JP2007068203A - 固体撮像装置及び撮影システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電荷変換係数の異なる光電変換部を深さ方向に有する単位画素を複数配列した固体撮像装置は、前記光電変換部の電荷変換係数に応じて前記光電変換部の各々の出力信号に対して利得を調節して信号を出力する利得調節手段と、前記単位画素の異なる光電変換部に基づく利得を調節された異なる前記信号を用いて演算を行う演算処理手段と、を有する。
【選択図】図11
Description
図6は、図5における読み出し回路506の詳細な構成を示す図である。読み出し回路506は、1画素列毎に配置される回路ブロック601が画素アレイの列数分だけ配置された構成となっており、図5における垂直走査回路504によって1行選択されると、選択された画素の信号が当該回路ブロック601の列に並列に読み出され処理される。当該回路ブロック601からの出力は、差動アンプ603から605へ入力される。回路ブロック601は、R信号用の回路601R、G信号用の回路601G及びB信号用の回路601Bで構成されている。回路601R等のそれぞれは、同一の構成を採用している。そこで、回路601Rを例に説明すると、光電変換信号を蓄積するための保持容量CTSRと、ノイズ信号を蓄積するための保持容量CTNRとを備え、当該信号の蓄積は、トランジスタN85及びN86がPTSR信号及びPTNR信号のLowからHighへの変化に応じてオンされることにより行われる。
図8は、図5における読み出し回路506の別の構成を示す図である。読み出し回路506は、1画素列毎に配置される回路ブロック801が画素アレイの列数分だけ配置された構成となっており、図5における垂直走査回路504によって1行選択されると、選択された画素の信号が当該回路ブロック601の列に並列に読み出され処理される。当該回路ブロック801からの出力は、差動アンプ803から805へ入力される。回路ブロック801は、R信号用の回路801R、G信号用の回路801G及びB信号用の回路801Bで構成されている。回路801R等のそれぞれは、同一の構成を採用している。この回路構成について801Rを例に説明すると、C0Rは画素出力をクランプするためのクランプ容量、N101はクランプ動作用のMOSスイッチ、VC0Rはクランプ電位、CTRは信号電圧を蓄積するための容量、N104はクランプ容量C0Rと蓄積容量CTRとを導通させるためのスイッチ用MOSトランジスタ、PTRはトランジスタN104のゲートにパルスを印加するための端子、N107は水平走査回路808の出力をそのゲートに受けて、蓄積容量CTRに蓄積された信号を転送するためのMOSトランジスタである。
図10は、図6及び図8における点線で囲まれた信号処理部602及び802の構成の一例を示す図である。
上記実施形態において実行される演算処理は、フォトダイオードGおよびフォトダイオードBの信号からフォトダイオードRの信号電圧の影響を除去するために行われる演算処理であり、電圧として演算処理をすれば良かった。これに対して、前記の分光特性を改善するための演算処理は、各フォトダイオードから得られる信号電荷の状態で演算する必要があるが、深さ方向に重ねて形成された各フォトダイオードでは接合面積が異なるため、各信号電荷が電圧に変換される際の電荷変換係数が異なる。そこで、本実施形態では、各フォトダイードから出力までの電荷変換係数をあらかじめ記憶手段に記憶しておき、この記憶された値からGCA(Gain Control Amp)によってゲインをコントロールした後に上記演算処理を行うことによって、図12に示すような分光特性を精度良く得ることができる。
次に、図13を参照して、上記第1乃至第4の実施形態で説明した固体撮像装置を用いた画像入力装置について説明する。当該画像入力装置には、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スキャナ等が含まれる。以下では、主にスチルカメラの例について説明する。以下の説明は、画像入力装置の一例として説明するものであって、ここに記載する技術を本発明の精神から逸脱することなく、他の画像入力装置に適用することは当業者の通常の技術活動に過ぎず、当該他の装置は本発明の技術的範囲に属するものである。
Claims (5)
- 電荷変換係数の異なる光電変換部を深さ方向に有する単位画素を複数配列した固体撮像装置であって、
前記光電変換部の電荷変換係数に応じて前記光電変換部の各々の出力信号に対して利得を調節して信号を出力する利得調節手段と、
前記単位画素の異なる光電変換部に基づく利得を調節された異なる前記信号を用いて演算を行う演算処理手段と、
を有することを特徴とする固体撮像装置。 - 更に、
前記光電変換部の信号電荷に対応した出力信号とリセット状態に対応した出力信号を差分処理して、差信号を前記利得調節手段に出力する差分処理手段を有することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の光電変換部が、表面から深さ方向に対し、少なくとも第1、第2及び第3の光電変換部で構成され、
前記演算処理手段は、
前記第1の光電変換部からの第1の出力信号をそのまま出力し、前記第2の光電変換部からの第2の出力信号から前記第1の出力信号を減算して出力し、前記第3の光電変換部からの第3の出力信号から前記第2の出力信号を減算し、かつ、第1の出力信号を加算して出力する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の固体撮像装置。 - 電荷変換係数の異なる光電変換部を深さ方向に複数形成した単位画素を複数配列した固体撮像装置であって、
前記光電変換部の信号電荷に対応した出力信号とリセット状態に対応した出力信号を差分処理する差分処理手段と、
前記単位画素の光電変換部に基づく、前記差分手段によって得られた差信号に対して利得を調節して信号を出力する利得調節手段と、
前記単位画素の異なる光電変換部に基づく異なる利得を調節された前記信号を用いて演算を行う演算処理手段と、
を有することを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置からの信号をディジタル信号に変換するA/D変換器と、
前記A/D変換器の信号を信号処理する信号処理回路と、
前記固体撮像装置に光を結像するレンズと
を有する撮影システム。
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