JP2007221760A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】受光量に応じた輝度信号を出力する固体撮像装置であって、受光素子111含む画素回路110と、画素回路110からの出力信号に基づいて、受光素子111での受光量に応じた輝度信号を第2信号出力線104から出力するサンプリングトランジスタ121等からなる信号出力回路と、画素回路110と判定入力結合容量145によって結合され、画素回路110からの出力信号に基づいて、受光素子111への入射光が高輝度であるか否かを判定し、高輝度であると判定した場合に、第2信号出力線104に、高輝度であることを示す輝度信号を出力する高輝度判定回路140cとを備える。
【選択図】図2
Description
特許文献1の回路では、クランプ容量をバイパスするバイパストランジスタが設けられ、そのバイパストランジスタのソースにリード電圧が印加されるが、そのゲート端子にバイアスを印加することで、高輝度光によるリード電圧の低下が所定の範囲の電圧を超えると、バイパストランジスタのサブスレショルド領域で電流が流れ、高輝度を示す輝度信号が出力される。ところが、サブスレショルド領域の電流は微小であるために、単位セルのリード電圧のシフトおよびバラツキにより、サブスレショルド電流がばらつく場合がある。そのために、特許文献1の回路は、高輝度を示す輝度信号の出力動作が不安定になるという課題を有している。
図1は、本発明の実施の形態1における固体撮像装置の全体構成を示す図である。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本発明の実施の形態2は、高輝度判定回路の回路構成が異なる点を除いて、実施の形態1と同じである。以下、実施の形態1と異なる点だけを説明する。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。本発明の実施の形態3は、実施の形態2と回路構成が同じであるが、固体撮像装置の駆動タイミングだけが実施の形態2と異なる。以下、実施の形態2と異なる点だけを説明する。
次に、本発明の実施の形態4について説明する。本発明の実施の形態4は、高輝度判定回路の回路構成が異なる点を除いて、実施の形態1と同じである。以下、実施の形態1と異なる点だけを説明する。
次に、本発明の実施の形態5について説明する。本発明の実施の形態5は、高輝度判定回路を構成する一部の部品の接続関係が異なる点を除いて、実施の形態2と同じである。以下、実施の形態2と異なる点だけを説明する。
2 負荷回路
3 行選択エンコーダ
4 列選択エンコーダ
5 信号処理部
6 出力回路
10 撮像カメラ
11 MOS型撮像素子
93 タイミング制御部
94 画像処理部
95 レンズ
96 光学系
100 負荷回路
101 負荷用トランジスタ
102 第1信号出力線
103 第3信号出力線
104 第2信号出力線
110、110a、110b 画素回路
111、111a 受光素子
112 コンデンサ
113 リセットトランジスタ
114、114a、114b リードトランジスタ
115 増幅用トランジスタ
116 ラインセレクトトランジスタ
120 信号処理回路
121 サンプリングトランジスタ
122 クランプ容量
123 サンプリング容量
124 クランプトランジスタ
125 反転増幅器
126 反転増幅器リセットトランジスタ
127 反転増幅器結合容量
140、140a〜140d 高輝度判定回路
141 判定入力回路
142、142a 判定増幅器
143 判定出力回路
144、144a 入力スイッチトランジスタ
145、145a 判定入力結合容量
146、146a 判定入力線
147、147a 判定バイアス結合容量
148、148a 判定待機スイッチトランジスタ
149、149a 判定バイアス入力スイッチトランジスタ
150、150a スタンバイスイッチトランジスタ
151、151a 判定容量初期化トランジスタ
152 判定出力線
153 出力スイッチトランジスタ
154 スタンバイスイッチトランジスタ
155、155a クリップトランジスタ
200 共通判定電圧加算回路
210 判定回路
Claims (15)
- 受光量に応じた輝度信号を出力する固体撮像装置であって、
光電変換部を含み、前記光電変換部がリセットされたときの電圧であるリセット電圧と前記光電変換部での光電変換により生じた電圧であるリード電圧とを出力する画素回路が1次元又は2次元状に複数個配列されてなる撮像部と、
複数の前記画素回路に接続され、前記画素回路から出力されたリセット電圧とリード電圧とを伝送するための第1信号出力線と、
前記第1信号出力線に接続され、前記第1信号出力線に出力されたリセット電圧とリード電圧とに基づいて、前記光電変換部での受光量に応じた輝度信号を第2信号出力線から出力する信号出力回路と、
前記第1信号出力線と第1容量によって結合され、前記第1信号出力線における電圧信号に基づいて、前記光電変換部への入射光が高輝度であるか否かを判定し、高輝度であると判定した場合に、前記第2信号出力線に、高輝度であることを示す輝度信号を出力する高輝度判定回路と
を備えることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記高輝度判定回路は、前記第1信号出力線における電圧信号のうち、交流成分に基づいて、前記入射光が高輝度であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記高輝度判定回路は、前記光電変換部がリセットされる期間、又は、リセットされた直後に、前記入射光が高輝度であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記高輝度判定回路は、
前記第1容量に接続された信号線である判定入力線と、
一端が前記判定入力線に接続された第2容量と、
前記第2容量の他端に接続され、前記第2容量を介して前記判定入力線に一定電圧を加算するバイアス電圧加算回路とを含み、
前記一定電圧が加算された後の前記判定入力線における電圧と一定のしきい値とを比較することによって前記入射光が高輝度であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記高輝度判定回路は、
前記第1容量の一端に接続された信号線である判定入力線と、
一端が前記第1容量の他端に接続された第2容量と、
前記第2容量の他端に接続され、前記第2容量を介して前記判定入力線に一定電圧を加算するバイアス電圧加算回路とを含み、
前記一定電圧が加算された後の前記判定入力線における電圧と一定のしきい値とを比較することによって前記入射光が高輝度であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記高輝度判定回路は、前記第1容量と接続され、前記第1容量を介した前記第1信号出力線と当該高輝度判定回路との接続を切断及び導通させる第1スイッチトランジスタを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記第1スイッチトランジスタは、前記第1信号出力線における電圧信号及び前記高輝度判定回路の入力段における電圧信号が変動するときに、前記接続を切断する
ことを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。 - 前記高輝度判定回路は、前記第1信号出力線に出力された前記リセット電圧と前記リード電圧との差分が所定の範囲内であるか否かを判定し、前記差分が所定の範囲内でない場合に、前記入射光が高輝度であると判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記所定の範囲は、前記画素回路に最大輝度の光が入射したときに前記高輝度判定回路に入力される電圧信号を含む範囲であり、かつ、前記画素回路から前記高輝度判定回路に入力される電圧信号のダイナミックレンジよりも小さい範囲である
ことを特徴とする請求項8に記載の固体撮像装置。 - 前記高輝度判定回路は、前記入射光が高輝度であると判定した場合に、前記信号出力回路から前記第2信号出力線に出力される輝度信号の極性と同極性であって、かつ、前記輝度信号の飽和以上の電圧を前記第2信号出力線に出力する判定出力回路を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記高輝度判定回路は、
前記第1容量に接続された信号線である判定入力線と、
前記判定入力線における電圧信号に基づいて、前記入射光が高輝度であるか否かを判定するとともに、前記判定入力線における電圧信号を増幅し、増幅して得られた信号を前記判定の結果を示す信号として出力する判定増幅回路とを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記高輝度判定回路は、前記光電変換部が前記第1信号出力線に前記リセット電圧を出力してから前記リード電圧を出力するまでの期間を含む期間、又は、前記リード電圧を出力してから次の撮像期間におけるリセット電圧を出力するまでの期間に、前記入射光が高輝度であるか否かを判定するとともに、高輝度であることを示す前記輝度信号を出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 請求項1に記載の固体撮像装置を備えるカメラ。
- 受光量に応じた輝度信号を出力する固体撮像装置の駆動方法であって、
光電変換部を含む画素回路からの出力信号の交流成分に基づいて、光電変換部への入射光が高輝度であるか否かを判定し、
高輝度であると判定した場合に、受光量に応じた輝度信号を出力する信号出力線に、高輝度であることを示す輝度信号を出力する
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 前記判定においては、前記光電変換部に対して、光電変換のためのリセットよりも遅らせたタイミングで、前記判定のためのリセットを事前にしておく
ことを特徴とする請求項14に記載の固体撮像装置の駆動方法。
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