JP2013090160A - 撮像素子及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数の光電変換部(201)と、複数の変換手段(202)とをそれぞれ含む単位画素が、行列状に配列された画素領域(20)と、各列に配列された複数の単位画素それぞれに含まれる複数の変換手段の1つに共通に接続される信号線(VL、VR)を複数含み、複数の変換手段から出力された電圧信号を、複数の信号線を介してそれぞれ独立に第1の方向に転送する第1の読み出し手段と、当該電圧信号を、第2の方向に転送する複数の第2の読み出し手段とを有し、複数の信号線を、各列毎に、複数の第2の読み出し手段のいずれか1つに接続したことを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
次に、本発明の特徴である固体撮像素子2の構成について詳述する。図2は、第1の実施形態に係る固体撮像素子2の構成の一例を表す等価回路図である。固体撮像素子2は、撮影光学系1によって、被写体が結像されるべき画素領域20を有している。画素領域20には、複数の光電変換部を含む単位画素が、垂直及び水平に、等間隔で行列状に配列されている。ここで、単位画素の構成について説明する。
本第2の実施形態では、その一例として、各単位画素が4つの光電変換部を含む場合について説明する。
上述した第2の実施形態では、単位画素に含まれる複数の光電変換部は水平方向に配置され、その数を4つとした。しかしながら、単位画素における光電変換部の配置方向は、水平のみに限定されることはない。本第3の実施形態では、各単位画素に、垂直及び水平に2×2個の4つの光電変換部が配列された場合について説明する。このことにより、本発明は、各単位画素が複数の光電変換部を含む固体撮像素子における態様に一般化される。
本第4の実施形態においては、加算平均化を実現するための別の構成例を示す。図10は、第4の実施形態における固体撮像素子2の構成の一例を示す等価回路図であり、図11は、固体撮像素子2の単位画素の構成を説明するための等価回路図の一例である。図10及び図11は、それぞれ図2及び図3と共通の要素に共通の符号を用いて示し、以下、図2及び図3との相違点についてのみ、詳細な説明を加える。
第1から第3の実施形態においては、列出力回路の主なる構成が、加算平均化制御線ADD1を含む1行分のメモリであった。また、第4の実施形態においては、加算平均化のため、単位画素に含まれる複数の光電変換部に対応する電荷電圧変換部同士を接続したため、接続して単一とみなされる電荷電圧変換部の容量は増加する。従って、加算平均化信号電荷に対応する電位を得る際の変換係数は小さくなり、暗部ノイズが課題となる暗い被写体においては、S/Nの上昇効果が得られにくい。近年の画素数増大による画素サイズの微細化や高感度化に伴い、更なるノイズ低減技術が必要となっている。CMOS固体撮像素子においては、電位伝達の過程で生じるノイズを低減することが有効な対策の一つである。
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。図14は、本第6の実施形態における固体撮像素子2の構成の一例を示す等価回路図である。なお、図14は、図12と共通の要素に共通の符号を用いて示し、第5の実施形態との相違点についてのみ、以下で詳細な説明を加える。
Claims (8)
- 複数の光電変換部と、該複数の光電変換部により変換された電荷を電圧信号に変換して出力する複数の変換手段とをそれぞれ含む単位画素が、行列状に配列された画素領域と、
各列に配列された複数の単位画素それぞれに含まれる前記複数の変換手段の1つに共通に接続される信号線を複数含み、前記複数の変換手段から出力された前記電圧信号を、前記複数の信号線を介してそれぞれ独立に第1の方向に転送する第1の読み出し手段と、
前記第1の読み出し手段により転送された前記電圧信号を、第2の方向に転送する複数の第2の読み出し手段とを有し、
前記複数の信号線を、各列毎に、前記複数の第2の読み出し手段のいずれか1つに接続したことを特徴とする撮像素子。 - 前記複数の信号線を、各列毎に結合する結合手段と、
前記結合手段により前記複数の信号線を結合するか否かを制御する制御手段と
を更に有することを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 - 前記制御手段は、前記結合手段により前記複数の信号線を結合する場合に、前記単位画素毎に、前記複数の変換手段を結合するように制御することを特徴とする請求項2に記載の撮像素子。
- 前記単位画素毎に、前記複数の変換手段を結合する結合手段と、
前記結合手段により前記複数の変換手段を結合するか否かを制御する制御手段と
を更に有することを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 - 前記複数の光電変換部により変換された電荷を、各光電変換部ずつ前記複数の変換手段に転送するか、または、複数の光電変換部ずつ前記複数の変換手段に転送するかを切り替える切り替え手段と、
前記切り替え手段による前記切り替えを制御する制御手段と
を更に有することを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 - 前記複数の信号線それぞれに備えられた増幅手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像素子。
- 前記第2の読み出し手段の数は2つであって、前記単位画素はそれぞれ2つの前記変換手段を含み、
一列おきに配置された単位画素の一方の変換手段に接続された信号線と、それ以外の列に配置された単位画素の他方の変換手段に接続された信号線を、前記2つの第2の読み出し手段のいずれに接続するかを選択するための選択手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像素子。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像素子と、
前記第2の読み出し手段から読み出された前記電圧信号を画像信号に処理する処理手段と、
前記処理手段により処理した画像信号を記憶する記憶手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
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