JP2014022774A - 読出回路、固体撮像装置及び読出回路の駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】読出回路は、増幅器(408)と、前記増幅器の出力オフセット電圧を設定するオフセット制御部(415,416)と、を有する読出回路であって、前記読出回路は第1及び第2のモードで動作し、前記第1のモードでは、前記増幅器に第1の電圧を入力した後に前記第1の電圧よりも低い第2の電圧を入力し、前記第2のモードでは、前記増幅器に第3の電圧を入力した後に前記第3の電圧よりも高い第4の電圧を入力し、前記オフセット制御部は、前記第1のモードと前記第2のモードとで、前記増幅器の出力オフセット電圧を変えることを特徴とする。
【選択図】図4
Description
図1は、本発明の第1の実施形態による読出回路の構成例を示す図である。以下、モードに応じて、入力基準電圧VC0R1とVC0R2を変えても、増幅器101によっては適切なダイナミックレンジを確保できない場合を説明する。読出回路は、クランプ手段を有する。101は増幅器、102はスイッチ、103は入力容量、104は帰還容量、105は基準電圧VC0R1とVC0R2を切り替えるスイッチである。入力容量103の容量値はC0、帰還容量104の容量値はCfである。第1のモード信号MODE1がハイレベルになると基準電圧VC0R1が増幅器101の(+)入力端子に入力され、第2のモード信号MODE2がハイレベルになると基準電圧VC0R2が増幅器101の(+)入力端子に入力される。読出回路の入力信号は、入力容量103を介して、増幅器101の(−)入力端子に入力される。読出回路の出力信号は、増幅器101の出力信号である。
図9は、本発明の第2の実施形態による読出回路407を有する固体撮像装置の構成例を示す図である。図10は図9の固体撮像装置の第1のモードの動作例を示すタイミングチャートであり、図11は図9の固体撮像装置の第2のモードの動作例を示すタイミングチャートである。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。図9の読出回路407は、図4の読出回路407に対して、説明の簡略化の為、スイッチ411,412及び入力容量410を省略している。なお、図9の固体撮像装置は、図4の固体撮像装置に対して、初期化スイッチ926が追加され、PC0R制御部416の代わりにPC0R制御部916が設けられている。
図12は、本発明の第3の実施形態による読出回路407を有する固体撮像装置の構成例を示す図である。図13は図12の固体撮像装置の第1のモードの動作例を示すタイミングチャートであり、図14は図12の固体撮像装置の第2のモードの動作例を示すタイミングチャートである。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。図12の読出回路407は、図4の読出回路407に対して、説明の簡略化の為、スイッチ411,412及び入力容量410を省略している。なお、図12の固体撮像装置は、図4の固体撮像装置に対して、容量1201及びPOFFSET制御部1202が追加されている。
図15は、本発明の第4の実施形態による読出回路407を有する固体撮像装置の構成例を示す図である。図16は図15の固体撮像装置の第1のモードの動作例を示すタイミングチャートであり、図17は図15の固体撮像装置の第2のモードの動作例を示すタイミングチャートである。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。図15の読出回路407は、図4の読出回路407に対して、説明の簡略化の為、スイッチ411,412及び入力容量410を省略している。なお、図15の固体撮像装置は、図4の固体撮像装置に対して、スイッチ1501,1503、VOFFSETの切り替え器1504、POFFSET制御部1202が追加されている。POFFSET制御部1202は、図12のPOFFSET制御部1202と同様である。PC0R制御部416は、信号PC0R及びその反転信号PC0RBを出力する。増幅器408の(+)入力端子には、入力基準電圧VC0Rが入力される。
図18は、本発明の第5の実施形態による読出回路407を有する固体撮像装置の構成例を示す図である。以下、本実施形態が第4の実施形態と異なる点を説明する。図18の読出回路407は、図4の読出回路407に対して、説明の簡略化の為に、スイッチ411,412及び入力容量410を省略している。なお、図18の固体撮像装置は、図15の固体撮像装置に対して、増幅器408の代わりに増幅器1801を設けている。増幅器1801は、(+)入力端子が無いソース接地型増幅器である。増幅器1801に(+)入力端子がない為、入力基準電圧VC0Rは無い。
Claims (14)
- 増幅器と、
前記増幅器の出力オフセット電圧を設定するオフセット制御部と、を有する読出回路であって、
前記読出回路は第1及び第2のモードで動作し、
前記第1のモードでは、前記増幅器に第1の電圧を入力した後に前記第1の電圧よりも低い第2の電圧を入力し、
前記第2のモードでは、前記増幅器に第3の電圧を入力した後に前記第3の電圧よりも高い第4の電圧を入力し、
前記オフセット制御部は、前記第1のモードと前記第2のモードとで、前記増幅器の出力オフセット電圧を変えることを特徴とする読出回路。 - 前記増幅器は、前記第1のモードでは前記第1の電圧をクランプし、前記第2のモードでは前記第3の電圧をクランプするクランプ手段を有することを特徴とする請求項1記載の読出回路。
- 前記増幅器は、差動増幅器又はソース接地型増幅器であることを特徴とする請求項1又は2記載の読出回路。
- 前記クランプ手段は、
前記増幅器の入力端子に容量結合で信号を入力する入力容量と、
前記増幅器の出力端子及び入力端子を短絡するための初期化スイッチと、
前記増幅器の出力端子及び入力端子間に設けられる帰還容量と
を有することを特徴とする請求項2記載の読出回路。 - 前記初期化スイッチは、前記第1のモードでは、前記第1の電圧が前記入力容量に入力されているときにオンし、前記第2のモードでは、前記第3の電圧が前記入力容量に入力されているときにオンすることを特徴とする請求項4記載の読出回路。
- 前記第1のモードと前記第2のモードとで、前記初期化スイッチをオンからオフに切り替えるための制御信号の遷移時間が異なることを特徴とする請求項4又は5記載の読出回路。
- 前記増幅器は、差動増幅器であり、
前記オフセット制御部は、前記第1のモードと前記第2のモードとで、前記差動増幅器の入力端子に異なる基準電圧を入力することを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の読出回路。 - 前記初期化スイッチは、複数個設けられ、前記第1のモードと前記第2のモードとで、オンする個数が異なることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の読出回路。
- 前記オフセット制御部は、前記初期化スイッチがオンしている間に、前記第1のモードと前記第2のモードとで、前記帰還容量に異なるオフセット電圧を印加することを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の読出回路。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の読出回路と、
光電変換により信号を生成する画素とを有し、
前記読出回路には、前記画素により生成された信号が入力されることを特徴とする固体撮像装置。 - さらに、前記第1のモードでは、前記第1の電圧を入力したときの前記増幅器の出力電圧と前記第2の電圧を入力したときの前記増幅器の出力電圧との差分を出力し、前記第2のモードでは、前記第3の電圧を入力したときの前記増幅器の出力電圧と前記第4の電圧を入力したときの前記増幅器の出力電圧との差分を出力する出力アンプを有することを特徴とする請求項10記載の固体撮像装置。
- 増幅器と、
前記増幅器の出力オフセット電圧を設定するオフセット制御部と、を有する読出回路の駆動方法であって、
前記読出回路は第1及び第2のモードで動作し、
前記第1のモードでは、前記増幅器に第1の電圧を入力した後に前記第1の電圧よりも低い第2の電圧を入力し、
前記第2のモードでは、前記増幅器に第3の電圧を入力した後に前記第3の電圧よりも高い第4の電圧を入力し、
前記第1のモードと前記第2のモードとで、前記増幅器の出力オフセット電圧を変えることを特徴とする読出回路の駆動方法。 - 前記増幅器は、前記第1のモードでは前記第1の電圧をクランプし、前記第2のモードでは前記第3の電圧をクランプするクランプ手段を有することを特徴とする請求項12記載の読出回路の駆動方法。
- 前記クランプ手段は、
前記増幅器の入力端子に容量結合で信号を入力する入力容量と、
前記増幅器の出力端子及び入力端子を短絡するための初期化スイッチと、
前記増幅器の出力端子及び入力端子間に設けられる帰還容量とを有し、
前記初期化スイッチがオンしている間に、前記第1のモードと前記第2のモードとで、前記帰還容量に異なるオフセット電圧を印加することを特徴とする請求項13記載の読出回路の駆動方法。
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