JP2006014316A - サブサンプリングされたアナログ信号を平均化する改善された固体撮像素子及びその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】静止映像の撮像時には、平均化のためのスイッチがオフになった状態でピクセルカラムごとに個別映像信号を入力されてCDS方式でデジタル変換し、動映像の撮像時には、オンになったスイッチによって同色カラムの映像信号の平均化された映像信号を該当CDS回路のうち、何れか1つを介してデジタル変換する固体撮像素子である。
【選択図】図2
Description
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記固体撮像素子のサブサンプリングモード駆動方法を提供することにある。
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に付された同一参照符号は同一部材を示す。
210 APSアレイ
220 ロードライバ
230 ADC
231 アナログ平均化回路
232 デジタル信号出力回路
Claims (28)
- 2次元行列形態でピクセルが配列されており、サブサンプリングモード駆動時に選択された行で、1カラム間隔を有する2個のピクセル各々が第1リセット信号と第1映像信号、及び第2リセット信号と第2映像信号を生成して出力するAPS(Active Pixel Sensor)アレイと、
前記サブサンプリングモード駆動で、前記第1リセット信号及び前記第2リセット信号の平均を反映した信号を増幅器入力信号とし、前記増幅器入力信号に前記第1映像信号及び前記第2映像信号を反映させて前記第1リセット信号と前記第1映像信号との差及び前記第2リセット信号と前記第2映像信号との差についての平均に対応する信号を生成して、その信号をパルス幅信号に変調する平均化回路と、
前記パルス幅信号の論理状態変動時点によって相異なるデジタル値を有するデジタル信号を生成するデジタル信号出力回路と、を備えることを特徴とする固体撮像素子。 - 前記平均化回路は、
所定増幅器を有し、各カラムに備えられたCDS(Correlated Double Sampling)回路と、
前記サブサンプリングモード駆動で、1カラム間隔を有する2個の前記所定増幅器の入力端を短絡させるスイッチと、を備え、
前記増幅器入力信号は、前記短絡された入力端で生成されることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。 - 1カラム間隔を有する2個の前記所定増幅器のうち、何れか1つを備える該当する1つのCDS回路だけ、
前記第1リセット信号と前記第1映像信号との差及び前記第2リセット信号と前記第2映像信号との差についての平均に対応する信号と基準電圧とを比較して、前記パルス幅信号を生成することを特徴とする請求項2に記載の固体撮像素子。 - 前記サブサンプリングモード駆動は、
動映像駆動であることを特徴とする請求項2に記載の固体撮像素子。 - 前記スイッチは、
静止映像の駆動時にオープンされ、前記CDS回路は、静止映像の駆動時に各カラムの該当ピクセルで生成されたリセット信号と映像信号との差に対応する信号を生成し、その信号の大きさに比例するパルス幅を有する信号に変調して出力することを特徴とする請求項4に記載の固体撮像素子。 - 前記APSアレイは、
選択される複数のN個の行それぞれから同色カラムのN個のリセット信号及びN個の映像信号を生成し、
前記平均化回路は、
前記N個のリセット信号及び映像信号を各々平均化し、平均化されたリセット信号に対する平均化された映像信号の差をパルス幅信号に変調することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記平均化回路は、
第1スイッチと、
前記ピクセルアレイの何れか1つの列で、前記リセット信号及び前記映像信号を入力され、前記第1スイッチの短絡によって該当平均化されたリセット信号及び平均化された映像信号を生成し、ランプ信号、前記平均化されたリセット信号及び前記平均化された映像信号を用いて第1パルス幅信号を生成する第1CDS回路と、
前記第1CDS回路が属する列に隣接する同色の信号列で、前記リセット信号及び前記映像信号を入力され、前記第1スイッチの短絡によって該当平均化されたリセット信号及び平均化された映像信号を生成し、前記ランプ信号、前記平均化されたリセット信号及び前記平均化された映像信号を用いて第2パルス幅信号を生成する第2CDS回路と、を備え、
前記第1スイッチは、前記サブサンプリングモード駆動で短絡されることを特徴とする請求項6に記載の固体撮像素子。 - 前記第1CDS回路及び第2CDS回路は各々、
短絡時に前記リセット信号及び前記映像信号を伝達する第2スイッチと、
短絡時に前記ランプ信号を伝達する第3スイッチと、
前記第1スイッチの短絡によって、前記第2スイッチから伝達された映像信号を平均化させる映像信号平均化部と、
前記第1スイッチの短絡によって、前記第2スイッチから伝達されたリセット信号を平均化させるリセット信号平均化部と、
前記平均化されたリセット信号に対する前記平均化された映像信号の差電圧が前記ランプ信号によって増加する時、増加した電圧が基準電圧より大きい場合及び小さい場合に、各々相異なる論理状態を有する前記パルス幅信号を生成する比較部と、を備えることを特徴とする請求項7に記載の固体撮像素子。 - 前記第1CDS回路及び第2CDS回路は各々、
一側端から前記パルス幅信号を受けて他端に伝達するキャパシタと、
前記キャパシタを介して伝達される前記比較信号をバッファリングして出力する増幅部と、を備えることを特徴とする請求項8に記載の固体撮像素子。 - 前記パルス幅信号は、
前記第1リセット信号と前記第1映像信号との差及び前記第2リセット信号と前記第2映像信号との差についての平均に対応する信号の大きさに比例することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記APSアレイは、
前記サブサンプリングモード時に、1カラム間隔を有する異なる2個のピクセル各々が第3リセット信号と第3映像信号、及び第4リセット信号と第4映像信号を生成して出力し、
前記平均化回路は、
前記第3リセット信号及び前記第4リセット信号の平均を反映した該当増幅器入力信号に前記第3映像信号及び前記第4映像信号を反映させて前記第3リセット信号と前記第3映像信号との差及び前記第4リセット信号と前記第4映像信号との差についての平均に対応する信号を生成し、その信号に該当するパルス幅信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記第1映像信号及び前記第2映像信号は、
第1色信号であり、前記第3映像信号及び前記第4映像信号は第2色信号であることを特徴とする請求項11に記載の固体撮像素子。 - 前記APSアレイは、
次に選択された行で、第2色信号に該当する前記第1映像信号及び前記第2映像信号を生成し、第3色信号に該当する前記第3映像信号及び前記第4映像信号を生成することを特徴とする請求項12に記載の固体撮像素子。 - 前記第1色信号、前記第2色信号、及び前記第3色信号は、
ベイヤーパターンを構成することを特徴とする請求項13に記載の固体撮像素子。 - 2次元行列形態でピクセルが配列されているAPSアレイで、サブサンプリングモードの駆動時に選択された行で、1カラム間隔を有する2個のピクセル各々が第1リセット信号と第1映像信号、及び第2リセット信号と第2映像信号を生成して出力する段階と、
前記サブサンプリングモードの駆動で、前記第1リセット信号及び前記第2リセット信号の平均を反映した増幅器入力信号に前記第1映像信号及び前記第2映像信号を反映させて前記第1リセット信号と前記第1映像信号との差及び前記第2リセット信号と前記第2映像信号との差についての平均に対応する信号を生成して、その信号をパルス幅信号に変調する段階と、
前記パルス幅信号の論理状態の変動時点によって相異なるデジタル値を有するデジタル信号を生成する段階と、を備えることを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。 - 前記サブサンプリングモード駆動で、それぞれの所定増幅器を有し、各カラムに備えられたCDS回路に備えられる前記所定増幅器のうち、1カラム間隔を有する2個の前記所定増幅器の入力端を短絡させ、前記短絡された入力端で前記増幅器入力信号を生成することを特徴とする請求項15に記載の固体撮像素子の駆動方法。
- 1カラム間隔を有する2個の前記所定増幅器のうち、何れか1つを備える該当する1つのCDS回路だけ、
前記第1リセット信号と前記第1映像信号との差及び前記第2リセット信号と前記第2映像信号との差についての平均に対応する信号と、基準電圧を比較して前記パルス幅信号を生成することを特徴とする請求項16に記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 前記サブサンプリングモード駆動は、
動映像駆動であることを特徴とする請求項16に記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 1カラム間隔を有する2個の前記所定増幅器の入力端が、
静止映像の駆動時にオープンされ、前記CDS回路は、静止映像の駆動時に各カラムの該当ピクセルで生成されたリセット信号と映像信号との差に対応する信号を生成し、その信号の大きさに比例するパルス幅を有する信号に変調して出力することを特徴とする請求項18に記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 前記固体撮像素子の駆動方法は、
前記APSアレイで選択される複数のN個の行それぞれで同色カラムのN個のリセット信号及びN個の映像信号を生成する段階と、
前記N個のリセット信号及び映像信号の各々を平均化し、平均化されたリセット信号に対する平均化された映像信号の差をパルス幅信号に変調する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 前記平均化段階は、
前記ピクセルアレイの何れか1つの列で、前記リセット信号及び前記映像信号を入力され、所定スイッチの短絡によって該当平均化されたリセット信号及び平均化された映像信号を生成する段階と、
前記列と隣接する同色の信号列で、前記リセット信号及び前記映像信号を入力され、前記所定スイッチの短絡によって該当平均化されたリセット信号及び平均化された映像信号を生成する段階と、を含み、
前記所定スイッチは、前記サブサンプリングモード駆動で短絡されることを特徴とする請求項20に記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 前記パルス幅信号生成段階は、
ランプ信号によって前記平均化されたリセット信号に対する前記平均化された映像信号の差電圧を増加させる段階を含み、
前記パルス幅信号は、前記増加した電圧が基準電圧より大きい場合及び小さい場合に、各々に相異なる論理状態を有することを特徴とする請求項21に記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 前記パルス幅信号生成段階は、
キャパシタ一側端から前記パルス幅信号を受けて前記キャパシタの他端に伝達する段階と、
前記キャパシタを介して伝達される前記パルス幅信号をバッファリングして出力する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項22に記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 前記パルス幅信号は、
前記第1リセット信号と前記第1映像信号との差及び前記第2リセット信号と前記第2映像信号との差についての平均に対応する信号の大きさに比例することを特徴とする請求項15に記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 前記固体撮像素子の駆動方法は、
前記サブサンプリングモード時に、前記APSアレイで1カラム間隔を有する他の2個のピクセル各々が第3リセット信号と第3映像信号、及び第4リセット信号と第4映像信号を生成して出力する段階と、
前記第3リセット信号及び前記第4リセット信号の平均を反映した該当増幅器入力信号に前記第3映像信号及び前記第4映像信号を反映させて前記第3リセット信号と前記第3映像信号との差及び前記第4リセット信号と前記第4映像信号との差についての平均に対応する信号を生成し、その信号に該当するパルス幅信号を生成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 前記第1映像信号及び前記第2映像信号は、
第1色信号であり、前記第3映像信号及び前記第4映像信号は、第2色信号であることを特徴とする請求項25に記載の固体撮像素子の駆動方法。 - 前記APSアレイの次に選択された行で、第2色信号に該当する前記第1映像信号及び前記第2映像信号を生成し、第3色信号に該当する前記第3映像信号及び前記第4映像信号を生成することを特徴とする請求項26に記載の固体撮像素子の駆動方法。
- 前記第1色信号、前記第2色信号、及び前記第3色信号は、
ベイヤーパターンを構成することを特徴とする請求項27に記載の固体撮像素子の駆動方法。
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