JP2013051576A5 - - Google Patents

Description

本技術を適用した固体撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 画素部の第１の構成例を示す回路図である。 画素の信号を読み出す第１の駆動例の駆動タイミングを示す図である。 画素の信号を読み出す第２の駆動例の駆動タイミングを示す図である。 画素の信号を読み出す第３の駆動例の駆動タイミングを示す図である。 画素の信号を読み出す第４の駆動例の駆動タイミングを示す図である。 画素の信号を読み出す第５の駆動例の駆動タイミングを示す図である。 第２の構成例である画素部を示す回路図である。 画素の信号を読み出す第６の駆動例の駆動タイミングを示す図である。 画素の信号を読み出す第７の駆動例の駆動タイミングを示す図である。 第３の構成例である画素部を示す回路図である。 画素の信号を読み出す第８の駆動例の駆動タイミングを示す図である。 電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。

そして、第ｎ行目の画素２１（ｎ）の動作期間の後半で、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が連結された容量により電荷が電圧に変換された高照度信号が、垂直信号線３１−２を介して読み出される。この動作と並列的に、第ｎ＋１行目の画素２１（ｎ＋１）の動作期間の前半で、ＦＤ２４（ｎ＋１）の容量により電荷が電圧に変換された低照度信号が、垂直信号線３１−１を介して読み出される。

そして、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを終了するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）、選択信号Sel（ｎ−１）、および接続信号Cnt（ｎ）をオフにする。

カラム処理回路１４は、第２のリセットレベルの信号と、第２の転送パルスに従ってＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に電荷が転送された後の電位に応じたレベルの信号との差分を演算する。これにより、カラム処理回路１４は、高照度の部分が低ゲインで撮像された画素２１（ｎ）’の画像信号である高照度信号を取得する。

次に、垂直駆動回路１３は、リセット信号Rst（ｎ）をオンにする第３のリセットパルスを出力するとともに、接続信号Cnt（ｎ−１）をオンにするパルスを出力することにより、ＦＤ２４（ｎ−１）がリセットされる。その後、増幅トランジスタ２５（ｎ−１）が垂直信号線３１に出力する信号が、第３のリセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。第３のリセットレベルの信号は、ＦＤ２４（ｎ）との接続が解除されていない状態でのＦＤ２４（ｎ−１）のリセットレベルを示す信号である。

第３のリセットレベルの信号がカラム処理回路１４に取り込まれた後、垂直駆動回路１３は、転送信号Trf（ｎ−１）をオンにする第３の転送パルスを出力する。これにより、転送トランジスタ２３（ｎ−１）を介して、ＰＤ２２（ｎ−１）で発生した電荷がＦＤ２４（ｎ−１）に転送される。このとき、光量が多くてＰＤ２２（ｎ−１）に沢山の電荷が蓄積されていると、ＦＤ２４（ｎ−１）の容量に応じて、ＰＤ２２（ｎ−１）に電荷が残ることになる。

カラム処理回路１４は、第４のリセットレベルの信号と、第４の転送パルスに従ってＰＤ２２（ｎ−１）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に電荷が転送された後の電位に応じたレベルの信号との差分を演算する。これにより、カラム処理回路１４は、高照度の部分が低ゲインで撮像された画素２１（ｎ−１）’の画像信号である高照度信号を取得する。

固体撮像素子５３としては、上述したような構成例の固体撮像装置５３が適用される。固体撮像装置５３には、光学系５２を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、信号電荷が蓄積される。そして、固体撮像素子５３に蓄積された信号電荷は、ＤＳＰ５４から供給される駆動信号（タイミング信号）に従って転送される。

ＤＳＰ５４は、固体撮像素子５３の転送動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像装置５３を駆動する。また、ＤＳＰ５４は、固体撮像素子５３から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。ＤＳＰ５４が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、液晶パネルなどを有する表示装置５５に供給されて表示されたり、メモリ５６に供給されて記憶（記録）されたりする。

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）物理量を検出し、物理量に応じた電荷を蓄える蓄積部と、
前記蓄積部から前記電荷を転送する転送部と、
前記転送部を介して前記蓄積部から転送された前記電荷を、その電荷により生じる電位に対応する電圧に変換する変換部と、
前記変換部により変換された電圧の信号を出力する出力部と、
前記変換部の電位をリセットするリセット部と、
前記変換部に接続された接続部と
を有する画素が平面的に配置された画素部と、
信号の読み出し対象の前記画素の前記蓄積部から前記変換部へ電荷の転送を指示する転送信号と
信号の読み出し対象の行にある前記画素の前記変換部と、その画素に隣接する行にある前記画素の前記変換部との接続および非接続を制御する接続信号と、
を出力する駆動部と
を備え、
前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で、前記転送信号により電荷の転送を行わせる
撮像装置。
（２） 前記駆動部は、
前記行にある前記画素を選択して、前記出力部からの信号の出力を指示する選択信号をさらに出力し、
前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で、前記選択信号により信号の出力を行わせる
前記（１）に記載の撮像装置。
（３） 前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で前記信号の出力を行わせた後、前記接続信号により前記変換部どうしの接続を解除した状態で前記信号の出力を行わせる
前記（１）または（２）に記載の撮像装置。
（４） 前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしの接続を解除した状態で前記転送信号により電荷の転送を行わせ、前記選択信号により信号の出力を行わせた後、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で前記転送信号により電荷の転送を行わせ、前記変換部どうしを接続させた状態、または、前記変換部どうしの接続を解除した状態で、前記選択信号により信号の出力を行わせる
前記（１）から（３）のいずれかに記載の撮像装置。
（５） 前記画素部は、前記画素の列ごとに複数本の信号線を有しており、前記信号を出力する動作期間を複数の行で部分的に重ねて行い、複数行の信号の読み出しを並列的に行う
前記（４）に記載の撮像装置。
（６） 前記画素部は、前記画素の列ごとに複数本の信号線を有しており、電荷のオーバーフローの発生可能な電圧の前記接続信号を前記接続部に供給した状態で、前記蓄積部からの電荷の転送を複数の前記変換部に行わせ、複数本の前記信号線から並列的に前記信号を出力する
前記（４）に記載の撮像装置。
（７） 前記接続部は、異なる複数の前記画素の変換部から同一のノードに接続し、前記リセット部によるリセットと、前記接続部による接続とが、前記ノードを介して行われる
前記（１）から（４）のいずれかに記載の撮像装置。