JP2006229362A - 撮像素子及び処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像素子は、複数の画素301と、信号読み出し部311と、飽和検出部312とを備える。各画素301は、光電変換部302と、電荷電圧変換部304と、光電変換部302で発生した電荷を電荷電圧変換部304に転送する転送制御部350とを含む。信号読み出し部311は、電荷電圧変換部304の電位を出すように構成される。飽和検出部312は、光電変換部302の露光期間において電荷電圧変換部304に生じうる電位を基準電位REFと比較する比較器320と、比較器320の出力に応じて光電変換部302をリセットするリセット制御部323とを含む。
【選択図】図3
Description
本発明の好適な実施形態によれば、前記リセット制御部が前記光電変換部をリセットするタイミングを設定可能に構成されることが好ましい。
画素構成以外の構成例は実施形態1と同様である。また、駆動シーケンスにおいても実施形態1と同様であるが、φTX2とφRESはφTX2は必ずしも同一の時間帯を持つ必要はない。
301 画素
302 フォトダイオード(光電変換部)
303 転送スイッチ
304 フローティングディフュージョン部(電荷電圧変換部)
305 増幅MOSアンプ
306 選択スイッチ
307 リセットスイッチ
308 転送スイッチ制御部
309 定電流源
310 読み出し部
311 信号読み出し部
312 飽和検出部
313 リセットレベル読み出しスイッチ
314 リセットレベル蓄積容量
315 水平選択スイッチ
316 信号レベル読み出しスイッチ
317 信号レベル蓄積容量
318 水平選択スイッチ
319 差動アンプ
320 比較回路
321 第1比較結果転送スイッチ
322 第1比較メモリ
323 比較結果転送スイッチ
324 第2比較結果転送スイッチ
325 第2比較メモリ
326 第1比較メモリ出力スイッチ
327 第2比較メモリ出力スイッチ
328 飽和検出信号選択回路
329 信号選択回路
330 出力線350 転送制御部
360 垂直信号線
Claims (19)
- 少なくとも1つの画素と、
信号読み出し部と、
飽和検出部と、
を備え、
前記画素は、光電変換部と、半導体領域と、前記光電変換部で発生した電荷を前記半導体領域に転送する転送制御部とを含み、
前記信号読み出し部は、前記半導体領域からの信号を出すように構成され、
前記飽和検出部は、前記光電変換部の露光期間において前記半導体領域に生じた信号を検出し、その検出結果に基づいて前記光電変換部をリセットするリセット制御部とを含む、
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記リセット制御部は、前記光電変換部の露光期間において前記光電変換部から前記半導体領域に漏れ込む電荷が所定基準量よりも多い場合には前記光電変換部をリセットし、該電荷が前記所定基準量よりも小さい場合には前記光電変換部をリセットしないように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記飽和検出部は、1つの露光期間において、前記半導体領域に生じた信号と基準電位とを比較する比較器による比較動作を少なくとも2回行うように構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の撮像装置。
- 前記信号読み出し部は、前記転送制御部による転送動作に応じて前記半導体領域から読み出される信号と前記転送制御部による転送動作前に前記半導体領域から読み出されるリセットレベル信号との差分を画素信号として読み出すように構成され、
前記リセット制御部は、前記比較器による少なくとも2回の比較動作のうち最後の比較動作をリセットレベル信号の読み出し後に行い、
前記飽和検出部は、前記比較器による少なくとも2回の比較動作のうち最後の比較動作以外の比較動作の結果に応じて前記光電変換部をリセットするように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 前記飽和検出部は、前記比較器による比較結果を蓄積するメモリを更に含むことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の撮像装置。
- 前記飽和検出部は、前記比較器による少なくとも2回の比較動作の結果をそれぞれ蓄積するメモリを更に含むことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の撮像装置。
- 前記飽和検出部による検出結果を出力する出力回路を更に備えることを特徴とする請求項1乃至請求項6に記載の撮像装置。
- 前記出力回路は、前記信号読み出し部によって読み出される画素信号と前記飽和検出部による検出結果とを同一の信号線に対して互いに異なる期間に出力するように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
- 前記出力回路は、前記信号読み出し部によって読み出される1画素の画素信号と次の1画素の画素信号との間の期間において、前記飽和検出部による検出結果を出力するように構成されていることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
- 前記基準電位を設定可能に構成されていることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の撮像素子。
- 前記リセット制御部が前記光電変換部をリセットするタイミングを設定可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記転送制御部は、前記光電変換部と前記電荷電圧変換部との間に接続された転送スイッチと、露光期間を制御する転送パルスと前記リセット制御部から提供されるリセット制御信号との論理和を演算してその演算結果によって前記転送スイッチを制御する転送スイッチ制御部とを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記転送制御部は、前記光電変換部と前記電荷電圧変換部との間に並列に接続された第1、第2転送スイッチを含み、前記第1転送スイッチは、露光期間を制御する転送パルスによって制御され、前記第2転送スイッチは、前記リセット制御部から提供されるリセット制御信号によって制御されることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記画素は、前記半導体領域をリセットするリセット部を更に含み、
前記光電変換部のリセットは、前記光電変換部と前記半導体領域とが電気的に接続されるように前記リセット制御部が前記転送制御部を制御するとともに、前記リセット部が前記半導体領域をリセットすることによってなされることを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記信号読み出し部から出力される信号を処理する信号処理回路を更に備えることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記信号処理回路は、前記飽和検出部による検出結果に基づいて、前記撮像素子から出力される画素信号を補正することを特徴とする請求項15に記載の撮像装置。
- 前記信号処理回路は、前記検出結果に基づいて、前記信号読み出し部から出力される画素信号にゲインを掛けることを特徴とする請求項15に記載の撮像装置。
- 前記信号読み出し部から出力される信号を処理する信号処理回路を更に備え、前記信号処理回路は、前記飽和検出部による検出結果が、前記光電変換部の露光期間において前記光電変換部から前記半導体領域に漏れ込む電荷が所定基準量よりも多いことを示している場合に、前記リセット制御部による前記光電変換部のリセットによる露光期間の短縮分を補うように、前記信号読み出し部から出力される画素信号にゲインを掛ける、
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記信号読み出し部から出力される信号を処理する信号処理回路を更に備え、前記信号処理回路は、前記比較器による少なくとも2回の比較動作のうち最後の比較動作以外の比較動作の結果が、前記光電変換部の露光期間において前記光電変換部から前記電荷電圧変換部に漏れ込む電荷が所定基準量よりも多いことを示している場合には、前記リセット制御部による前記光電変換部のリセットによる露光期間の短縮分を補うように、前記撮像素子から出力される画素信号にゲインを掛け、
前記最後の比較動作の結果が、前記光電変換部の露光期間において前記光電変換部から前記電荷電圧変換部に漏れ込む電荷が前記所定基準量よりも多いことを示している場合には、前記撮像素子から出力される画素信号を飽和信号によって置き換える、
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
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