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JP6789709B2 - Imaging device - Google Patents
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Description

本発明は撮像素子を備える撮像装置に関し、特に撮像素子内にAD回路を有する撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an image pickup device including an image pickup device, and more particularly to an image pickup device having an AD circuit in the image pickup device.

近年、撮像装置に搭載される撮像素子には高画素化、高フレームレート化に対応することが求められている。 In recent years, an image sensor mounted on an image pickup device has been required to support a high pixel count and a high frame rate.

高画素化・高フレームレート化は記録する1フレームあたりの画素数の増加、1秒あたりの取得フレーム数の増加を示しており、これらに対応していくためには読み出し速度の高速化を進めていく必要があった。 Higher pixel count and higher frame rate indicate an increase in the number of pixels per frame to be recorded and an increase in the number of frames acquired per second. In order to cope with these, the read speed is increased. I had to go.

特許文献1には、AD回路が搭載された撮像素子において、アナログ信号読み出し動作とAD変換動作を並列に行うことで、高速読み出しを行う技術が示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for performing high-speed reading by performing an analog signal reading operation and an AD conversion operation in parallel in an image sensor equipped with an AD circuit.

特願2008−283966Japanese Patent Application No. 2008-283966

特許文献1に記載の技術はアナログ信号読み出しとAD変換を並列に行っているが、AD変換動作が並列で読み出しているアナログ信号に影響を与えノイズになる懸念があった。また、逆にアナログ信号の読み出し動作が並列しているAD変換動作に影響を与え、同じくノイズとなる懸念があった。 Although the technique described in Patent Document 1 performs analog signal reading and AD conversion in parallel, there is a concern that the AD conversion operation affects the analog signals read in parallel and causes noise. On the contrary, the reading operation of the analog signal affects the AD conversion operation in parallel, and there is a concern that it also causes noise.

上記課題を鑑みて、本発明はAD変換動作とアナログ信号読み出し動作を適切なタイミングで行い、高速読み出しを可能とする撮像装置の提供を目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an imaging device capable of performing AD conversion operation and analog signal reading operation at appropriate timings and enabling high-speed reading.

上記目的を達成するために、本発明に係る撮像素子は、行列状に複数の画素を有する撮像素子であって、前記複数の画素の読み出す駆動モードを設定するモード設定手段と、前記複数の画素の信号を出力するために列毎に設けられた複数の出力線と、前記複数の出力線ごとに設けられ、前記出力線に出力された信号を保持するための複数の保持手段と、前記複数の保持手段に保持された信号をAD変換するための複数のAD変換手段と、前記複数の出力線に前記複数の画素から出力された複数の第1の信号及び複数の第2の信号をそれぞれ加算する加算手段と、前記加算手段にて加算された前記第1の信号及び前記第2の信号をそれぞれ保持するための保持手段を切り替えるためのスイッチ手段と、を備え、前記第1の信号はリセット信号を含み、前記第2の信号は前記画素で発生する電荷に基づく信号を含み、前記モード設定手段により設定される駆動モードとして、前記スイッチ手段が前記加算手段にて加算された前記第1の信号及び前記第2の信号を異なる保持手段にそれぞれ保持するように切り替え、且つ前記複数のAD変換手段が前記異なる保持手段にそれぞれ保持されている加算された前記第1の信号及び前記第2の信号を並列にAD変換する駆動モードを含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the image pickup device according to the present invention is an image pickup device having a plurality of pixels in a matrix, and is a mode setting means for setting a drive mode for reading out the plurality of pixels, and the plurality of pixels. A plurality of output lines provided for each column for outputting the signal of the above, a plurality of holding means provided for each of the plurality of output lines and for holding the signal output to the output line, and the plurality of holding means. A plurality of AD conversion means for AD conversion of the signal held by the holding means, and a plurality of first signals and a plurality of second signals output from the plurality of pixels to the plurality of output lines, respectively. The first signal includes an adding means for adding and a switching means for switching a holding means for holding the first signal and the second signal added by the adding means, respectively. The first signal includes a reset signal, the second signal includes a signal based on the charge generated in the pixel, and the switch means is added by the addition means as a drive mode set by the mode setting means. The signal and the second signal are switched to be held in different holding means, and the plurality of AD conversion means are held in the different holding means, respectively, and the added first signal and the second signal are held. It is characterized by including a drive mode in which the signals of are AD-converted in parallel .

AD変換動作とアナログ信号読み出し動作を適切なタイミングで行い、高速読み出しを可能とする撮像装置の提供することができる。 It is possible to provide an image pickup apparatus capable of high-speed reading by performing an AD conversion operation and an analog signal reading operation at appropriate timings.

本発明に係わる撮像装置のブロック図である。It is a block diagram of the image pickup apparatus which concerns on this invention. 第1の実施形態に係わる撮像素子の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the image pickup device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係わる単位画素の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the unit pixel which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係わる静止画駆動のタイミングチャートである。It is a timing chart of still image drive which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係わる動画駆動のタイミングチャートである。It is a moving image drive timing chart which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係わる従来駆動と本発明駆動の簡易タイミングチャートである。It is a simple timing chart of the conventional drive and the drive of the present invention which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係わる撮像素子の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the image pickup device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係わる単位画素の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the unit pixel which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係わる動画駆動のタイミングチャートである。It is a moving image drive timing chart which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係わる従来駆動と本発明駆動の簡易タイミングチャートである。It is a simple timing chart of the conventional drive and the drive of the present invention concerning the second embodiment. 第3の実施形態に係わる撮像素子の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the image pickup device which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係わる動画駆動のタイミングチャートである。It is a moving image drive timing chart which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係わる撮像素子の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the image pickup device which concerns on 3rd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態の撮像装置は、例えば動画機能付き電子スチルカメラやカメラ機能付きの携帯電話などに応用可能である。また、本実施形態の内容に限定されず、各種の変形を行ってもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The imaging device of the present embodiment can be applied to, for example, an electronic still camera with a moving image function or a mobile phone with a camera function. Further, the content is not limited to the content of the present embodiment, and various modifications may be performed.

(第1の実施形態)
図1は本実施形態における撮像装置の一例を示すブロック図である。図1において、101は被写体の光学像を撮像素子105に結像させるレンズ部である。レンズ部101は不図示の焦点距離を変更するためのズーム機構、焦点位置を変更するためのフォーカス機構、入射光量を調整するための絞り機構等が含まれる。また、各機構はレンズ駆動装置102によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などがおこなわれる。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an imaging device according to the present embodiment. In FIG. 1, 101 is a lens unit that forms an optical image of a subject on an image sensor 105. The lens unit 101 includes a zoom mechanism for changing a focal length (not shown), a focus mechanism for changing the focal position, an aperture mechanism for adjusting the amount of incident light, and the like. Further, in each mechanism, zoom control, focus control, aperture control and the like are performed by the lens driving device 102.

103はメカニカルシャッタでシャッタ駆動装置104によって制御される。なお、本実施形態のようにメカニカルシャッタ103を設けずに、後述する撮像素子105が備える電子シャッタを用いてもよい。 The 103 is a mechanical shutter and is controlled by the shutter drive device 104. Instead of providing the mechanical shutter 103 as in the present embodiment, the electronic shutter provided in the image sensor 105 described later may be used.

105はレンズ部101により結像された被写体を画像信号として取り込むための撮像素子、106は撮像素子105より出力される画像信号に各種の補正を行ったり、画像信号より生成される画像データを圧縮したりする撮像信号処理回路である。なお、本実施形態において、撮像素子105はAD変換部や各種補正回路を含むCMOSセンサ等の固体撮像素子であってもよいし、導電性有機薄膜を利用した光電変換膜型の撮像素子であってもよい。また、撮像信号処理回路106には、撮像素子105より出力される画像信号の欠陥や不均一等を補正する欠陥補正処理回路のみならず、画像信号のカラーバランスを調整するためのホワイトバランス処理や現像処理等の画像処理回路等を含むようにしてもよい。 Reference numeral 105 denotes an image sensor for capturing the subject imaged by the lens unit 101 as an image signal, and 106 performs various corrections to the image signal output from the image sensor 105 and compresses image data generated from the image signal. It is an image sensor processing circuit. In the present embodiment, the image sensor 105 may be a solid-state image sensor such as a CMOS sensor including an AD conversion unit and various correction circuits, or a photoelectric conversion film type image sensor using a conductive organic thin film. You may. Further, the image pickup signal processing circuit 106 includes not only a defect correction processing circuit for correcting defects and non-uniformity of the image signal output from the image pickup element 105, but also white balance processing for adjusting the color balance of the image signal. An image processing circuit such as a development process may be included.

107は撮像素子105及び撮像信号処理回路106に、各種タイミング信号を出力する駆動手段であるタイミング発生回路である。タイミング発生回路107は撮像素子105及び撮像信号処理回路106に対して周期的な同期信号や各種回路を駆動するための制御信号を送信する。また、タイミング発生回路107は制御信号としてシリアル通信等を用いて動作モード等を示すう設定パラメータ等を送信するようにしてもよいし、各動作状態を動作情報として受信するようにしてもよい。また、タイミング発生回路107は撮像素子105または後述する制御回路109に含めるようにしてもよい。 Reference numeral 107 denotes a timing generation circuit which is a driving means for outputting various timing signals to the image sensor 105 and the image signal processing circuit 106. The timing generation circuit 107 transmits a periodic synchronization signal and a control signal for driving various circuits to the image sensor 105 and the image signal processing circuit 106. Further, the timing generation circuit 107 may transmit a setting parameter or the like indicating an operation mode or the like by using serial communication or the like as a control signal, or may receive each operation state as operation information. Further, the timing generation circuit 107 may be included in the image sensor 105 or the control circuit 109 described later.

108は各種データを一次的に記憶する為のメモリであり、撮像信号処理回路106から出力される画像データや所定の処理における中間的なデータ等を一次的に記憶可能である。 Reference numeral 108 denotes a memory for temporarily storing various data, and can temporarily store image data output from the image pickup signal processing circuit 106, intermediate data in a predetermined process, and the like.

109は各種演算と撮像装置100全体を制御する制御回路である。例えば、CPU、ROM、RAMなどから構成されるマイクロコントローラであり、当該ROMなどに記憶されたプログラムを実行することにより、この撮像装置100の各部を統括的に制御する。また、当該ROMは、一例としてCPUにて処理された画像データ等を記録する不揮発性メモリあるいはメモリカード等の記録媒体であってもよい。CPUはこれに記憶されたプログラムに含まれる各種命令を実行し処理結果を出力する。なお、ROM及びRAMは、CPUが実行するプログラム格納領域、プログラム実行中のワーク領域、データの格納領域等として使用される。 Reference numeral 109 denotes a control circuit that controls various operations and the entire image pickup apparatus 100. For example, it is a microcontroller composed of a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and by executing a program stored in the ROM and the like, each part of the image pickup apparatus 100 is collectively controlled. Further, the ROM may be, for example, a recording medium such as a non-volatile memory or a memory card for recording image data or the like processed by the CPU. The CPU executes various instructions included in the program stored in the program and outputs the processing result. The ROM and RAM are used as a program storage area executed by the CPU, a work area during program execution, a data storage area, and the like.

110は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース(I/F)であり、111は画像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体である。 Reference numeral 110 denotes an interface (I / F) for recording or reading on the recording medium, and reference numeral 111 is a removable recording medium such as a semiconductor memory for recording or reading image data.

112は各種情報や撮像画像を表示する表示部である。更には、タッチパネル等を含みユーザからの操作指示を受け付けるようにしてもよい。 Reference numeral 112 denotes a display unit for displaying various information and captured images. Further, the operation instruction from the user may be received including the touch panel and the like.

113はレンズ部101の光軸方向における被写体の明るさを計測するための測光装置である。測光装置113による測光結果は制御回路109に入力され、レンズ駆動装置102やシャッタ駆動装置104の制御に用いられる。 Reference numeral 113 denotes a photometric device for measuring the brightness of the subject in the direction of the optical axis of the lens unit 101. The photometric result of the photometric device 113 is input to the control circuit 109 and used for controlling the lens drive device 102 and the shutter drive device 104.

114はレンズ部101の光軸方向における被写体までの距離を計測するための測距装置である。測距装置114による測距結果は制御回路109に入力され、レンズ駆動装置102におけるフォーカス制御に用いられる。 Reference numeral 114 denotes a distance measuring device for measuring the distance of the lens unit 101 to the subject in the optical axis direction. The distance measurement result by the distance measuring device 114 is input to the control circuit 109 and used for focus control in the lens driving device 102.

なお、本実施形態の撮像装置100において、測光装置113及び測距装置114をそれぞれ個別に設ける例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、各機能を撮像素子105に備え、撮像素子105から出力される画像信号に基づいて測光及び測距を行うようにしてもよい。 In the imaging device 100 of the present embodiment, an example in which the photometric device 113 and the distance measuring device 114 are individually provided has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, each function may be provided in the image sensor 105, and photometry and distance measurement may be performed based on the image signal output from the image sensor 105.

また、本実施形態における撮像装置100は上記構成以外の回路構成を備えるようにしてもよい。例えば、撮像装置100を制御するためのPC等の外部装置と通信を行う通信装置を設けてもよい。本通信装置を用いて、撮像装置100は取得した各種データを外部へ送信したり、制御用の制御コマンドを受信したりすることが可能となる。 Further, the image pickup apparatus 100 in the present embodiment may have a circuit configuration other than the above configuration. For example, a communication device that communicates with an external device such as a PC for controlling the image pickup device 100 may be provided. By using this communication device, the image pickup device 100 can transmit various acquired data to the outside and receive control commands for control.

次に第1の実施形態における撮像素子105の構成について図2を用いて詳細な説明を行う。図2は撮像素子105の等価回路図を示している。ここでは動画駆動時に動画フォーマットに合わせて低画素化する際に、列AD変換部の前段に色毎に3画素の水平加算を行う回路を設けることで水平加算が可能な撮像素子を想定している。しかし、加算回路207は必ずしも必要ではなく、水平方向に水平画素を間引いて読む水平間引きモードを備える場合には省略してよい。より具体的には水平方向に間引く列にある列メモリ211及びAD変換部を用いることによって、同様の効果を得ることができる。 Next, the configuration of the image pickup device 105 in the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the image sensor 105. Here, it is assumed that an image sensor capable of horizontal addition is provided by providing a circuit that horizontally adds 3 pixels for each color in front of the column AD conversion unit when the number of pixels is reduced according to the video format when driving a moving image. There is. However, the addition circuit 207 is not always necessary, and may be omitted when a horizontal thinning mode is provided in which horizontal pixels are thinned out and read in the horizontal direction. More specifically, the same effect can be obtained by using the column memory 211 and the AD conversion unit in the rows thinned out in the horizontal direction.

201は単位画素を表しており、マイクロレンズ(以下、ML)やフォトダイオード(以下、PD)、フローティングディフュージョン(以下、FD)などから成る。なお、単位画素の詳細な構成については後述する。 Reference numeral 201 denotes a unit pixel, which is composed of a microlens (hereinafter, ML), a photodiode (hereinafter, PD), a floating diffusion (hereinafter, FD), and the like. The detailed configuration of the unit pixel will be described later.

単位画素201に記したR、G、BはそれぞれRed、Green、Blueのカラーフィルタを表しており、図2に示すようにベイヤ配列で二次元的に行列状で配置されている。 R, G, and B described in the unit pixel 201 represent the color filters of Red, Green, and Blue, respectively, and are arranged two-dimensionally in a matrix in a Bayer array as shown in FIG.

垂直走査回路202は行単位に共通して各画素に駆動信号(PRES、PTX、PSEL等)を供給する。各信号の末尾の数字、及びn(3以上の整数)は行番号を示しており、例えばnはn行目の各画素に供給する信号を示している。尚、特に行数を指定する必要がない場合は末尾の行数を示す文字は省略する。駆動信号については単位画素の構成と合わせて後述する。 The vertical scanning circuit 202 supplies drive signals (PRES, PTX, PSEL, etc.) to each pixel in common for each row. The number at the end of each signal and n (integer of 3 or more) indicate the line number, for example, n indicates the signal to be supplied to each pixel on the nth line. If it is not necessary to specify the number of lines, the character indicating the number of lines at the end is omitted. The drive signal will be described later together with the configuration of the unit pixel.

各画素の信号は列単位に共通して配置される垂直信号線203を介して、後段の回路へ伝達され、各垂直信号線203には定電流回路204が図2に示すように接続される。 The signal of each pixel is transmitted to the subsequent circuit via the vertical signal line 203 commonly arranged in the column unit, and the constant current circuit 204 is connected to each vertical signal line 203 as shown in FIG. ..

垂直信号線203はさらに加算切替スイッチ205、206が接続されている。なお、信号PHADDは撮像素子105に含まれる不図示のモード設定回路から供給される信号であり、外部より設定されたモード設定に基づいて信号が出力される。加算切替スイッチ205の他端には読み出す画素列に対応して配置される列メモリ211が接続されており、列毎に単位画素201から出力される信号を保持することが可能である。なお、本実施形態において列メモリ211は各信号を保持するための保持部に相当する。一方で、加算切替スイッチ206の他端には加算回路207が接続される。加算回路207は前述したように同色のカラーフィルタが配置された画素毎に(本実施形態においては3画素)水平加算を行う回路であり、加算する周期に1つ設けられる。本実施形態の加算回路207は1以上の容量素子を含んでおり、入力される複数の信号を加算して平均化することが可能である。また、各垂直信号性203より接続される端子毎に容量素子を設け、当該容量素子の容量を異ならせることによって、加算比率を異ならせることも可能である。なお、モード設定回路は各単位画素201から信号を読み出す駆動モードを設定するモード設定部に相当する。なお、モード設定回路には撮像素子105外部から通信によって設定可能なレジスタを設け、当該レジスタに所定のパラメータを設定することによって所望の駆動モードで撮像素子105を動作させることが可能となる。当該レジスタへはタイミング発生回路107経由で制御回路109が設定を行ってもよいし、制御回路109が直接的に設定を行うようにしてもよい。また、撮像素子105内に制御回路を設け被写体等に応じて適応的にレジスタを書き変えて駆動モードを自律的に制御するようにしてもよい。 Addition selector switches 205 and 206 are further connected to the vertical signal line 203. The signal PHADD is a signal supplied from a mode setting circuit (not shown) included in the image sensor 105, and the signal is output based on the mode setting set from the outside. A column memory 211 arranged corresponding to the pixel row to be read is connected to the other end of the addition changeover switch 205, and it is possible to hold a signal output from the unit pixel 201 for each row. In this embodiment, the column memory 211 corresponds to a holding unit for holding each signal. On the other hand, the addition circuit 207 is connected to the other end of the addition changeover switch 206. As described above, the addition circuit 207 is a circuit that performs horizontal addition for each pixel (3 pixels in the present embodiment) in which a color filter of the same color is arranged, and one addition circuit 207 is provided in the addition cycle. The adder circuit 207 of the present embodiment includes one or more capacitive elements, and it is possible to add and average a plurality of input signals. Further, it is also possible to make the addition ratio different by providing a capacitance element for each terminal connected from each vertical signal property 203 and making the capacitance of the capacitance element different. The mode setting circuit corresponds to a mode setting unit that sets a drive mode for reading a signal from each unit pixel 201. The mode setting circuit is provided with a register that can be set by communication from the outside of the image sensor 105, and by setting a predetermined parameter in the register, the image sensor 105 can be operated in a desired drive mode. The control circuit 109 may set the register via the timing generation circuit 107, or the control circuit 109 may directly set the register. Further, a control circuit may be provided in the image sensor 105, and the register may be adaptively rewritten according to the subject or the like to autonomously control the drive mode.

なお、加算切替スイッチ205、206は信号PHADDにより駆動され、信号PHADDの極性に応じて加算切替スイッチ205及び206のいずれかのスイッチが導通状態となる。より詳細には、加算切替スイッチ205はpMOSスイッチ、206はnMOSスイッチで構成されている。そして、信号PHADDが“L”の時には加算切替スイッチ205がオン、加算切替スイッチ206がオフされ、画素信号は垂直信号線203に対応する列メモリ211に書き込まれる。信号PHADDが“H”の時には加算切替スイッチ205がオフ、加算切替スイッチ206がオンとなり、垂直信号線203の信号は加算回路207に入力される。 The addition changeover switches 205 and 206 are driven by the signal PHADD, and any of the addition changeover switches 205 and 206 is in a conductive state according to the polarity of the signal PHADD. More specifically, the addition changeover switch 205 is composed of a pMOS switch, and 206 is composed of an nMOS switch. Then, when the signal PHADD is “L”, the addition changeover switch 205 is turned on, the addition changeover switch 206 is turned off, and the pixel signal is written to the column memory 211 corresponding to the vertical signal line 203. When the signal PHADD is “H”, the addition changeover switch 205 is turned off, the addition changeover switch 206 is turned on, and the signal of the vertical signal line 203 is input to the addition circuit 207.

本実施形態におけるそれぞれの加算回路207は加算した画素信号を出力を複数の垂直信号線203へ出力可能な構成を備えている。より詳細には、水平加算される列の中心に位置する列をm列目(列番号をm)とすると、加算回路207の出力は列切替スイッチ209、210を介して、それぞれm−2、m列目に対応する列メモリ211に接続する。ここで、加算回路の出力はm−2、m列目に限定して出力する必要はなく、m−2とm+2列やmとm+2列など加算する列回路の内、2つを選ぶことが可能であればよい。また、スイッチは3列分用意してもよい。なお、列切替スイッチ209、210はそれぞれモード設定回路から供給される信号PMOV_N、PMOV_Sによって駆動される。なお、加算回路207は各信号をそれぞれ加算する加算部に相当する。また、列切替スイッチ209、210は各信号を保持するための列メモリ211を選択するためのスイッチ部に相当する。 Each addition circuit 207 in the present embodiment has a configuration capable of outputting the added pixel signal to a plurality of vertical signal lines 203. More specifically, assuming that the column located at the center of the column to be horizontally added is the mth column (column number is m), the output of the addition circuit 207 is m-2, respectively via the column changeover switches 209 and 210. Connect to the column memory 211 corresponding to the m-th column. Here, the output of the adder circuit does not need to be limited to the m-2 and m columns, and two of the column circuits to add such as m-2 and m + 2 columns and m and m + 2 columns can be selected. If possible. Further, the switches may be prepared for three rows. The column changeover switches 209 and 210 are driven by the signals PMOV_N and PMOV_S supplied from the mode setting circuit, respectively. The adder circuit 207 corresponds to an adder that adds each signal. Further, the column changeover switches 209 and 210 correspond to switch units for selecting the column memory 211 for holding each signal.

212は各列に対応して設けられる比較器であり、列メモリ211に保持した信号とDAC回路213より供給されるランプ信号VRAMPが入力され、この2信号を比較する。比較器212は入力される2信号が一致するタイミングで出力信号が反転する。なお、本実施形態におけるDAC回路213はランプ信号を発生するための信号発生部に相当する。 Reference numeral 212 denotes a comparator provided corresponding to each row, and the signal held in the row memory 211 and the lamp signal VRAMP supplied from the DAC circuit 213 are input, and the two signals are compared. In the comparator 212, the output signal is inverted at the timing when the two input signals match. The DAC circuit 213 in this embodiment corresponds to a signal generation unit for generating a lamp signal.

214はカウンタであり、基準クロックCLKと比較器212の出力が入力される。カウンタ214は2入力の比較が始まってから比較器212の出力が反転されるまでの比較期間に基準クロックCLKを基にしてカウントを行い、カウント値を保持する。カウンタ214にはさらに水平走査回路215より信号PHが入力され、信号PHに同期して、保持したカウント値を出力線216に出力する。出力線216は図1で示した撮像信号処理回路106に接続される。ここで、比較器212、DAC回路213、カウンタ214は本実施形態において撮像素子105内に含まれるシングルスロープ型の列AD変換部に相当する。ここで、例示したAD変換部は一例であり異なる方式の列AD変換部を用いるようにしてもよい。 Reference numeral 214 denotes a counter, and the reference clock CLK and the output of the comparator 212 are input. The counter 214 counts based on the reference clock CLK during the comparison period from the start of the two-input comparison until the output of the comparator 212 is inverted, and holds the count value. A signal PH is further input to the counter 214 from the horizontal scanning circuit 215, and the held count value is output to the output line 216 in synchronization with the signal PH. The output line 216 is connected to the image pickup signal processing circuit 106 shown in FIG. Here, the comparator 212, the DAC circuit 213, and the counter 214 correspond to the single slope type column AD conversion unit included in the image pickup device 105 in the present embodiment. Here, the illustrated AD conversion unit is an example, and a column AD conversion unit of a different method may be used.

次に、図3を用いて第1の実施形態における単位画素201の詳細な説明を行う。単位画素201は図示しない1つのMLと、1つのPD、1つのFD、4つのトランジスタから構成される。なお、上記の構成に加え、PDで発生した信号をFDに転送する前に一次的に保持するためのメモリを設けるようにしてもよい。 Next, the unit pixel 201 in the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. The unit pixel 201 is composed of one ML (not shown), one PD, one FD, and four transistors. In addition to the above configuration, a memory for temporarily holding the signal generated by the PD before being transferred to the FD may be provided.

301はPDを示しており、撮像素子105が受光した光を電荷に変換する光電変換を行う。PD301は転送スイッチ302とFD303を介して、垂直信号線203に接続される定電流源と共にソースフォロワアンプを形成するトランジスタ304のゲートに接続される。転送スイッチ302は信号PTXによって駆動される。FD303はPDに蓄積された電荷を電圧に変換する役割を果たす。また、FD303は信号PRESによって駆動するトランジスタ306を介して電位VDDに接続され、PRESが“H”になることで、FDは電位VDDにリセットされる。トランジスタ305は信号PSELによって駆動され、トランジスタ304の出力を垂直信号線に伝達するスイッチの役割を果たす。なお、信号PRES、信号PTX、信号PSELは各行ごとに共通して垂直走査回路202より供給される。 Reference numeral 301 denotes PD, which performs photoelectric conversion that converts the light received by the image sensor 105 into electric charges. The PD 301 is connected to the gate of the transistor 304 forming the source follower amplifier together with the constant current source connected to the vertical signal line 203 via the transfer switch 302 and the FD 303. The transfer switch 302 is driven by the signal PTX. The FD 303 plays a role of converting the electric charge accumulated in the PD into a voltage. Further, the FD 303 is connected to the potential VDD via a transistor 306 driven by the signal PRESS, and when the PRESS becomes “H”, the FD is reset to the potential VDD. The transistor 305 is driven by the signal PSEL and acts as a switch that transmits the output of the transistor 304 to the vertical signal line. The signal PRESS, the signal PTX, and the signal PSEL are commonly supplied from the vertical scanning circuit 202 for each line.

次に、本実施形態の撮像素子105の駆動モードに関して説明する。まず、低画素化を行わず(各列の信号を水平加算することなく)各列の信号を読み出す際の駆動モードを説明する。この駆動モードは例えば、より解像度が高く、フレームレートが低速でも構わない静止画撮像時等に用いられる。この駆動は、アナログ信号読み出しとAD変換動作を順次行い読み出す駆動である。より詳細には、順次出力される信号を列メモリ211に保持し、順次保持された信号をAD変換する駆動モードである。 Next, the drive mode of the image pickup device 105 of the present embodiment will be described. First, a drive mode for reading the signals in each row without reducing the number of pixels (without horizontally adding the signals in each row) will be described. This drive mode is used, for example, when capturing a still image having a higher resolution and a lower frame rate. This drive is a drive in which an analog signal read and an AD conversion operation are sequentially performed and read. More specifically, it is a drive mode in which signals to be sequentially output are held in the column memory 211, and the sequentially held signals are AD-converted.

図4は各単位画素201から信号を非加算で読み出す(第1の駆動モード)際のタイミングチャートを示している。さらに、同様の時間軸上で列メモリ211の電位VCとDAC回路213から出力される電位VRAMPを示すグラフ及びカウンタのカウント値を示すグラフをそれぞれ示している。第1の駆動モードでは、信号PHADD、PMOV_N、PMOV_Sは常に“L”に制御される。なお、図4においては代表的に第1行目における読み出し動作に関して示している。それ以降の行においても同様のタイミングで制御が順次行われる。 FIG. 4 shows a timing chart when reading signals from each unit pixel 201 without addition (first drive mode). Further, a graph showing the potential VC of the column memory 211 and the potential VRAMP output from the DAC circuit 213 and a graph showing the count value of the counter are shown on the same time axis, respectively. In the first drive mode, the signals PHADD, PMOV_N, and PMOV_S are always controlled to "L". Note that FIG. 4 typically shows the read operation in the first line. In the subsequent lines, control is sequentially performed at the same timing.

まず全画素を同時期に一括してリセットを行い、所定の期間蓄積を行う。その後、時刻t401で1行目に対応するPSEL1を“H”とし、1行目の信号が出力される状態とする。また、時刻t401でPRES1を“H”とすることでFDは電位VDDによってリセットされる。電位VDDによってリセットされた信号(以下、リセット信号)はPHADDが“L”となっているので、読み出す画素に対応する列に配置された列メモリ211へと伝達される。リセット信号が列メモリ211に伝達され安定した時刻t402でDAC回路213はRAMP信号を出力し、リセット信号のAD変換を開始する。カウンタ214はAD変換を開始したタイミングからVCとVRAMPが一致し、比較器から出力される反転信号を受け取るまでの間カウントを行い、カウント値を保持する。AD変換期間が終了する時刻t403でPRES1が“L”となり、カウンタは水平走査回路215から出力される信号PHを受け取り保持したカウント値を列順次に出力線217へと出力する。また、カウンタはリセット信号を出力線に出力した後、初期値にリセットされる。 First, all the pixels are reset at the same time, and the pixels are accumulated for a predetermined period. After that, at time t401, PSEL1 corresponding to the first line is set to "H", and the signal of the first line is output. Further, by setting PRESS1 to "H" at time t401, the FD is reset by the potential VDD. Since the PHADD of the signal reset by the potential VDD (hereinafter referred to as the reset signal) is “L”, the signal is transmitted to the column memory 211 arranged in the column corresponding to the pixel to be read. The reset signal is transmitted to the column memory 211, and at a stable time t402, the DAC circuit 213 outputs a RAMP signal and starts AD conversion of the reset signal. The counter 214 counts from the timing when the AD conversion is started until the VC and the VRAMP match and the inverted signal output from the comparator is received, and holds the count value. At the time t403 when the AD conversion period ends, PRESS1 becomes “L”, and the counter receives the signal PH output from the horizontal scanning circuit 215 and outputs the held count value to the output line 217 in sequence. In addition, the counter is reset to the initial value after outputting the reset signal to the output line.

次いで、時刻t404で信号PTX1が“H”となり、リセット信号が保持されているFDに加えてPDの蓄積電荷が転送される。受光した光量に応じた信号(以下、光信号)はリセット信号同様に読み出す画素に対応する列に配置された列メモリ211へと伝達される。光信号が列メモリ211に伝達され安定した時刻t405でDAC回路213はRAMP信号を出力し、光信号のAD変換を開始する。カウンタ214はAD変換を開始したタイミングからVCとVRAMPが一致し、比較器から出力される反転信号を受け取るまでの間カウントを行い、カウント値を保持する。AD変換期間が終了する時刻t406でPSEL1が“L”となる。また、カウンタは水平走査回路215から出力される信号PHを受け取り保持したカウント値を列順次に出力線216へと出力する。カウンタ214は光信号を出力線に出力した後、初期値にリセットされる。 Then, at time t404, the signal PTX1 becomes “H”, and the accumulated charge of the PD is transferred in addition to the FD in which the reset signal is held. A signal corresponding to the amount of received light (hereinafter referred to as an optical signal) is transmitted to the column memory 211 arranged in the column corresponding to the pixel to be read in the same manner as the reset signal. The optical signal is transmitted to the column memory 211, and at a stable time t405, the DAC circuit 213 outputs a RAMP signal and starts AD conversion of the optical signal. The counter 214 counts from the timing when the AD conversion is started until the VC and the VRAMP match and the inverted signal output from the comparator is received, and holds the count value. At the time t406 when the AD conversion period ends, PSEL1 becomes “L”. Further, the counter receives the signal PH output from the horizontal scanning circuit 215 and outputs the held count value to the output line 216 in sequence. After outputting the optical signal to the output line, the counter 214 is reset to the initial value.

以上の動作をn行目まで行順次に行い、読み出し動作を終了する。撮像素子105より出力されたリセット信号、光信号は後段の撮像信号処理回路106で演算処理され、リセットノイズが取り除かれた光信号を得る。なお、光信号からリセット信号を減算する処理はカウンタ214または水平走査回路215等の撮像素子105内で行うようにしてもよい。このように撮像素子105内で処理を行うことで、撮像信号処理回路106へ転送するデータ量を低減することが可能となる。 The above operation is performed in sequence up to the nth line, and the read operation is completed. The reset signal and optical signal output from the image pickup element 105 are arithmetically processed by the image pickup signal processing circuit 106 in the subsequent stage to obtain an optical signal from which reset noise has been removed. The process of subtracting the reset signal from the optical signal may be performed in the image sensor 105 such as the counter 214 or the horizontal scanning circuit 215. By performing the processing in the image sensor 105 in this way, it is possible to reduce the amount of data to be transferred to the image sensor processing circuit 106.

次に、水平加算することで低画素化を行って読み出す際の駆動モードを説明する。この駆動モードは例えば、高速フレームレートを必要とする代わりに低画素化して(各列の信号を水平加算して)も構わない動画撮像時等に用いられる。前述したように本実施形態の撮像素子105は列AD変換部の前段で同色3列の加算を行う加算回路207を設けている。そして、本発明は余剰であるAD変換部を活用することを特徴とする。 Next, a drive mode for reading by reducing the number of pixels by horizontal addition will be described. This drive mode is used, for example, at the time of moving image imaging in which the number of pixels may be reduced (the signals of each column are horizontally added) instead of requiring a high frame rate. As described above, the image sensor 105 of the present embodiment is provided with an addition circuit 207 that adds three rows of the same color in front of the row AD conversion unit. The present invention is characterized in that the surplus AD conversion unit is utilized.

図5は各単位画素201から信号を加算で読み出す(第2の駆動モード)際のタイミングチャートを示している。さらに、図4と同様に時間軸上で列メモリ211の電位VCとDAC回路213から出力される電位VRAMPを示すグラフ及びカウンタのカウント値を示すグラフをそれぞれ示している。また、電位VCの末尾に付記している文字m−2、mは前述した時と同様にそれぞれ水平加算される列の中心に位置する列番号をmとした時の列を示している。第2の駆動モードでは信号PHADDは常に“H”に制御される。なお、図5においても代表的に第1行目における読み出し動作に関して示している。それ以降の行においても同様のタイミングで制御が順次行われる。 FIG. 5 shows a timing chart when reading signals from each unit pixel 201 by addition (second drive mode). Further, similarly to FIG. 4, a graph showing the potential VC of the column memory 211 and the potential VRAMP output from the DAC circuit 213 and a graph showing the count value of the counter are shown on the time axis, respectively. Further, the letters m-2 and m added to the end of the potential VC indicate the columns when the column number located at the center of the columns to be horizontally added is m, as in the case described above. In the second drive mode, the signal PHADD is always controlled to "H". Note that FIG. 5 also typically shows the read operation in the first line. In the subsequent lines, control is sequentially performed at the same timing.

まず全画素を同時期に一括してリセットを行い、所定の期間蓄積を行う。その後、時刻t501で1行目に対応するPSEL1を“H”とし、1行目の信号が出力される状態とする。また、時刻t501でPRES1を“H”とすることでFDは電位VDDによってリセットされる。リセット信号はPHADDが“H”となっていることから、読み出す列に対応した加算回路207へと伝達される。また、時刻t501で信号PMOV_Nが“H”となり、加算回路207で同色3列のリセット信号が加算された信号がm−2列目の列メモリ211に伝達される。 First, all the pixels are reset at the same time, and the pixels are accumulated for a predetermined period. After that, at time t501, PSEL1 corresponding to the first line is set to "H", and the signal of the first line is output. Further, by setting PRESS1 to "H" at time t501, the FD is reset by the potential VDD. Since the PHADD is "H", the reset signal is transmitted to the addition circuit 207 corresponding to the column to be read. Further, at time t501, the signal PMOV_N becomes “H”, and the signal to which the reset signals of the three rows of the same color are added by the addition circuit 207 is transmitted to the row memory 211 of the m-2nd row.

加算したリセット信号がm−2列目の列メモリ211に書き込み終わった後、時刻t502で信号PRES1、PMOV_Nが“L”となる。 After the added reset signal has been written to the column memory 211 in the m-2nd column, the signals PRES1 and PMOV_N become “L” at time t502.

次いで、時刻t503で信号PTX1が“H”となり、リセット信号が保持されているFDに加えてPDの蓄積電荷が転送される。光信号はリセット信号同様に、読み出す列に対応する加算回路207へと伝達され、同色3列の光信号が加算される。また、時刻t503で信号PMOV_Sが“H”となることで、加算された光信号はm列目の列メモリ211に伝達される。 Then, at time t503, the signal PTX1 becomes “H”, and the accumulated charge of PD is transferred in addition to the FD in which the reset signal is held. Like the reset signal, the optical signal is transmitted to the addition circuit 207 corresponding to the row to be read, and the optical signals of three rows of the same color are added. Further, when the signal PMOV_S becomes “H” at time t503, the added optical signal is transmitted to the column memory 211 in the m-th column.

加算した光信号がm列目の列メモリ211に書き込み終わった後、時刻t504で信号PTX1、PMOV_Sが“L”となる。 After the added optical signal has been written to the column memory 211 in the m-th column, the signals PTX1 and PMOV_S become “L” at time t504.

ここで、時刻t504ではリセット信号と光信号はそれぞれm−2列目とm列目の列メモリ211に保持されている状態となっている。そして、この2つの信号を並列にAD変換を行う。具体的には時刻t504でDAC回路213はRAMP信号を出力し、上記2つの信号のAD変換を開始する。カウンタ214はAD変換を開始したタイミングからそれぞれのVCとVRAMPが一致し、比較器から出力される反転信号を受け取るまでの間カウントを行い、カウント値を保持する。AD変換期間が終了する時刻t505でカウンタ214は水平走査回路215から出力される信号PHを受け取り保持したカウント値を列順次に出力線216へと出力する。カウンタは信号を出力線に出力した後、初期値にリセットされる。 Here, at time t504, the reset signal and the optical signal are held in the m-2nd row and the mth row row memory 211, respectively. Then, these two signals are subjected to AD conversion in parallel. Specifically, at time t504, the DAC circuit 213 outputs a RAMP signal and starts AD conversion of the above two signals. The counter 214 counts from the timing when the AD conversion is started until the respective VCs and VRAMPs match and receives the inverted signal output from the comparator, and holds the count value. At the time t505 when the AD conversion period ends, the counter 214 receives the signal PH output from the horizontal scanning circuit 215 and outputs the held count values to the output line 216 in sequence. After outputting the signal to the output line, the counter is reset to the initial value.

以上の動作をn行目まで行順次に行い、読み出し動作を終了する。撮像素子105より出力されたリセット信号、光信号は後段の撮像信号処理回路106で演算処理され、リセットノイズが取り除かれた撮像信号を得る。 The above operation is performed in sequence up to the nth line, and the read operation is completed. The reset signal and optical signal output from the image sensor 105 are arithmetically processed by the image pickup signal processing circuit 106 in the subsequent stage to obtain an image pickup signal from which reset noise has been removed.

図6はリセット信号のアナログ信号読み出しとAD変換と光信号のアナログ信号読み出しとAD変換を順次行う従来の駆動と本発明の駆動のタイミングを簡易的に示した図である。図6で示すように本発明は余剰の列メモリを用いて、リセット信号と光信号を保持した後、2つの信号を並列にAD変換を行うことで、読み出しの高速化が可能となる。 FIG. 6 is a diagram simply showing the timing of the conventional drive and the drive of the present invention in which the analog signal reading and AD conversion of the reset signal and the analog signal reading and AD conversion of the optical signal are sequentially performed. As shown in FIG. 6, in the present invention, the reset signal and the optical signal are held by using the surplus column memory, and then the two signals are subjected to AD conversion in parallel, so that the reading speed can be increased.

また、上記説明では水平方向に同色3列加算した例を示し、2列分の列回路を用いて信号を読み出している。その為1列余剰となるが、この余剰の列回路はパワーセーブをすることで省電力化してもよい。 Further, in the above description, an example in which three rows of the same color are added in the horizontal direction is shown, and a signal is read out using a row circuit for two rows. Therefore, there is a surplus of one row, but this surplus row circuit may save power by saving power.

また、水平方向に同色3列加算する構成に限らず、水平同色2列加算としてもよいし、水平方向に同色4列以上加算、異色列加算などとしてもよい。 Further, the configuration is not limited to the configuration in which three rows of the same color are added in the horizontal direction, and two rows of the same color in the horizontal direction may be added, four or more rows of the same color may be added in the horizontal direction, and different color rows may be added.

また、異なる列回路を用いて同じ画素の信号を読み出している為、列回路のバラツキにより正しい信号を得られない懸念がある。但し列回路のバラツキは固定ノイズとして発生する。これを除去するために例えば撮像素子105の一部にPDの上部をアルミなどで遮光したOB(オプティカル・ブラック)画素を設け、開口画素から対応するOB画素の信号を減算する。これによって列回路バラツキを除去する駆動を行うなど、列回路の固定ノイズ成分を補正するような機構もしくは機能を別に備えるような構成としてもよい。 Further, since the signals of the same pixel are read out using different column circuits, there is a concern that the correct signal cannot be obtained due to the variation of the column circuits. However, the variation of the column circuit occurs as fixed noise. In order to remove this, for example, an OB (optical black) pixel in which the upper part of the PD is shielded from aluminum or the like is provided in a part of the image sensor 105, and the signal of the corresponding OB pixel is subtracted from the aperture pixel. As a result, a mechanism or function for correcting the fixed noise component of the column circuit may be separately provided, such as driving for removing the variation in the column circuit.

(第2の実施形態)
ここでは、撮像レンズの異なる瞳領域を通過した光を受光可能な画素を有し、撮像素子105から出力される信号を用いて焦点検出を行うことが可能な構成における本発明の適用例を説明する。
(Second Embodiment)
Here, an application example of the present invention will be described in a configuration having pixels capable of receiving light passing through different pupil regions of an image pickup lens and capable of performing focus detection using a signal output from the image pickup element 105. To do.

第2の実施形態における撮像素子105の構成について図7を用いて詳細な説明を行う。図7は撮像素子105の等価回路図を示している。図2で示した第1の実施形態と同じ構成のものは同一の番号で記しており、変更や追加のものは新たな番号を付している。ここでは第1の実施形態との差分のみを説明する。 The configuration of the image pickup device 105 in the second embodiment will be described in detail with reference to FIG. 7. FIG. 7 shows an equivalent circuit diagram of the image sensor 105. Those having the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 2 are indicated by the same number, and those having changes or additions are given new numbers. Here, only the difference from the first embodiment will be described.

701は第2の実施形態における単位画素を示しており、詳細は後述する。単位画素701の構成の変更に伴い、垂直走査回路より供給される信号PTXがPTX_AとPTX_Bの2種類になっている。 Reference numeral 701 is a unit pixel in the second embodiment, which will be described in detail later. With the change in the configuration of the unit pixel 701, the signal PTX supplied from the vertical scanning circuit has two types, PTX_A and PTX_B.

また、列切替スイッチ209、210に加えて、列切替スイッチ702が追加される。列切替スイッチ210を駆動させる信号はPMOV_SからPMOV_Aに変更されており、列切替スイッチ702は追加される信号PMOV_ABによって駆動され、加算回路207の出力がm+2列目に接続される。 Further, in addition to the row changeover switches 209 and 210, a row changeover switch 702 is added. The signal for driving the column changeover switch 210 is changed from PMOV_S to PMOV_A, the row changeover switch 702 is driven by the added signal PMOV_AB, and the output of the adder circuit 207 is connected to the m + 2nd row.

次に、図8を用いて第2の実施形態における単位画素701の詳細な説明を行う。単位画素701は図示しない1つのMLと、2つのPD、1つのFD、5つのトランジスタから構成される。本実施形態の2つのPDは単位画素701の光電変換領域を分割するように配置される。そして、撮像レンズの射出瞳において異なる領域を通過した光を受光することが可能な構成となっている。なお、上記の構成に加え、各PDで発生した信号をFDに転送する前に一次的に保持するためのメモリを設けるようにしてもよい。 Next, the unit pixel 701 in the second embodiment will be described in detail with reference to FIG. The unit pixel 701 is composed of one ML (not shown), two PDs, one FD, and five transistors. The two PDs of the present embodiment are arranged so as to divide the photoelectric conversion region of the unit pixel 701. The exit pupil of the image pickup lens is configured to be capable of receiving light that has passed through different regions. In addition to the above configuration, a memory for temporarily holding the signal generated in each PD before being transferred to the FD may be provided.

801、802はPDを示しており、光電変換を行う。PD801、PD802はそれぞれ対応する転送スイッチ803、804と共通のFD805を介して、垂直信号線203に接続される定電流源と共にソースフォロワアンプを形成するトランジスタ806のゲートに接続される。転送スイッチ803、804はそれぞれ信号PTX_A、PTX_Bによって駆動される。FD805はPDに蓄積された電荷を電圧に変換する役割を果たす。また、FD805は信号PRESによって駆動されるトランジスタ808を介して電位VDDに接続され、PRESが“H”になることで、FDは電位VDDにリセットされる。トランジスタ807は信号PSELによって駆動され、トランジスタ806の出力を垂直信号線203に伝達するスイッチの役割を果たす。なお、信号PRES、信号PTX_A、信号PTX_B、信号PSELは各行ごとに共通して垂直走査回路202より供給される。 Reference numerals 801 and 802 indicate PD, and photoelectric conversion is performed. The PD801 and PD802 are connected to the gate of the transistor 806 forming the source follower amplifier together with the constant current source connected to the vertical signal line 203 via the FD805 common to the corresponding transfer switches 803 and 804, respectively. The transfer switches 803 and 804 are driven by the signals PTX_A and PTX_B, respectively. The FD805 plays a role of converting the electric charge stored in the PD into a voltage. Further, the FD 805 is connected to the potential VDD via a transistor 808 driven by the signal PRESS, and when the PRESS becomes “H”, the FD is reset to the potential VDD. The transistor 807 is driven by the signal PSEL and acts as a switch that transmits the output of the transistor 806 to the vertical signal line 203. The signal PRESS, the signal PTX_A, the signal PTX_B, and the signal PSEL are commonly supplied from the vertical scanning circuit 202 for each line.

次に、本実施形態の撮像素子105の駆動モードに関して説明する。まず、低画素化を行わず(各列の信号を水平加算することなく)各列の信号を読み出す際の第1の駆動モードを説明する。 Next, the drive mode of the image pickup device 105 of the present embodiment will be described. First, a first drive mode when reading out the signals in each row without reducing the number of pixels (without horizontally adding the signals in each row) will be described.

具体的には図4を用いて説明したタイミングチャートにおけるPTX1と同様の駆動でPTX_A1、PTX_B1を駆動し、2つのPDに蓄積された電荷を共有するFDに同時に転送することで、2つのPDが加算された信号を読み出す。また、信号PMOV_A、信号PMOV_ABは常に“L”とする。その他の動作は第1の実施形態と同様の為、ここでは省略する。 Specifically, by driving PTX_A1 and PTX_B1 with the same drive as PTX1 in the timing chart described with reference to FIG. 4, and simultaneously transferring the charges accumulated in the two PDs to the FD sharing the charges, the two PDs can be transferred. Read the added signal. Further, the signal PMOV_A and the signal PMOV_AB are always set to "L". Since other operations are the same as those in the first embodiment, they are omitted here.

なお、ここではPD801及びPD802で発生した電荷による撮像信号をそれぞれ独立で読むことはせず、2つの転送スイッチ803、804を同時に駆動し、FD805にて加算した撮像信号を読み出す駆動モードを説明した。しかし、上記例には限られずそれぞれ独立で読み出すようにしてもよい。 Here, the drive mode in which the image pickup signals due to the charges generated by the PD801 and PD802 are not read independently, but the two transfer switches 803 and 804 are simultaneously driven and the image pickup signals added by the FD805 are read out has been described. .. However, the present invention is not limited to the above example, and each may be read independently.

次に、水平加算することで低画素化を行って読み出す際の第2の駆動モードを説明する。本駆動モードにおいては、PD801及びPD802で発生した電荷による信号を独立して読み出す。そのため、瞳分割を用いた撮像素子105による位相差方式の焦点検出を用いて撮像中でもフォーカス制御を行うことが可能となる。そして、本発明は余剰であるAD変換部を活用することを特徴とする。 Next, a second drive mode for reading by reducing the number of pixels by horizontal addition will be described. In this drive mode, the signals due to the charges generated by the PD801 and PD802 are independently read out. Therefore, it is possible to perform focus control even during imaging by using the phase difference type focus detection by the image sensor 105 using pupil division. The present invention is characterized in that the surplus AD conversion unit is utilized.

図9は各単位画素701から加算した信号を読み出す(第2の駆動モード)際のタイミングチャートを示している。また、図4と同様に図の下部に示すグラフは時間軸上で列メモリ211の電位VCとDAC回路213から出力される電位VRAMPを示し、下部のグラフはカウンタのカウント値を示している。また、電位VCの末尾に付記している文字m−2、m、m+2は前述した時と同様にそれぞれ水平加算される列の中心に位置する列番号をmとした時の列を示している。第2の駆動モードでは信号PHADDは常に“H”に制御される。なお、図8においても代表的に第1行目における読み出し動作に関して示している。それ以降の行においても同様のタイミングで制御が順次行われる。 FIG. 9 shows a timing chart when reading the signal added from each unit pixel 701 (second drive mode). Further, similarly to FIG. 4, the graph shown at the lower part of the figure shows the potential VC of the column memory 211 and the potential VRAMP output from the DAC circuit 213 on the time axis, and the lower graph shows the count value of the counter. Further, the letters m-2, m, and m + 2 added to the end of the potential VC indicate the columns when the column number located at the center of the columns to be horizontally added is m, as in the case described above. .. In the second drive mode, the signal PHADD is always controlled to "H". Note that FIG. 8 also typically shows the read operation in the first line. In the subsequent lines, control is sequentially performed at the same timing.

まず全画素を同時期に一括してリセットを行い、所定の期間蓄積を行う。その後、時刻t901で1行目に対応するPSEL1を“H”とし、1行目の信号が出力される状態とする。また、時刻t901でPRES1を“H”とすることでFDは電位VDDによってリセットされ、リセット信号はPHADDが“H”となっていることから、読み出す列に対応した加算回路207へと伝達される。また、時刻t901で信号PMOV_Nが“H”となり、加算回路207で同色3列のリセット信号が加算された信号がm−2列目の列メモリ211に伝達される。 First, all the pixels are reset at the same time, and the pixels are accumulated for a predetermined period. After that, at time t901, PSEL1 corresponding to the first line is set to "H", and the signal of the first line is output. Further, by setting PRESS1 to "H" at time t901, the FD is reset by the potential VDD, and since PHADD is "H", the reset signal is transmitted to the addition circuit 207 corresponding to the column to be read. .. Further, at time t901, the signal PMOV_N becomes “H”, and the signal to which the reset signals of the three rows of the same color are added by the addition circuit 207 is transmitted to the row memory 211 of the m-2nd row.

加算したリセット信号がm−2列目の列メモリ211に書き込み終わった後、時刻t902で信号PRES1、PMOV_Nが“L”となる。 After the added reset signal has been written to the column memory 211 in the m-2nd column, the signals PRES1 and PMOV_N become “L” at time t902.

次いで、時刻t903で信号PTX_A1が“H”となり、瞳分割された一方のPD801の蓄積電荷がFDへ読み出される。この時の信号を光信号Aとし、他方の光信号を光信号Bとする。光信号Aはリセット信号同様に、読み出す列に対応した加算回路207へと伝達され、同色3列の光信号Aが加算される。また、時刻t903で信号PMOV_Aが“H”となることで、加算された光信号Aはm列目の列メモリ211に伝達される。 Then, at time t903, the signal PTX_A1 becomes “H”, and the accumulated charge of one of the pupil-divided PD801s is read out to the FD. The signal at this time is referred to as an optical signal A, and the other optical signal is referred to as an optical signal B. Like the reset signal, the optical signal A is transmitted to the addition circuit 207 corresponding to the row to be read, and the optical signals A in three rows of the same color are added. Further, when the signal PMOV_A becomes “H” at time t903, the added optical signal A is transmitted to the column memory 211 in the m-th column.

加算した光信号Aがm列目の列メモリ211に書き込み終わった後、時刻t904で信号PTX_A1、PMOV_Aが“L”となる。 After the added optical signal A has been written to the column memory 211 in the m-th column, the signals PTX_A1 and PMOV_A become "L" at time t904.

次いで、時刻t905で信号PTX_A1、PTX_B1が“H”となり、対応する瞳分割された両方のPD801及びPD802の蓄積電荷が同時にFDへ読み出さる。両方のPDの信号はFDにて加算される。この時の信号を光信号ABとする。光信号ABは前述した2つの信号同様に、読み出す列に対応した加算回路207へと伝達され、同色3列の光信号ABが加算される。また、時刻t905で信号PMOV_ABが“H”となることで、加算された光信号ABはm+2列目の列メモリ211に伝達される。 Then, at time t905, the signals PTX_A1 and PTX_B1 become "H", and the accumulated charges of both the corresponding pupil-divided PD801 and PD802 are simultaneously read out to the FD. The signals of both PDs are added by FD. The signal at this time is referred to as an optical signal AB. The optical signal AB is transmitted to the addition circuit 207 corresponding to the row to be read, and the optical signals AB of three rows of the same color are added, as in the case of the two signals described above. Further, when the signal PMOV_AB becomes “H” at time t905, the added optical signal AB is transmitted to the column memory 211 in the m + 2nd row.

光信号ABがm+2列目の列メモリ211に書き込み終わった後、時刻t906で信号PSEL1、PTX_A1、PTX_B1、PMOV_ABが“L”となる。 After the optical signal AB finishes writing to the column memory 211 of the m + 2nd row, the signals PSEL1, PTX_A1, PTX_B1, and PMOV_AB become “L” at time t906.

ここで、時刻t906ではリセット信号、光信号A、光信号ABはそれぞれm−2列目、m列目、m+2列目の列メモリ211に保持されている状態となっている。そして、この3つの信号を並列にAD変換を行う。具体的には時刻t906でDAC回路213はRAMP信号を出力し、上記3つの信号のAD変換を開始する。カウンタ214はAD変換を開始したタイミングからそれぞれのVCとVRAMPが一致し、比較器から出力される反転信号を受け取るまでの間カウントを行い、カウント値を保持する。AD変換期間が終了する時刻t907でカウンタ214は水平走査回路215から出力される信号PHを受け取り保持したカウント値を列順次に出力線216へと出力する。カウンタは信号を出力線に出力した後、初期値にリセットされる。 Here, at time t906, the reset signal, the optical signal A, and the optical signal AB are held in the column memory 211 of the m-2nd row, the mth row, and the m + 2nd row, respectively. Then, these three signals are subjected to AD conversion in parallel. Specifically, at time t906, the DAC circuit 213 outputs a RAMP signal and starts AD conversion of the above three signals. The counter 214 counts from the timing when the AD conversion is started until the respective VCs and VRAMPs match and receives the inverted signal output from the comparator, and holds the count value. At the time t907 when the AD conversion period ends, the counter 214 receives the signal PH output from the horizontal scanning circuit 215 and outputs the held count values to the output line 216 in sequence. After outputting the signal to the output line, the counter is reset to the initial value.

以上の動作をn行目まで行順次に行い、読み出し動作を終了する。撮像素子105より出力されたリセット信号、光信号A、光信号ABは後段の撮像信号処理回路106で演算処理され、リセットノイズが取り除かれた焦点検出信号と撮像信号を得る。 The above operation is performed in sequence up to the nth line, and the read operation is completed. The reset signal, optical signal A, and optical signal AB output from the image pickup element 105 are arithmetically processed by the image pickup signal processing circuit 106 in the subsequent stage to obtain a focus detection signal and an image pickup signal from which reset noise has been removed.

図10はリセット信号のアナログ信号読み出しとAD変換と光信号A及び光信号ABのアナログ信号読み出しとAD変換を順次行う従来の駆動と本発明の駆動のタイミングを簡易的に示した図である。図10で示すように本発明は余剰の列メモリを用いて、リセット信号と光信号を保持した後、2つの信号を並列にAD変換を行うことで、読み出しの高速化が可能となる。なお、本実施形態において単位画素に2つの光電変換部を備える例を示したが、これに限られるものではない。2つ以上の光電変換部を備える場合においても、単一の光電変換部からの信号と全ての光電変換部からの信号とを用いることによって、同様の効果を得ることが可能となる。 FIG. 10 is a diagram simply showing the timing of the conventional drive and the drive of the present invention in which the analog signal reading and AD conversion of the reset signal and the analog signal reading and AD conversion of the optical signal A and the optical signal AB are sequentially performed. As shown in FIG. 10, in the present invention, the reset signal and the optical signal are held by using the surplus column memory, and then the two signals are subjected to AD conversion in parallel, so that the reading speed can be increased. In the present embodiment, an example in which a unit pixel is provided with two photoelectric conversion units has been shown, but the present invention is not limited to this. Even when two or more photoelectric conversion units are provided, the same effect can be obtained by using the signals from a single photoelectric conversion unit and the signals from all the photoelectric conversion units.

このように本発明は撮像素子による位相差方式の焦点検出が可能な構成においても適用可能である。 As described above, the present invention can be applied even in a configuration capable of phase difference type focus detection by an image sensor.

(第3の実施形態)
第1の実施形態及び第2の実施形態ではリセット信号と光信号(光信号A、光信号AB)のAD変換を並列に行う駆動を説明した。この駆動モードは余剰な列回路を活用することで、回路規模の増大を行うことなく高速化が可能な技術だが、その反面冗長な動作が発生している。例えば、光信号Aはリセット信号が含まれる信号である為、一部同じ信号を同時にAD変換していることになる。本実施形態は列AD変換部のカウンタ214の動作を変えることで、最小限のAD変換動作を行うことが可能な動作の説明を行う。なお、第3の実施形態の説明は第2の実施形態の構成を基に行う。
(Third Embodiment)
In the first embodiment and the second embodiment, the drive for performing AD conversion of the reset signal and the optical signal (optical signal A, optical signal AB) in parallel has been described. This drive mode is a technology that can increase the speed without increasing the circuit scale by utilizing the surplus column circuit, but on the other hand, redundant operation occurs. For example, since the optical signal A is a signal including a reset signal, some of the same signals are AD-converted at the same time. In the present embodiment, the operation capable of performing the minimum AD conversion operation by changing the operation of the counter 214 of the column AD conversion unit will be described. The description of the third embodiment will be based on the configuration of the second embodiment.

図11は第3の実施形態における撮像素子105の列メモリ211以降の回路図である。説明の簡略化の為、水平加算単位であるm−2列目、m列目、m+2列目の回路のみ示している。また、省略している回路は図7と同様である。 FIG. 11 is a circuit diagram of the image sensor 105 in the third embodiment after the column memory 211. For the sake of simplification of the explanation, only the circuits of the m-2nd column, the mth column, and the m + 2nd column, which are horizontal addition units, are shown. The omitted circuit is the same as in FIG. 7.

ここで、図11では図7に加えて、m−2列目の比較器212の出力信号をm列目のカウンタに入力可能な信号線1101と、m列目の比較器212の出力信号をm+2列目のカウンタに入力可能な信号線1102が追加されている。なお、本実施形態において比較器の出力信号はAD変換部の動作信号に相当する。なお、本実施形態においては動作信号として比較器の出力信号を用いたが、カウンタのカウント値等を用いるようにしてもよい。 Here, in FIG. 11, in addition to FIG. 7, the signal line 1101 capable of inputting the output signal of the comparer 212 in the m-2nd row to the counter in the mth row and the output signal of the comparator 212 in the mth row are displayed. A signal line 1102 that can be input to the counter in the m + 2nd column is added. In this embodiment, the output signal of the comparator corresponds to the operation signal of the AD conversion unit. Although the output signal of the comparator is used as the operation signal in this embodiment, the count value of the counter or the like may be used.

第2の実施形態ではAD変換が開始するタイミングでカウントを開始し、比較器の反転信号を受け取ることでカウント停止をした。しかし、第3の実施形態のカウンタ214はこれに加え、信号線1101、1102の反転信号を受け取ることでカウントを開始し、カウンタに対応する比較器の反転信号を受け取ることでカウント停止を行うモードを更に有する。ここで、第2の実施形態で用いたカウンタ動作を第1のカウンタモード、第3の実施形態で追加したモードを第2のカウンタモードとする。尚、第2のカウンタモードを行う際にはm−2列目のカウンタは使用しない為、パワーセーブを行ってもよい。 In the second embodiment, the count is started at the timing when the AD conversion is started, and the count is stopped by receiving the inverting signal of the comparator. However, in addition to this, the counter 214 of the third embodiment starts counting by receiving the inverted signal of the signal lines 1101 and 1102, and stops counting by receiving the inverted signal of the comparator corresponding to the counter. Further has. Here, the counter operation used in the second embodiment is referred to as a first counter mode, and the mode added in the third embodiment is referred to as a second counter mode. Since the counter in the m-2nd row is not used when the second counter mode is performed, power saving may be performed.

低画素化を行わず各列の信号を水平加算することなく各列の信号を読み出す第1の駆動モードの際は第2の実施形態と同様であり、カウンタ214は第1のカウンタモードで動作する。 The same as in the second embodiment in the first drive mode in which the signals in each row are read out without horizontally adding the signals in each row without reducing the number of pixels, and the counter 214 operates in the first counter mode. To do.

一方で、第3の実施形態における水平加算することで低画素化を行って読み出す第2の駆動モードの際のカウンタ214は第2のカウンタモードで動作する。その際の動作を図12のタイミングチャートを用いて説明する。 On the other hand, the counter 214 in the second drive mode in which the pixels are reduced and read out by horizontal addition in the third embodiment operates in the second counter mode. The operation at that time will be described with reference to the timing chart of FIG.

第2の実施形態における上記駆動はカウンタの動作以外は第2の実施形態の図9で説明した動作と同様の為、その説明を省略する。 Since the driving in the second embodiment is the same as the operation described with reference to FIG. 9 in the second embodiment except for the operation of the counter, the description thereof will be omitted.

本実施形態の特徴として、時刻t1201でDAC回路213はRAMP信号を出力し、AD変換を開始する。この時、m列目のカウンタ、及びm+2列目のカウンタは動作しない。 As a feature of this embodiment, the DAC circuit 213 outputs a RAMP signal at time t1201 and starts AD conversion. At this time, the counter in the m-th column and the counter in the m + 2nd column do not operate.

次いで、時刻t1202でリセット信号であるm−2列目の列メモリ211に保持されたVC_m−2がVRAMPと一致したタイミングでm−2列目の比較器は反転信号を出力する。この反転信号は信号線1101を介してm列目のカウンタに入力され、m列目のカウンタはカウントを開始する。 Next, at time t1202, the comparator in the m-2nd row outputs an inverted signal at the timing when VC_m-2 held in the row memory 211 in the m-2nd row, which is a reset signal, coincides with VRAMP. This inverted signal is input to the counter in the m-th column via the signal line 1101, and the counter in the m-th column starts counting.

次いで、時刻t1203で光信号Aであるm列目の列メモリ211に保持されたVC_mがVRAMPと一致したタイミングでm列目の比較器は反転信号を出力すると同時にm列目のカウンタはカウントの停止をする。また、この反転信号は信号線1102を介してm+2列目のカウンタに入力され、m+2列目のカウンタはカウントを開始する。 Next, at the timing when VC_m held in the m-th row memory 211, which is the optical signal A, coincides with VRAMP at time t1203, the m-th row comparator outputs an inverted signal, and at the same time, the m-th row counter counts. Make a stop. Further, this inverted signal is input to the counter in the m + 2nd column via the signal line 1102, and the counter in the m + 2nd column starts counting.

次いで、時刻t1204で光信号ABであるm+2列目の列メモリ211に保持されたVC_m+2がVRAMPと一致したタイミングでm+2列目の比較器は反転信号を出力すると同時にm+2列目のカウンタはカウントの停止をする。 Next, at time t1204, at the timing when VC_m + 2 held in the column memory 211 of the m + 2nd column, which is the optical signal AB, coincides with VRAMP, the comparator in the m + 2nd column outputs an inverted signal, and at the same time, the counter in the m + 2nd column counts. Make a stop.

この時、m列目のカウンタのカウント値は光信号Aからリセット信号が減算された値であるリセットノイズを含まない光信号Aの値を保持する。そして、m+2列目のカウンタのカウント値は光信号ABからリセット信号を含む光信号Aが減算された光信号Bの値を保持している。すなわちAD変換部はリセットノイズを含まない光信号A、光信号Bの信号分だけ動作していることになり、最小限の動作が可能となる。焦点検出を行う場合は得られた光信号Aと光信号Bをそのまま用いればよく、撮像信号として用いるときには得られた光信号Aと光信号Bを加算処理するだけで良い。 At this time, the count value of the counter in the m-th column holds the value of the optical signal A that does not include the reset noise, which is the value obtained by subtracting the reset signal from the optical signal A. The count value of the counter in the m + 2nd column holds the value of the optical signal B obtained by subtracting the optical signal A including the reset signal from the optical signal AB. That is, the AD conversion unit operates only for the signals of the optical signal A and the optical signal B that do not include the reset noise, and the minimum operation is possible. When performing focus detection, the obtained optical signal A and optical signal B may be used as they are, and when using as an imaging signal, the obtained optical signal A and optical signal B need only be added.

このようにカウンタを第2のカウンタモードで動作させることにより、カウンタが動作する期間が短くなる為、省電効果を見込むことが出来る。 By operating the counter in the second counter mode in this way, the period during which the counter operates is shortened, so that a power saving effect can be expected.

この動作は位相差方式の焦点検出は必ずしも必須ではなく、例えば第1の実施形態で示すような通常の画素構成に適用してもよい。 This operation does not necessarily require the focus detection of the phase difference method, and may be applied to, for example, a normal pixel configuration as shown in the first embodiment.

また、例えば遮光画像を取得する場合を考えた時、遮光画像では光信号がないため、理想的にはリセット信号と光信号Aと光信号ABはすべて同じレベルとなる。この時、比較器の反転信号の遅延バラつきなどが発生すると、例えばm−2列目の比較器の反転信号より先にm列目の比較器の反転信号がm列目のカウンタに入力されてしまい、m列目のカウンタが動作しないという不具合が発生する懸念がある。 Further, for example, when considering the case of acquiring a light-shielded image, since there is no optical signal in the light-shielded image, ideally, the reset signal, the optical signal A, and the optical signal AB all have the same level. At this time, if delay variation of the inverting signal of the comparator occurs, for example, the inverting signal of the comparator in the m-th column is input to the counter in the m-th column before the inverting signal of the comparator in the m-2nd column. Therefore, there is a concern that the counter in the m-th column may not operate.

上記の場合でも正しく第2のカウンタモードが動作できるよう、図13に示すようにDAC回路213よりm−2列目、m列目、m+2列目の比較器に入力するランプ信号をそれぞれ持つ。そして、各々のランプ信号間に比較器の遅延バラつきやその他ノイズを考慮した所定のレベル分をオフセットさせてもよい。具体的にはm−2列目、m列目、m+2列目の比較器に入力するランプ信号をそれぞれVRAMPN、VRAMPA、VRAMPBとする。そして、オフセットレベルをσとした時の電位の関係はVRAMPN+2σ=VRAMPA+σ=VRAMPBの関係となるように設定する。 As shown in FIG. 13, each of the lamp signals input to the comparators in the m-2nd row, the mth row, and the m + 2nd row from the DAC circuit 213 is provided so that the second counter mode can be operated correctly even in the above case. Then, a predetermined level may be offset between the lamp signals in consideration of delay variation of the comparator and other noise. Specifically, the lamp signals input to the comparators in the m-2nd column, the mth column, and the m + 2nd column are VRAMPN, VRAMPA, and VRAMPB, respectively. Then, the potential relationship when the offset level is σ is set to be VRAMPN + 2σ = VRAMPA + σ = VRAMPB.

このようにランプ信号を設定することで、上記のような場合でもm−2列目の比較器の出力が先に反転するため、正しい信号を得ることが可能となる。また、得られるカウント値は所定のオフセットずれた値となるので、後段の撮像信号処理回路106で減算するものとする。 By setting the lamp signal in this way, even in the above case, the output of the comparator in the m-2nd row is inverted first, so that a correct signal can be obtained. Further, since the obtained count value is a value deviated by a predetermined offset, it is subtracted by the image pickup signal processing circuit 106 in the subsequent stage.

203 垂直信号線
205、206 加算切替スイッチ
207 加算回路
209、210 列切替スイッチ
211 列メモリ
203 Vertical signal line 205, 206 Addition selector switch 207 Addition circuit 209, 210 Row selector switch 211 Row memory

Claims (8)

行列状に複数の画素を有する撮像素子であって、
前記複数の画素の読み出す駆動モードを設定するモード設定手段と、
前記複数の画素信号を出力するために列毎に設けられた複数の出力線と、
前記複数の出力線ごとに設けられ、前記出力線に出力された信号を保持するための複数の保持手段と、
前記複数の保持手段に保持され信号をAD変換するための複数のAD変換手段と、
前記複数の出力線に前記複数の画素から出力され複数の第1の信号及び複数の第2の信号をそれぞれ加算する加算手段と、
前記加算手段にて加算された前記第1の信号及び前記第2の信号をそれぞれ保持するための保持手段を切り替えるためのスイッチ手段と、
を備え、
前記第1の信号はリセット信号を含み、前記第2の信号は前記画素で発生する電荷に基づく信号を含み、
前記モード設定手段により設定される駆動モードとして、前記スイッチ手段が前記加算手段にて加算された前記第1の信号及び前記第2の信号を異なる保持手段にそれぞれ保持するように切り替え、且つ前記複数のAD変換手段が前記異なる保持手段にそれぞれ保持されている加算された前記第1の信号及び前記第2の信号を並列にAD変換する駆動モードを含むことを特徴とする撮像素子。
An image sensor having a plurality of pixels in a matrix.
A mode setting means for setting a drive mode for reading a plurality of pixels, and
A plurality of output lines provided for each column for outputting signals of the plurality of pixels , and
A plurality of holding means provided for each of the plurality of output lines and for holding the signal output to the output line, and
The signals held in said plurality of holding means and a plurality of AD conversion means for AD conversion,
And adding means for adding the plurality of the plurality of first output from said plurality of pixels to the output line of the signal and a plurality of second signals, respectively,
And switching means for switching the retaining means for retaining said summed by adding means and the first signal and the second signal respectively,
With
The first signal includes a reset signal, and the second signal includes a signal based on the charge generated in the pixel.
As a drive mode set by said mode setting means switches to said switching means for holding each of the hold means that different to the first signal and the second signal added by said adding means, and imaging device, which comprises a driving mode of the AD conversion of the plurality of the AD conversion unit are added being held to each of the different holding means first signal and the second signal in parallel.
前記モード設定手段により設定される駆動モードとして、前記複数の保持手段の各々が前記第1の信号及び前記第2の信号を順次保持し、前記AD変換手段前記複数の保持手段の各々に順次保持された前記第1の信号及び前記第2の信号を保持された順にAD変換する駆動モードを含むことを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 As a drive mode set by said mode setting means, wherein each of the plurality of holding means sequentially holds the first signal and the second signal, the AD conversion unit sequentially to each of said plurality of holding means The image pickup device according to claim 1, further comprising a drive mode in which the held first signal and the second signal are AD-converted in the order in which they are held. 前記画素は複数の光電変換手段を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像素子。 Imaging device according to claim 1 or 2, wherein the pixel is characterized in that it comprises a plurality of photoelectric conversion means. 前記複数のAD変換手段は、他のAD変換手段から出力される動作信号入力可能な入力手段を含むことと特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像素子。 Wherein the plurality of AD conversion means, the image pickup device according to any one of claims 1 to 3, that the characteristics, including an input means capable of inputting an operation signal outputted from another AD conversion means. 前記複数のAD変換手段はランプ信号を発生する信号発生手段と前記ランプ信号と前記第1の信号及び第2の信号を比較する比較手段と前記比較手段の比較期間をカウントするカウント手段とを含み、
前記動作信号は前記比較手段の出力信号であることを特徴とする請求項に記載の撮像素子。
Wherein the plurality of AD conversion means includes signal generating means for generating a ramp signal, comparison means for comparing said ramp signal and said first and second signals, counting means for counting a comparison time of the comparator means Including and
The image pickup device according to claim 4 , wherein the operation signal is an output signal of the comparison means.
前記モード設定手段が設定する駆動モードを指定するためのレジスタを更に含み、
前記モード設定手段は前記レジスタに設定されたパラメータに基づいて前記駆動モードを設定することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像素子。
It further includes a register for designating a drive mode set by the mode setting means.
The image pickup device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the mode setting means sets the drive mode based on a parameter set in the register.
前記加算手段は加算する列数に応じた周期で設けられていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像素子。 The image pickup device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the adding means is provided at a cycle corresponding to the number of columns to be added. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像素子を含む撮像装置。 An image pickup apparatus including the image pickup device according to any one of claims 1 to 7 .
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