JP2013247465A

JP2013247465A - 光電変換装置

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Publication number: JP2013247465A
Application number: JP2012118870A
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Inventors: Satoshi Kato; 智加藤
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Abstract

【課題】暗時出力不均一性の小さい光電変換装置を提供することを課題とする。
【解決手段】光電変換装置は、異なる色フィルタを有し、光電変換により画素信号を生成する複数の画素（１００，１１０，１２０）と、前記複数の画素の異なる色フィルタの画素信号を選択する色選択スイッチ（２０１〜２０３）と、前記色選択スイッチにより選択された各色フィルタの画素信号を異なる増幅率で増幅する第１の増幅回路（４００）と、参照電圧を選択する参照電圧接続スイッチ（２３０）と、前記参照電圧接続スイッチにより選択された前記参照電圧を各色フィルタ毎の異なる増幅率で増幅する第２の増幅回路（４１０）とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、スキャナ、ビデオカメラ又はデジタルスチルカメラ等に用いられる光電変換装置に関する。

近年、光電変換装置は、高速化を求められる傾向にある。高速化を実現させるための手段の１つとして、特許文献１に記載される手法が挙げられる。特許文献１では、複数の共通出力線から同一色の画素信号を並列で読み出し、かつ、各共通出力線から複数色の色信号を１水平走査期間中に読み出すような回路構成にすることで、共通出力線容量の軽量化を実現し、速度性能の向上を図っている。

特開２０１０−１９９７１０号公報

特許文献１では、各画素列に増幅手段が設けられ、その増幅手段の増幅率が色によって切り替えることができることが言及されている。増幅率が色信号によって異なる場合、チャージインジェクションやクロックフィードスルーなどの色選択スイッチに起因するノイズが発生し、色信号に含まれるノイズレベルに差が生じてしまう。その結果、ダーク信号読み出し時において、各色信号間に信号段差が発生し、１水平走査期間全体でみた場合、階段状の波形となって現れる。この波形の乱れが暗時出力不均一性（ＤＳＮＵ：Ｄａｒｋ−Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を悪化させる要因となる。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、暗時出力不均一性の小さい光電変換装置を提供することを目的とする。

本発明の光電変換装置は、異なる色フィルタを有し、光電変換により画素信号を生成する複数の画素と、前記複数の画素の異なる色フィルタの画素信号を選択する色選択スイッチと、前記色選択スイッチにより選択された各色フィルタの画素信号を異なる増幅率で増幅する第１の増幅回路と、参照電圧を選択する参照電圧接続スイッチと、前記参照電圧接続スイッチにより選択された前記参照電圧を各色フィルタ毎の異なる増幅率で増幅する第２の増幅回路とを有することを特徴とする。

本発明によれば、暗時出力不均一性を低減することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る光電変換装置の構成例を示す図である。図１の光電変換装置の処理例を示すタイミングチャートである。差分検出手段の構成例を示す図である。差分検出手段の構成例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る光電変換装置の構成例を示す図である。図５の光電変換装置の処理例を示すタイミングチャートである。画素の構成例を示す図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光電変換装置の構成例を示す図である。複数の画素１００、１１０及び１２０は、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の異なる色フィルタを有し、光電変換により画素信号を生成するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素を示す。Ｒ画素１００、Ｇ画素１１０、Ｂ画素１２０は、図７に示されるような回路で構成される。図７において、フォトダイオードＰＤは、光電変換により光を電荷に変換して蓄積する。リセットパルスｐｒｅｓは、リセットトランジスタＭ１のゲートに印加されることで、画素１００，１１０，１２０内のフォトダイオードＰＤとフローティングディフュージョンＦＤのリセット動作が制御される。また、転送パルスｐｔｘは、転送トランジスタＭ２のゲートに印加されることで、フォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンＦＤへの電荷の転送動作が制御される。フローティングディフュージョンＦＤは、電荷を蓄積する。増幅トランジスタＭ３は、フローティングディフュージョンＦＤの電位に応じた出力を端子ｏｕｔから後段回路へ出力するための電流源ｉｒｅｆによって動作するソースフォロワ回路の入力部である。

２００は、色選択スイッチ群を示す。２０１、２０２及び２０３は、それぞれＲ画素１００、Ｇ画素１１０及びＢ画素１２０の異なる色フィルタの画素信号を選択する色選択スイッチである。色選択スイッチ２０１〜２０３は、制御信号ｐｓｗ＿ｒ、ｐｓｗ＿ｇ、ｐｓｗ＿ｂによって制御され、各画素１００，１１０，１２０から後段回路への色信号の読み出しを行う。２３０は、色選択スイッチ２０１、２０２、２０３と同じ回路構成を有し、参照電圧Ｖｒｅｆを選択するための参照電圧接続スイッチである。なお、参照電圧Ｖｒｅｆは、画素１００、１１０、１２０の遮光時の出力電圧と同程度の電圧値が好ましい。

３００は、色信号入力容量群である。３０１、３０２、３０３は、それぞれ色選択スイッチ２０１、２０２、２０３により読み出された色信号をサンプリングするための色信号入力容量である。３１０は、参照電圧接続スイッチ２３０により読み出された参照電圧Ｖｒｅｆをサンプリングするための参照電圧入力容量である。なお、以降では、色信号入力容量３０１をＣｒ、色信号入力容量３０２をＣｇ、色信号入力容量３０３をＣｂ、参照電圧入力容量をＣｒｅｆとする。ここで、Ｃｒ、Ｃｇ、Ｃｂ、Ｃｒｅｆの容量値は等しいものとする。

４００及び４１０は、それぞれ色信号入力容量群３００及び参照電圧入力容量３１０を入力容量とするスイッチトキャパシタアンプ型の列増幅回路である。列増幅回路４００は、色選択スイッチ２０１〜２０３により選択された各色フィルタの画素信号を異なる増幅率で増幅する第１の増幅回路である。列増幅回路４１０は、参照電圧接続スイッチ２３０により選択された参照電圧Ｖｒｅｆを各色フィルタ毎の異なる増幅率で増幅する第２の増幅回路である。４０２は、増幅器である。４０３及び４０４は、Ｃｒ、Ｃｇ、Ｃｂ、又はＣｒｅｆとの比によって列増幅回路４００及び４１０の増幅率を決めるフィードバック容量である。なお、容量４０３を第１フィードバック容量（以下、Ｃｆ１という）、容量４０４を第２フィードバック容量（以下、Ｃｆ２という）とし、Ｃｆ１の方がＣｆ２より容量値が大きいものとする（Ｃｆ１＞Ｃｆ２）。４０５及び４０６は、それぞれ制御信号ｐｇａｉｎ＜０＞及びｐｇａｉｎ＜１＞によって制御され、列増幅回路４００及び４１０のフィードバック容量の合計値を変化させることで、増幅率を切り替えるゲイン制御スイッチである。４０１は、制御信号ｐｃ０ｒをハイレベルにして、容量Ｃｆ１又はＣｆ２の両端子をショートさせることによって、容量Ｃｆ１又はＣｆ２に蓄積された信号成分をリセットするリセットスイッチである。

５０３及び５１３は、水平走査パルスｐｈｓ＜０＞及びｐｈｓ＜１＞によって制御され、列増幅回路４００及び４１０の出力信号を後段回路に読み出す水平読み出しスイッチである。水平読み出しスイッチ５０３及び５１３は、列増幅回路４００により増幅された画素信号と列増幅回路４１０により増幅された参照電圧とを同じ水平共通出力線７０１に時分割で読み出すためのスイッチである。７０１は、水平読み出しスイッチ５０３及び５１３によって読みだされた信号を後段回路へ伝送するための水平共通出力線である。６００は、水平共通出力線７０１を入力とし、参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号と色信号との差分を検出する差分検出器である。差分検出器６００は、列増幅回路４００により増幅された画素信号と列増幅回路４１０により増幅された参照電圧との差分処理を行う。図３に、差分検出器６００の回路構成例を示す。６１０は、クランプスイッチ６２０とクランプ電圧ＶＣＬＡＭＰ、制御パルスΦ１によってクランプ処理を行うためのクランプ容量である。６４０は、制御パルスΦ２によって制御され、クランプされた信号を外部へ出力するタイミングを制御する外部出力制御スイッチである。６５０は、クランプ容量６１０によってクランプされた信号を外部へ出力するためのバッファ回路である。

本実施形態は、説明を簡単にするためにＲ，Ｇ，Ｂの各色１画素１００，１１０，１２０ずつの構成について説明を行ったが、実際は各色複数の画素がライン状に形成されている。そして、副走査方向の各色異なる色信号に対して共通の増幅手段と共通の出力信号線を設け、各色信号がライン順次に出力される。

図２は、図１の光電変換装置の処理例を示すタイミングチャートであり、以降では、図２を用いて図１の回路動作について説明する。時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間において、リセット信号ｐｒｅｓがハイレベルになり、リセットトランジスタＭ１がオンし、フローティングディフュージョンＦＤが電源電圧にリセットされる。Ｒ画素１００、Ｇ画素１１０、Ｂ画素１２０は、リセット信号を出力する。次に、制御信号ｐｓｗ＿ｒ、ｐｓｗ＿ｇ、ｐｓｗ＿ｂが順にハイレベルになり、色選択スイッチ２０１〜２０３が順にオンし、色信号入力容量群３００へのリセット信号のクランプが行われる。同時に、制御信号ｐｃ０ｒ、ｐｇａｉｎ＜０＞及びｐｇａｉｎ＜１＞により、列増幅回路４００及び４１０のリセット処理が行われる。この際、制御信号ｐｓｗ＿ｒｅｆをハイレベルにし、参照電圧接続スイッチ２３０をオンし、参照電圧入力容量３１０への参照電圧Ｖｒｅｆのクランプも行われる。

時刻ｔ１以降では、転送パルスｐｔｘがハイレベルになり、転送トランジスタＭ２がオンし、フォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンＦＤに電荷が転送される。これにより、各画素１００，１１０，１２０からは、電荷蓄積時間と入射光に応じた色信号が出力される。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、制御信号ｐｓｗ＿ｒがハイレベルになることで、色選択スイッチ２０１がオンし、Ｒ画素１００から出力される色信号が色信号入力容量３０１に入力される。Ｒ画素１００のリセット信号と色信号との差分が、列増幅回路４００で増幅され、列増幅回路４００の出力に電圧値として現れる。また、制御信号ｐｓｗ＿ｒｅｆがハイレベルからローレベルになることで、チャージインジェクションやクロックフィードスルーに起因した参照電圧接続スイッチ２３０の発するノイズが、列増幅回路４１０で増幅され、列増幅回路４１０の出力に電圧値として現れる。この時、制御信号ｐｇａｉｎ＜０＞がローレベル、制御信号ｐｇａｉｎ＜１＞がハイレベルであるため、列増幅回路４００及び４１０のフィードバック容量はＣｆ２となり、容量Ｃｆ２とＣｒ、Ｃｒｅｆとの比によって増幅率が決まる。

この際、列増幅回路４００の出力電圧には、Ｒ画素１００の色信号成分とともに色選択スイッチ２０１が発したノイズが含まれる。この色選択スイッチ２０１が発したノイズは、上述の参照電圧接続スイッチ２３０の発するノイズと同じく、チャージインジェクションやクロックフィードスルーに起因したノイズ成分である。また、列増幅回路４００及び４１０の増幅率が一致していることから、色選択スイッチ２０１が発したノイズは、列増幅回路４１０の出力に含まれる参照電圧接続スイッチ２３０の発するノイズと同程度の大きさで列増幅回路４００の出力に現れる。列増幅回路４１０は、列増幅回路４００の各色フィルタの画素信号の増幅率と同じ増幅率で参照電圧Ｖｒｅｆを増幅する。

時刻ｔ２から時刻ｔ３までにおいて、制御パルスΦ２がローレベルになった後に、制御パルスΦ１がハイレベルになり、水平走査パルスｐｈｓ＜０＞がハイレベルになると、水平読み出しスイッチ５１３がオンする。すると、列増幅回路４１０の出力の読み出しが開始され、列増幅回路４１０からの参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号が、クランプ容量６１０（図３）に保持される。

時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間では、水平走査パルスｐｈｓ＜１＞がハイレベルになると、水平読み出しスイッチ５０３がオンする。すると、列増幅回路４００からのＲ画素１００の色信号が差分検出器６００に入力され、参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号とＲ画素１００の色信号との差分がバッファ回路６５０（図３）を介して外部に出力される。この際、参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号とＲ画素１００の色信号とでは、列増幅回路４００及び４１０の増幅率が同じであり、参照電圧接続スイッチ２３０と色選択スイッチ２０１が発したノイズがそれぞれ含まれている。このノイズは、色選択スイッチ２０１と参照電圧接続スイッチ２３０以降の回路構成とその動作に対して相関を持っており、差分検出器６００で差分処理を行うことで、それらのノイズが打ち消され、低減する。そのため、出力端子Ｖｏｕｔには、色選択スイッチ２０１が発したノイズが低減された状態のＲ画素１００の色信号が出力される。

続いて、時刻ｔ５において、Ｒ画素１００の色信号の読み出しが終了するとともに、Ｇ画素１１０の色信号の読み出し処理が開始される。時刻ｔ５から時刻ｔ６までは、制御信号ｐｓｗ＿ｒｅｆ及びｐｃ０ｒによる列増幅回路４００及び４１０のリセット動作が追加されている点を除けば、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのＲ画素１００の色信号の動作と同様の動作がＧ画素１１０に適用される。すなわち、制御信号ｐｓｗ＿ｇ及びｐｓｗ＿ｒｅｆをハイレベルにし、色選択スイッチ２０２及び参照電圧接続スイッチ２３０をオンにし、Ｇ画素１１０の色信号を色信号入力容量３０２に入力する。ここで、時刻ｔ５において、制御信号ｐｇａｉｎ＜０＞がハイレベルになり、制御信号ｐｇａｉｎ＜１＞がローレベルになったことで、列増幅回路４００及び４１０の増幅率が容量Ｃｆ１とＣｇ、Ｃｒｅｆとの比によって決まる。

Ｃｆ１＞Ｃｆ２であり、フィードバック容量が増加したことで、Ｇ画素１１０の色信号の増幅率は上記のＲ画素１００の色信号の増幅率より低くなる。これにより、列増幅回路４００及び４１０の出力に現れる色選択スイッチ２０２と参照電圧接続スイッチ２３０が発するノイズは、Ｒ画素１００の読み出し時に比べて小さくなる。

時刻ｔ６から時刻ｔ７までにおいて、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの期間にＲ画素１００の色信号に対して行われた動作と同様の動作が、Ｇ画素１１０の色信号に対しても行われる。この時、クランプ処理に使われる参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号とＧ画素１１０の色信号は、同じ増幅率で読み出しが行われた信号である。従って、参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号に含まれる参照電圧接続スイッチ２３０が発したノイズは、Ｇ画素１１０の色信号に含まれる色選択スイッチ２０２が発したノイズと同程度の大きさとなる。

そのため、差分検出器６００で、差分処理を行うことにより、色選択スイッチ２０２が発したノイズを低減することが可能となる。その結果、ダーク時におけるＲ画素１００の色信号とＧ画素１１０の色信号との差が小さくなる。

続いて、時刻ｔ５から時刻ｔ６までにおけるＧ画素１１０の色信号に対して行われた読み出し動作と同様の動作が、時刻ｔ７から時刻ｔ８までの期間でＢ画素１２０の色信号に対しても適用される。すなわち、制御信号ｐｓｗ＿ｂ及びｐｓｗ＿ｒｅｆをハイレベルにし、色選択スイッチ２０３及び参照電圧接続スイッチ２３０をオンにし、Ｂ画素１２０の色信号を色信号入力容量３０３に入力する。その際、時刻ｔ７で、制御信号ｐｇａｉｎ＜０＞とｐｇａｉｎ＜１＞がともにハイレベルになると、列増幅回路４００及び４１０のフィードバック容量が（Ｃｆ１＋Ｃｆ２）となる。Ｒ画素１００及びＧ画素１１０の色信号読み出し時に比べ、フィードバック容量が増加したことで、列増幅回路４００及び４１０での増幅率が低減することになる。その結果、Ｂ画素１２０について、列増幅回路４００及び４１０の出力にそれぞれ現れる色選択スイッチ２０３及び参照電圧接続スイッチ２３０が発するノイズは、Ｒ画素１００及びＧ画素１１０の時に比べて小さくなる。

時刻ｔ８から時刻ｔ９までにおいて、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの期間にＧ画素１１０の色信号に対して行われた動作と同様の動作が、Ｂ画素１２０の色信号に対しても行われる。この時、クランプ処理に使われる参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号とＢ画素１２０の色信号は、同じ増幅率で読み出しが行われた信号である。従って、参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号に含まれる参照電圧接続スイッチ２３０が発したノイズは、Ｂ画素１２０の色信号に含まれる色選択スイッチ２０３が発したノイズと同程度の大きさとなる。

そのため、差分検出器６００で、差分処理を行うことにより、色選択スイッチ２０３が発したノイズを低減することが可能となる。その結果、ダーク時におけるＢ画素１２０の色信号と、Ｒ画素１００の色信号及びＧ画素１１０の色信号との差が小さくなる。

なお、時刻ｔ９で、信号の読み出しが完了する。この時、時刻ｔ２から時刻ｔ９までの期間を１水平走査期間とし、１水平走査期間中に出力端子Ｖｏｕｔから出力されるＲ画素１００、Ｇ画素１１０及びＢ画素１２０の色信号の電荷蓄積期間は、一致しているものとする。

列増幅回路４００及び４１０の増幅率の一致した色信号及び参照電圧Ｖｒｅｆを同一水平走査期間中に出力し、差分検出器６００で増幅率の一致した色信号と参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号との差分をとる。これにより、色選択スイッチ群２００の発するノイズを低減することが可能となる。その結果、ダーク時にも関わらず列増幅回路４００及び４１０の増幅率が色毎に異なるために顕著に見えていた色による信号レベルの差を低減することができ、ダーク信号取得時に暗時出力不均一性を低減した特性を得ることが可能となる。

以上、各色画素が１画素構成の実施形態で説明したが、複数のライン状の画素信号を読み出す場合のタイミングを以下簡単に説明する。図２で、増幅器４０２により増幅された信号に関し、Ｒ画素１００の信号は時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間に、Ｇ画素１１０の信号は時刻ｔ７の前の期間に、Ｂ画素１２０の信号は時刻ｔ９の前の期間に、水平走査パルスｐｈｓ＜１＞がハイレベルになる。これにより、水平読み出しスイッチ５０３がオンし、水平共通出力線７０１に順次出力される。複数の同一色信号に対して共通の参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号を使って差分処理を行うと、ライン状の画素信号に対して１回の参照電圧Ｖｒｅｆを読み出せば良いので、読み出し時間を短縮することが出来る。あるいは、１画素信号毎、複数信号毎に参照電圧Ｖｒｅｆを読み出しても良い。

また、本実施形態は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の画素を適用した場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に加えて色フィルタがないモノクロ画素が搭載されていてもよく、以降の実施形態においても同様である。

また、本実施形態では、色信号と参照電圧Ｖｒｅｆの列増幅回路４００及び４１０の増幅率は同じになるような回路構成で説明したが、これに限定されるものではない。要求される暗時出力不均一性の性能を満たすことが可能な程度に、色信号と参照電圧Ｖｒｅｆの列増幅回路４００及び４１０の増幅率を近づける回路構成及び設定でも良い。その際、色信号と参照電圧Ｖｒｅｆの列増幅回路４００及び４１０の増幅率の大小関係は一致しているものとする。例えば、Ｒ画素１００の増幅率が、Ｇ画素１１０及びＢ画素１２０の増幅率より大きい場合には、以下の処理を行う。すなわち、Ｒ画素１００の色信号とＣＤＳ（相関二重サンプリング）処理を行う参照電圧Ｖｒｅｆの増幅率も、Ｇ画素１１０及びＢ画素１２０の色信号に対してＣＤＳ処理を行う各参照電圧Ｖｒｅｆの増幅率より大きいものとする。そのため、参照電圧Ｖｒｅｆの増幅率が、暗時出力不均一性の性能を満たせれば、必ずしもＲ画素１００の増幅率と等しい必要はない。このことは、以降の実施形態においても同様である。

また、本実施形態では、参照電圧Ｖｒｅｆを用いて色選択スイッチ２０１〜２０３の発するノイズを低減したが、これに限定されるものではない。例えば、参照電圧Ｖｒｅｆとして、受光部がメタル層等で遮光されたＯＢ画素（オプティカルブラック画素）からの出力信号を参照電圧Ｖｒｅｆとして使用しても、あるいは画素のリセット電位を参照電圧Ｖｒｅｆとしても良い。すなわち、参照電圧Ｖｒｅｆは、遮光されたオプティカルブラック画素により生成されたものでもよい。

また、本実施形態における差分検出器６００は、図３に示す回路構成に限定されるものではなく、例えば、図４のような回路構成であってもよい。図４の差分検出器６００は、参照電圧を保持する参照電圧保持容量６８０と、参照電圧保持容量６８０へのサンプリングを制御する参照電圧Ｓ／Ｈスイッチ６６０と、差動増幅器６９０とによって構成される。なお、図４の差分検出器６００は、図２のタイミングチャートを適用することが可能である。また、差分検出器６００がチップ外部に設けられていても、本実施形態による効果は同様に得られる。

（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態に係る光電変換装置の構成例を示す図であり、図６は図５の光電変換装置の処理例を示すタイミングチャートである。本実施形態は、列増幅回路４００及び４１０を初期化した時の増幅器間のオフセット電圧のバラツキを低減する。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。

以下、図５の回路が図１の回路と異なる点を説明する。図５において、５００及び５１０は、列増幅回路４００及び４１０の出力信号を水平走査期間まで保持するラインメモリである。５０１は、制御パルスｐｔｓによって制御される色信号サンプルホールド制御スイッチである。第２の容量５０２は、列増幅回路４００及び４１０によって増幅された色信号及び参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号を保持しておく色信号サンプリング容量である。ラインメモリ５００内の第２の容量５０２は、列増幅回路４００により増幅された画素信号を保持するための容量である。なお、以降では、容量５０２をＣｔｓとする。５０４は、制御パルスｐｔｎによって制御されるオフセット電圧サンプルホールド制御スイッチを表わす。また、第１の容量５０５は、列増幅回路４００及び４１０のオフセット電圧を保持するオフセット電圧サンプリング容量である。ラインメモリ５００内の第１の容量５０５は、列増幅回路４００の初期化時のオフセット電圧を保持するための容量である。以降、容量５０５をＣｔｎとする。５０６は、水平走査パルスｐｈｓ＜０＞及びｐｈｓ＜１＞によって制御され、容量Ｃｔｎに保持されたオフセット電圧を水平共通出力線７０２に伝送するための水平読み出しスイッチである。水平読み出しスイッチ５０６及び５０３は、それぞれ、水平走査パルスｐｈｓ＜０＞及びｐｈｓ＜１＞により、第１の容量Ｃｔｎに保持されたオフセット電圧と第２の容量Ｃｔｓに保持された画素信号とを異なる水平共通出力線７０２及び７０１に読み出す。７０３及び７０４は、制御パルスｐｃｈｒによって制御され、水平共通出力線７０１及び７０２をリセット電圧Ｖｃｈｒにリセットする水平共通出力線リセットスイッチである。

以下、図６のタイミングチャートが図２のタイミングチャートと異なる点を説明する。図６において、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間に示されるように、制御パルスｐｔｎとｐｔｓのハイレベルによって、スイッチ５０４及び５０１がオンする。すると、列増幅回路４００及び４１０からの出力信号であるＲ画素１００の色信号と参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号は、容量５０５及び５０２に一度保持される。その後、時刻ｔ４から時刻ｔ７までの期間に、水平走査パルスｐｈｓ＜０＞及びｐｈｓ＜１＞のハイレベルによって、水平読み出しスイッチ５０３及び５０６がオンし、容量５０２及び５０５に保持された信号は水平共通出力線７０１及び７０２へ順次伝送される。この際、第１の実施形態と同様に、同時に出力されるラインメモリ５００及び５１０の容量ＣｔｓとＣｔｎに保持された信号成分の差分を取ることで、列増幅回路４００及び４１０が発するオフセット性のノイズを低減することが可能となる。Ｇ画素１１０及びＢ画素１２０の色信号においても、Ｒ画素１００と同様の動作で読み出しが行われる。

なお、本実施形態では、参照電圧Ｖｒｅｆに基づく信号と各色信号との差分処理を、チップ外部で行う構成で説明をしたが、上述したように図１の差分検出器６００のような差分処理を行う回路をチップ内に含む構成でも良い。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００Ｒ画素、１１０Ｇ画素、１２０Ｂ画素、２００色選択スイッチ群、２０１〜２０３色選択スイッチ、２３０参照電圧接続スイッチ、４００，４１０列増幅回路

Claims

異なる色フィルタを有し、光電変換により画素信号を生成する複数の画素と、
前記複数の画素の異なる色フィルタの画素信号を選択する色選択スイッチと、
前記色選択スイッチにより選択された各色フィルタの画素信号を異なる増幅率で増幅する第１の増幅回路と、
参照電圧を選択する参照電圧接続スイッチと、
前記参照電圧接続スイッチにより選択された前記参照電圧を各色フィルタ毎の異なる増幅率で増幅する第２の増幅回路と
を有することを特徴とする光電変換装置。
前記第２の増幅回路は、前記第１の増幅回路の各色フィルタの画素信号の増幅率と同じ増幅率で前記参照電圧を増幅することを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
さらに、前記第１の増幅回路により増幅された画素信号と前記第２の増幅回路により増幅された参照電圧との差分処理を行う差分検出器を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光電変換装置。
さらに、前記第１の増幅回路により増幅された画素信号と前記第２の増幅回路により増幅された参照電圧とを同じ出力線に時分割で読み出す読み出しスイッチを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
さらに、前記第１の増幅回路の初期化時のオフセット電圧を保持する第１の容量と、
前記第１の増幅回路により増幅された画素信号を保持する第２の容量とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
さらに、前記第１の容量に保持されたオフセット電圧と前記第２の容量に保持された画素信号とを異なる出力線に読み出す読み出しスイッチを有することを特徴とする請求項５記載の光電変換装置。
前記参照電圧は、遮光されたオプティカルブラック画素により生成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光電変換装置。