in each pixel as a light receiving section pass through each vertical CCD (vertical transfer path) from each pixel and are transferred to a horizontal CCD (horizontal transfer path). The FIG. 5 shows a schematic configuration of an interline transfer type CCD.
CCD401は、複数の受光部(画素)402と、複数の受光部402が接続された垂直CCD403と、複数の垂直CCD403の一方の端が接続された1つの水平CCD404と、水平CCD404に接続された電荷検出部405とを備える。出力バッファ406は、電荷検出部405に接続されている。これらが、例えばN型の半導体基板(図示せず)上に一体的に形成されている。
The
CCD401は、マトリックス状に配列され、受光した光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に光電変換する複数の受光部402を備える。受光部402は、例えばフォトダイオードからなる。また、CCD401は、複数の受光部402の配列に対して垂直画素列ごとに、受光部402から読み出される信号電荷を垂直方向(図示の上下方向)に転送する垂直CCD403を備える。
The
受光部402の各々から読み出された信号電荷は、垂直CCD403を介して水平CCD404まで転送された後、電荷検出部405に転送され、電荷検出部405にて電荷電圧変換され、電圧として信号が読み出される。
The signal charges read from each of the
CCD401にスポットライトや太陽光などの高輝度の光が照射された場合、一部の信号電荷はスポット光のあたっている部分の垂直CCD403を通過する。このとき、垂直CCD403に漏れ込んだ光や各受光部からの電荷リークなどによって発生した電荷が混入する。その結果、図6に示すように、CCD401の出力画像(動画時記録・表示用画像)501において、スポット光502を貫くように画像の上下に白色やマゼンダ色の帯503が発生する。これをスミアという。スミアの発生原理について、図7(a)〜図7(c)を参照して説明する。
When the
撮像装置への入射光は、通常、レンズを通過した後、さらにCCD401の各受光部604の上部に設けられたマイクロレンズ603にて集光され、図7(a)に示すように、各受光部604へ入射する。
The incident light to the image pickup device normally passes through the lens, and then is condensed by the
主光線601は、マイクロレンズ603へ入射する光の主光線を表わす。周辺光線602は、CCD401の各受光部604の上部に設けられたマイクロレンズ603を通過し、各受光部604へ入射する光の周辺光線である。図7(a)に示す場合、主光線601の入射角度は、CCD401の中心付近では受光部604の受光面に対して略直角である。一方、周辺部ではレンズの特性に応じた角度で、図7(b)に示すように、斜めに入射することが多い。こうした条件のもとでは、先に述べた垂直CCD403への光の漏れ込みが起き易くなり、スミア特性は劣化する。このように、スミアは受光部への光の入射角に依存することが知られている。
A
CCDは、一般的に、受光部を挟んで左右非対称の構造になっている。具体的には、図示のように、受光部604の一端(図示の左側)にはチャネルストップ607が形成され、他端(図示の右側)にはチャネルストップ607よりも幅の広い読み出しゲート608が形成されている。この左右非対称の構造のために、図7(b)と図7(c)に示すように、受光部604への光の入射角が逆になる場合、光や電荷の垂直CCDへの漏れこみ易さが異なり、スミアの現れ方が異なってくる。その結果、画像内でスミアは一様とならない。そこで、撮像装置を利用して動画を記録したり、EVFで動画や静止画を表示する際に、撮像素子からの出力に含まれるスミアを算出し、さらにスミア補正を行うことができる撮像装置が提案されている。
A CCD generally has a left-right asymmetric structure with a light receiving portion interposed therebetween. Specifically, as shown in the figure, a
近年、CCDの狭画素化に伴って、レンズを通過する光線の角度に対する許容幅が減り、さらに撮像装置そのものが軽薄短小傾向にあって、光学系をコンパクトに作ることによりCCD表面への光線入射角もきつくなっており、スミア特性が劣化する傾向にある。このため、画素の信号量が飽和しない青空や雲、白壁などの、従来ではスミアが発生しなかった輝度の被写体からでもスミアが発生するようになり、青空や白壁がマゼンダ色になるなど、画質を大きく劣化させている。 In recent years, with the narrowing of CCD pixels, the allowable range for the angle of light passing through the lens has decreased, and the imaging device itself tends to be light and thin, making the optical system compact and making the light incident on the CCD surface. The corners are also tight and the smear characteristics tend to deteriorate. For this reason, smearing occurs even from subjects with brightness that did not generate smear in the past, such as blue sky, clouds, and white walls where the signal level of the pixel is not saturated, and the blue sky and white walls become magenta. Is greatly deteriorated.
さらに、高輝度の物体が表示装置の表示画面内を移動するような場合では、スミアも画面内を移動し、斜めに傾くことや曲線になる場合がある。このスミア成分を除去する方法として以下のような方法がある。 Further, when a high-luminance object moves within the display screen of the display device, the smear may also move within the screen and tilt or become a curved line. There are the following methods for removing the smear component.
2ライン同時読み出しができるCCDイメージセンサの水平レジスタを介して一方のフィールドの撮像出力として画素信号を読み出し、他方の水平レジスタを介して他方のフィールドの撮像出力としてスミア成分のみを読み出す。そして、それら各フィールドの撮像出力を減算器で減算合成することによりスミア成分を除去する方法がある(例えば、特許文献1参照)。 A pixel signal is read out as an imaging output of one field via a horizontal register of a CCD image sensor capable of simultaneous readout of two lines, and only a smear component is read out as an imaging output of the other field via the other horizontal register. There is a method of removing smear components by subtracting and synthesizing the imaging output of each field with a subtractor (see, for example, Patent Document 1).
また、スミア成分を含む信号電荷に応じた電荷をフローティングディフュージョン領域に流し込むカレントミラー回路と、スミア成分である不要電荷に応じた電荷をフローティングディフュージョン領域から吸い込むカレントミラー回路とを設ける。そして、これらカレントミラー回路の各動作を水平CCDの転送動作に同期して切り替えることにより、フローティングディフュージョン領域において、スミア成分を含む信号電荷からスミア成分を減算する方法がある(例えば、特許文献2参照)。 In addition, a current mirror circuit for flowing a charge corresponding to the signal charge including a smear component into the floating diffusion region and a current mirror circuit for sucking a charge corresponding to the unnecessary charge as a smear component from the floating diffusion region are provided. Then, there is a method of subtracting the smear component from the signal charge including the smear component in the floating diffusion region by switching each operation of the current mirror circuit in synchronization with the transfer operation of the horizontal CCD (see, for example, Patent Document 2). ).
また、イメージセンサの出力部により、水平クロックφhの2倍の周期のリセットクロックφr1によって情報電荷の排出を行うようにして、情報電荷を2画素ずつ合成する方法がある(例えば、特許文献3参照)。特許文献3では、出力部から出力される画像信号Y0(t)を2段階で取り込み、1画素分の情報電荷量を表す期間と2画素分の情報電荷量を表す期間とが交互に繰り返される画像信号Y1(t)を出力するサンプルホールド回路が開示されている。
しかしながら、上記特許文献1に記載された技術では、奇数フィールドラインの撮像電荷を転送する水平レジスタと偶数フィールドラインの撮像電荷を転送する水平レジスタとを必要とするため、固体撮像装置の構造が複雑になる。その結果、装置の歩留まりの低下やコストアップに繋がるという問題がある。 However, the technique described in Patent Document 1 requires a horizontal register for transferring imaging charges for odd-numbered field lines and a horizontal register for transferring imaging charges for even-numbered field lines, so that the structure of the solid-state imaging device is complicated. become. As a result, there is a problem that the yield of the apparatus is reduced and the cost is increased.
また、上記特許文献2に記載された技術では、図8に示すように、スミア成分を除いたデータを得るには合計2フィールドの期間が必要となり、フレームレートが大幅に低下するおそれがある。 In the technique described in Patent Document 2, as shown in FIG. 8, a period of two fields in total is required to obtain data excluding smear components, and the frame rate may be significantly reduced.
また、上記特許文献3に記載された技術では、画像信号Y0(t)を2段階で取り込むため、複数のクロックが必要となり、固体撮像装置の構造が複雑になる。その結果、装置の歩留まりの低下やコストアップに繋がるという問題がある。 In the technique described in Patent Document 3, since the image signal Y0 (t) is captured in two stages, a plurality of clocks are required, and the structure of the solid-state imaging device is complicated. As a result, there is a problem that the yield of the apparatus is reduced and the cost is increased.
本発明は、上記問題に鑑みて成されたもので、複雑な回路を追加することなく、動画撮影時にスミア補正によるフレームレートの低下を軽減しつつ、スミアによる画質の劣化を低減することができる撮像装置および撮像素子の駆動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can reduce deterioration in image quality due to smear while reducing a decrease in frame rate due to smear correction during moving image shooting without adding a complicated circuit. An object of the present invention is to provide an imaging apparatus and a driving method of an imaging element.
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、マトリックス状に配列され、光電変換機能を有する複数の受光部と、前記複数の受光部の各列に沿って配列された複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路の一端に形成された水平転送路とを含み、撮影時に、前記複数の受光部のうち予め定められた一部の受光部で生成された信号電荷のみを前記垂直転送路に転送し、前記水平転送路を介して、前記受光部の信号電荷およびスミア成分を含む画素信号とスミア成分のみを含むスミア信号とを出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力される前記スミア信号と前記画素信号を読み出す電荷検出部とを備え、前記電荷検出部は、その電荷をリセットして前記画素信号を読み出した直後に、当該電荷検出部の電荷をリセットすることなく、前記画素信号と前記スミア信号を含む信号を読み出すことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus of the present invention includes a plurality of light receiving units arranged in a matrix and having a photoelectric conversion function, and a plurality of vertical transfers arranged along each column of the plurality of light receiving units. And a horizontal transfer path formed at one end of the plurality of vertical transfer paths, and at the time of shooting, only signal charges generated by a predetermined part of the plurality of light receiving parts are used for the imaging. An image sensor that transfers to a vertical transfer path and outputs a pixel signal including a signal charge and a smear component of the light receiving unit and a smear signal including only a smear component via the horizontal transfer path, and is output from the image sensor The smear signal and a charge detection unit that reads the pixel signal, and the charge detection unit resets the charge and immediately after reading the pixel signal, without resetting the charge of the charge detection unit, Previous Wherein the read out signal including the smear signal and the pixel signal.
上記目的を達成するために、本発明の撮像素子の駆動方法は、マトリックス状に配列され、光電変換機能を有する複数の受光部と、前記複数の受光部の各列に沿って配列された複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路の一端に形成された水平転送路とを含み、撮影時に、前記複数の受光部のうち予め定められた一部の受光部で生成された信号電荷のみを前記垂直転送路に転送し、前記水平転送路を介して、前記受光部の信号電荷およびスミア成分を含む画素信号とスミア成分のみを含むスミア信号とを出力する撮像素子の駆動方法であって、前記撮像素子から出力される前記スミア信号と前記画素信号を電荷検出部により読み出す際に、当該電荷検出部の電荷をリセットして前記画素信号を読み出した直後に、当該電荷検出部の電荷をリセットすることなく、前記画素信号と前記スミア信号を含む信号を読み出すことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image sensor driving method according to the present invention includes a plurality of light receiving units arranged in a matrix and having a photoelectric conversion function, and a plurality of light receiving units arranged along each column of the plurality of light receiving units. And a horizontal transfer path formed at one end of the plurality of vertical transfer paths, and a signal charge generated by a predetermined part of the plurality of light receiving parts during photographing. Image signal is transferred to the vertical transfer path, and a pixel signal including a signal charge and a smear component of the light receiving unit and a smear signal including only a smear component are output via the horizontal transfer path. When the smear signal and the pixel signal output from the image sensor are read by the charge detection unit, the charge of the charge detection unit is read immediately after resetting the charge of the charge detection unit and reading the pixel signal. The Without Tsu bets, characterized in that reading out the signal containing the pixel signal and the smear signal.
本発明によれば、複雑な回路を追加することなく、動画撮影時にスミア補正によるフレームレートの低下を軽減しつつ、スミアによる画質の劣化を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce deterioration in image quality due to smear while reducing a decrease in frame rate due to smear correction during moving image shooting without adding a complicated circuit.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1において、光学系301は、被写体像を像面に結像するためのレンズ等で構成されたレンズ群である。絞り302は、光学系301からの像面光量を制御するための絞りである。メカニカルシャッター303は、光学系301から光が入射する時間を制御するためのメカニカルシャッターである。撮像部304は、光学系301により結像された被写体像を電気信号に変換するための撮像素子であり、例えば、CMOSエリアセンサが用いられる。
In FIG. 1, an
撮像素子駆動回路305は、撮像部304を駆動するための必要な振幅のパルスを供給する撮像部駆動回路である。CDS回路306は、撮像部304からの出力を二重相関サンプリングするCDS回路である。AGC回路307は、CDS回路306の出力信号を増幅するためのAGC回路である。ユーザが撮像装置の感度設定を変更する場合や低輝度時に撮像装置が自動的にゲインアップする場合などに、このAGC回路307のゲイン設定が変更される。
The imaging
CLP回路308は、AGC回路307の出力信号のうち、後述するOB(Optical Black)電位を基準の電位にクランプするためのクランプ回路(CLP回路)である。AD変換回路309は、クランプ回路308から出力されるアナログ撮像信号をデジタル信号に変換するAD変換回路である。
The
映像処理回路310は、映像信号処理回路311、測光回路312、およびOB積分回路317を備える。図示されていないが、映像処理回路310は、撮像部304から入力される信号に基づいて被写体の色温度を測定し、映像信号処理回路311でのホワイトバランス処理に必要な情報を得るためのWB回路などの回路を備える。
The
映像信号処理回路311は、デジタル信号に変換された撮像信号を輝度と色(R−Y、B−Yの色差信号、又はR、G、B信号)の映像信号にする。測光回路312は、撮像部304から入力される信号のレベルから測光量を測定する。タイミング発生器313は、撮像装置内の各部の回路に必要なタイミングパルスを発生するタイミングパルス発生回路(TG)である。
The video signal processing circuit 311 converts the imaging signal converted into the digital signal into a video signal of luminance and color (R-Y, BY color difference signals, or R, G, B signals). The photometric circuit 312 measures the photometric quantity from the level of the signal input from the
CPU314は、撮像装置内の各部を制御する。CPU314は、感度・露光制御部315と、OBレベルブロック比較回路318とを有する。OBレベルブロック比較回路318は、OB積分回路317で得られた信号レベルと予め設定した黒レベルとを比較し、その結果を感度・露光制御部315に出力する。感度・露光制御部315は、測光回路312およびOBレベルブロック比較回路318からの情報に基づいて、感度や露光を制御するために、AGC回路307にゲインを変更するための命令を出力する。また、感度・露光制御部315は、露光制御回路316に露出制御用の命令を出す等の機能を有する。スイッチ319は、ユーザの操作により動画撮影動作を指示するスイッチである。
The
図2は、図1の撮像装置における撮像部の概略構造を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic structure of an imaging unit in the imaging apparatus of FIG.
図2において、撮像部101は図1の撮像部304に相当する。撮像部101は、複数の受光部(画素)102と、複数の受光部102が接続された垂直CCD103と、複数の垂直CCD103の一方の端が接続された1つの水平CCD104と、水平CCD104に接続された電荷検出部105とを備える。電荷検出部105には出力バッファ106が接続されている。これらが、例えばN型の半導体基板(図示せず)上に一体的に形成されている。
In FIG. 2, the
撮像部101は、マトリックス状に配列され、受光した光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換する光電変換機能を有する複数の受光部(画素)102を備える。受光部102は、例えばフォトダイオードからなる。また、撮像部101は、複数の受光部102の配列に対して垂直画素列ごとに、受光部102で生成された信号電荷を垂直方向(図示の上下方向)に転送する垂直CCD103を備える。垂直CCD103は、少なくとも受光部102と対応する部分に、垂直方向の画素数の2倍のパケット(1転送段)を有する。
The
本実施の形態では、各受光部102で生成された信号電荷を1個おきのパケット(以下、「画素信号」と記す)に格納し、この画素信号とスミア成分のみの信号(以下、「スミア信号」と記す)とが交互に並んだ状態で垂直転送を行うように構成されている。これを垂直転送電極という。
In the present embodiment, signal charges generated by each
垂直CCD103には、先述した理由によってスミアが発生するものとすると、垂直CCD103の画素信号中には信号電荷とスミア成分とが含まれることになる。一方、スミア信号には、スミア成分のみが不要電荷として存在することになる。上記垂直転送電極については、垂直に並んだ複数画素の電荷を加算する垂直画素加算や、垂直に並んだ複数画素の中から任意の画素を読み出す間引き転送を行うような構成を用いてもよい。この場合もスミア成分のみが入っているスミア信号と、信号電荷とスミア成分が入っている画素信号が交互に並んだ状態にする。
Assuming that smear is generated in the
垂直CCD103の各々によって転送される信号電荷は、撮像部101から水平CCD104に行単位(ライン単位)で転送される。水平CCD104は、少なくとも受光部102と対応する部分に、水平方向の画素数の少なくとも2倍の信号を転送できる。そして、この水平CCD104には、垂直CCD103から受光画素のスミア信号が1個おきのパケットに1行分転送されると、1転送段分(1パケット分)だけシフトされ、次いで画素信号が垂直CCD103から残りの1個おきのパケットに1行分転送される。
Signal charges transferred by each of the
水平CCD104は、撮像部101から転送された1パケットおきの画素信号(図中の●(黒丸)印)とスミア信号(図中の○(白丸)印)とを順に水平方向に転送し、転送先側の端部に設けられた電荷検出部105に順次供給する。電荷検出部105からの出力は、本発明の特徴とする部分であり、その具体的な動作の詳細については後述する。出力バッファ106は、電荷検出部105で検出された信号電荷(信号電流)を信号電圧に変換して出力する。
The
図3は、図1における電荷検出部105の出力信号波形の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an output signal waveform of the
電荷検出部105より検出させる出力信号は図3のような波形となる。縦軸は電荷検出部105の信号出力を表し、横軸は時間である。
The output signal detected by the
図3において、本実施形態における電荷検出部105は、リセット期間、フィードスルー期間、スミア信号読出し期間、スミア信号+画素信号読み出し期間、及びリセット期間を繰り返しながら信号出力を行う。このように、電荷検出部105では、その電荷がリセットされスミア信号が読み出された直後に、さらにその電荷がリセットされることなく、画素信号とスミア信号を含む信号が読み出されている。なお、従来の電荷検出部では、図8に示すように、リセット期間、フィードスルー期間、スミア信号読出し期間、リセット期間、フィードスルー期間、及び画素信号読み出し期間を繰り返しながら信号出力が行われている。
In FIG. 3, the
電荷検出部105は、まずリセット期間中に電荷が排出されてリセットされる。次に、リセット期間経過後のフィードスルー期間中にリセット後の電圧Vresetが取得される。電圧Vresetは、撮像部304より出力され、CDS回路306に入力される。
The
次に、水平CCD(水平転送路)104を介して空パケットが電荷検出部105に入り、そのときの電圧Vs1が取得される。電圧Vs1は、撮像部304より出力され、CDS回路306に入力される。
Next, an empty packet enters the
以上から、スミア信号の信号量Vsmear1は下式で表される。 From the above, the signal amount Vsmear1 of the smear signal is expressed by the following equation.
Vsmear1=Vs1−Vreset
さらに、水平CCD(水平転送路)104より画素信号が電荷検出部105に入り、そのときの電圧Vg1が取得される。電圧Vg1は、撮像部304より出力され、CDS回路306に入力される。
Vsmear1 = Vs1-Vreset
Further, the pixel signal enters the
このように、スミア成分を除いた受光部102で生成される信号電荷分の電圧Vsignalは、下式により求めることができる。
As described above, the voltage Vsignal corresponding to the signal charge generated by the
Vsignal=Vg1−Vsmear1−Vreset
=Vg1−Vs1
上記第1の実施形態によれば、従来のカレントミラー回路を使用した場合に比べ、1ペアのスミア信号と画素信号を読み出す際に1度しか電荷検出部105のリセットが行われず、フレームレートの低下を軽減することができる。また、水平CCD(水平転送路)104を2つ設ける必要もないため、複雑化な回路を追加させる必要がない。
Vsignal = Vg1-Vsmear1-Vreset
= Vg1-Vs1
According to the first embodiment, the
このように、撮像部304では、マトリックス状に配列され、光電変換機能を有する複数の受光部102から、垂直CCD103上で水平方向に画素信号とスミア信号とが水平1列に並ぶよう、垂直方向に間引いて読み出される。そして、水平転送路に1行分のスミア信号と1行分の画素信号とが交互に並ぶように垂直CCD103を介して転送される。さらに、電荷検出部105の電荷をリセットすることなく、一組のスミア信号と画素信号とが連続して読み出される。これにより、複雑な回路を追加することなく、記録および表示用フレーム用の動画撮影時に、フレームレートの低下を軽減しつつ、スミア補正を行うことが可能となる。
As described above, in the
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置は、その構成(図1)が上記第1の実施の形態に係る撮像装置と同じであり、第1の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第1の実施の形態と異なる点のみを説明する。
[Second Embodiment]
The imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention has the same configuration (FIG. 1) as that of the imaging apparatus according to the first embodiment, and the same parts as those in the first embodiment. The description will be omitted using the same reference numerals. Only differences from the first embodiment will be described below.
上記第1の実施形態では、空パケット分を先に読出し、画素信号を後で読み出した形態について説明した。この場合、画素信号を読み出す際に信号値が飽和量をこえると、飽和した画素信号よりスミア成分が余計に引かれ、過補正を起こす。そこで、リセット期間後に先に画素信号を読出し、次に空パケットを読み出す方式について説明する。 In the first embodiment described above, a configuration has been described in which empty packets are read first and pixel signals are read later. In this case, if the signal value exceeds the saturation amount when reading out the pixel signal, a smear component is excessively subtracted from the saturated pixel signal, and overcorrection occurs. Therefore, a method of reading the pixel signal first after the reset period and then reading the empty packet will be described.
図4は、本発明の第2の実施形態における撮像部の電荷検出部105の出力信号波形の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an output signal waveform of the
電荷検出部105より検出させる出力信号は図4のような波形となる。縦軸は電荷検出部105の信号出力を表し、横軸は時間である。
The output signal detected by the
図4において、本実地形態における電荷検出部105は、リセット期間、フィードスルー期間、画素信号読出し期間、スミア信号+画素信号読み出し期間、及びリセット期間を繰り返しながら信号出力を行う。このように、電荷検出部105では、その電荷がリセットされて画素信号が読み出された直後に、その電荷がリセットされることなく、画素信号とスミア信号を含む信号が読み出されている。
In FIG. 4, the
電荷検出部105は、上記第1の実施形態と同様に、リセット期間中に電荷が排出されてリセットされる。次に、リセット期間経過後のフィードスルー期間中にリセット後の電圧Vresetが取得される。電圧Vresetは、撮像部304より出力され、CDS回路306に入力される。
As in the first embodiment, the
次に、水平CCD(水平転送路)104を介して画素信号が電荷検出部105に入り、そのときの電圧Vg2が取得される。さらに、水平CCD(水平転送路)104を介して空パケットが電荷検出部105に入り、そのときの電圧Vs2が取得される。
Next, the pixel signal enters the
以上から、スミア信号の信号量Vsmear2は下式で表される。 From the above, the signal amount Vsmear2 of the smear signal is expressed by the following equation.
Vsmear2=Vs2−Vg2
このように、スミア成分を除いた受光部102で生成される信号電荷分の電圧Vsignalは、下式により求めることができる。
Vsmear2 = Vs2-Vg2
As described above, the voltage Vsignal corresponding to the signal charge generated by the
Vsignal=Vg2−Vsmear2−Vreset
=Vg2×2−Vs2−Vreset
上式によれば、画素信号が飽和していた場合、Vs2=Vg2となるため、Vsmear=0となり、スミアの過補正を行うことがない。また、画素信号を先に読み出すことにより、上記第1の実施形態と同様に、先に読み出されるスミア信号分だけダイナミックレンジを狭めることがない。
Vsignal = Vg2-Vsmear2-Vreset
= Vg2 × 2-Vs2-Vreset
According to the above equation, when the pixel signal is saturated, Vs2 = Vg2, so Vsmear = 0 and smear overcorrection is not performed. Further, by reading out the pixel signal first, similarly to the first embodiment, the dynamic range is not narrowed by the amount of the smear signal read out first.
上記第2の実形態によれば、上記第1の実施形態における効果に加えて、信号の読み出し順序を規定することにより、単純な読み出し時間短縮だけでなく、過補正やダイナミックレンジ狭めるといったスミア補正時の弊害を除去することができる。また、従来必要であった過補正を防止するための回路を搭載する必要がなく、回路構成を大きく単純化できる。 According to the second embodiment, in addition to the effects in the first embodiment, by defining the signal reading order, not only simple reading time reduction but also smear correction such as overcorrection and narrowing the dynamic range. The adverse effects of time can be eliminated. In addition, it is not necessary to mount a circuit for preventing overcorrection, which has been conventionally required, and the circuit configuration can be greatly simplified.
このように、本発明によれば、複雑な回路を追加することなく、記録および表示用フレーム用の動画撮影時に、フレームレートの低下を軽減しつつ、さらに過補正の心配なしに、スミア補正を行うことが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce smear correction without worrying about over-correction while reducing a decrease in the frame rate during movie recording for recording and display frames without adding a complicated circuit. Can be done.
なお、上記第1および第2の実施形態で説明したソフトウェア構成およびハードウェア構成については、説明した構成要素に限定されず、適宜置き換えることができるものである。また、上記各実施の形態、または、それらの技術要素を必要に応じて組み合わせても本発明を実現することが可能であり、上述した効果と同様の効果を得ることができる。 Note that the software configuration and hardware configuration described in the first and second embodiments are not limited to the described components, and can be replaced as appropriate. Moreover, even if it combines said each embodiment or those technical elements as needed, this invention can be implement | achieved and the effect similar to the effect mentioned above can be acquired.
更に、本発明は、特許請求の範囲の構成、または、実施形態の構成の全体若しくは一部が、1つの装置を形成するものであってもよい。そして、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置や撮像装置から得られる信号を処理する信号処理装置など、他の装置と結合するようなものであっても、装置を構成する要素となるようなものであってもよい。 Further, in the present invention, the configuration of the claims or the whole or a part of the configuration of the embodiment may form one apparatus. And even if it is combined with other devices, such as an imaging device such as a digital camera or a video camera, or a signal processing device that processes a signal obtained from the imaging device, it becomes a component of the device It may be.
101 撮像部
102 受光部
103 垂直CCD
104 水平CCD
105 電荷検出部
106 出力バッファ
300 撮像部
301 レンズ
303 メカシャッタ
101
104 Horizontal CCD
105
Claims (6)
前記電荷検出部は、その電荷をリセットして前記画素信号を読み出した直後に、当該電荷検出部の電荷をリセットすることなく、前記画素信号と前記スミア信号を含む信号を読み出すことを特徴とする撮像装置。 A plurality of light receiving portions arranged in a matrix and having a photoelectric conversion function, a plurality of vertical transfer paths arranged along each column of the plurality of light receiving portions, and formed at one end of the plurality of vertical transfer paths A horizontal transfer path, and at the time of shooting, only the signal charges generated by a predetermined part of the plurality of light receiving units are transferred to the vertical transfer path, through the horizontal transfer path, An image sensor that outputs a pixel signal including a signal charge and a smear component of the light receiving unit and a smear signal including only a smear component, and a charge detector that reads the smear signal and the pixel signal output from the image sensor. Prepared ,
The charge detection unit reads the signal including the pixel signal and the smear signal immediately after resetting the charge and reading the pixel signal without resetting the charge of the charge detection unit. Imaging device.
前記撮像素子から出力される前記スミア信号と前記画素信号を電荷検出部により読み出す際に、当該電荷検出部の電荷をリセットして前記画素信号を読み出した直後に、当該電荷検出部の電荷をリセットすることなく、前記画素信号と前記スミア信号を含む信号を読み出すことを特徴とする駆動方法。 A plurality of light receiving portions arranged in a matrix and having a photoelectric conversion function, a plurality of vertical transfer paths arranged along each column of the plurality of light receiving portions, and formed at one end of the plurality of vertical transfer paths A horizontal transfer path, and at the time of shooting, only the signal charges generated by a predetermined part of the plurality of light receiving units are transferred to the vertical transfer path, through the horizontal transfer path, A driving method of an image sensor that outputs a pixel signal including a signal charge and a smear component of the light receiving unit and a smear signal including only a smear component,
When the smear signal and the pixel signal output from the image sensor are read by the charge detection unit, the charge of the charge detection unit is reset immediately after resetting the charge of the charge detection unit and reading the pixel signal. A driving method of reading out a signal including the pixel signal and the smear signal without doing so .
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