JP2018019425A - 撮像装置、撮像システム、撮像装置の駆動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1(a)は本実施例の撮像装置の構成を示す図である。
本実施例の撮像装置について、実施例1と異なる点を中心に説明する。
本実施例の撮像装置について、実施例2と異なる点を中心に説明する。
ΔV=VR/(2^N)
となる。図7(b)は、(N−2)ビットの分解能の場合である。ADC期間中のカウント数は2^(N−2)、ランプ信号の1カウント当たりの変換量ΔVは、
ΔV=VR/(2^(N−2))
となる。したがって、ADC期間中のカウント数はNビットのAD変換に比べて1/4となる。よって、カウント数とランプ信号の1カウント当たりの変換量を制御することで、ADC期間を短くできる。カウント信号の周波数を制御する場合も、同様にADC期間を調整できる。また、Read期間についても、分解能によって読出すデータ数が変わるので、ADC期間と同様に調整される。例えばパラレル/シリアル変換を行ったデジタル信号を垂直出力線500で伝送する場合、比較部107の分解能を減らすことで、Read期間を短くできる。図7(c)は、ADC期間を調整した例として、Gain期間がADC期間に比べて2倍程度となる静止画動作タイミングである。図7(c)は、Read期間についても、比較部107の分解能の減少に合わせて、ADC期間と同程度の長さとなる形態である。
本実施例について、実施例3と異なる点を中心に説明する。単位セル1000の構成は、図6(a)と同様である。
本実施例の撮像装置について、実施例4と異なる点を中心に説明する。本実施例では、特許請求の範囲に示した第1の回路は、増幅部120−1,120−2のそれぞれに相当する。また、特許請求の範囲に示した第2の回路は、比較部107に相当する。
本実施例の撮像装置について、実施例4と異なる点を中心に説明する。本実施例では、特許請求の範囲に示した第1の回路は、比較部107−1、107−2のそれぞれに相当する。特許請求の範囲に示した第2の回路は増幅部120に相当する。
本実施例の撮像装置について、実施例5と異なる点を中心に説明する。
図11は、実施例1〜実施例7のいずれかの撮像装置を有する撮像システムである。
101 画素出力回路
107 比較部
400 垂直制御回路
1000 単位セル
Claims (15)
- 単位セルを複数含む画素アレイを有する撮像装置であって、
前記単位セルは、
入射する電磁波に基づくアナログ信号を出力する複数の変換部と、
前記複数の変換部から出力されたアナログ信号を保持する複数の第1の信号保持部と、前記複数の第1の信号保持部で保持された前記アナログ信号を保持する2以上の第2の信号保持部と、を備えた第1の回路と、
前記2以上の第2の信号保持部が保持した前記アナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換部である第2の回路と、を有し、
第1の変換部から出力された前記アナログ信号を保持する一方の前記第2の信号保持部と、第2の変換部から出力された前記アナログ信号を保持する他方の前記第2の信号保持部とが、前記第2の回路に対して並列に接続されており、
前記他方の第2の信号保持部が前記アナログ信号を保持している状態で、前記第2の回路は、前記一方の第2の信号保持部で保持していた前記アナログ信号をデジタル信号に変換し、
前記一方の第2の信号保持部で保持されていた前記アナログ信号を前記デジタル信号に変換した後に、前記第2の回路は、前記他方の第2の信号保持部で保持されていた前記アナログ信号をデジタル信号に変換し、
前記一方の第2の信号保持部で保持していた前記アナログ信号のAD変換期間および前記他方の第2の信号保持部で保持していた前記アナログ信号のAD変換期間が、前記複数の第1の信号保持部のそれぞれの動作期間であるサンプルホールド期間よりも短く、前記単位セルにおいて、前記複数の第1の信号保持部が、前記第2の回路よりも多く設けられていることを特徴とする撮像装置。 - 前記第2の回路は、前記アナログ信号と時間に依存して電位が変化する参照信号との比較を行う比較部を有し、
前記比較部が、前記比較の結果を示す比較結果信号を生成し、
前記デジタル信号は、クロック信号を計数したカウント信号を前記比較結果信号の信号値の変化したタイミングに基づいて生成した信号であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記複数の変換部と前記第1の回路を電気的に接続する複数の第1のスイッチと、前記第1の回路と前記第2の回路を電気的に接続する複数の第2のスイッチとが設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
- 前記複数の第1のスイッチをオンにすることにより、前記第1の回路に前記アナログ信号を出力し、
前記複数の第2のスイッチをオンすることにより、前記第1の回路に保持された前記アナログ信号を前記第2の回路に入力することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 前記単位セルにおいて、前記アナログ信号を増幅して出力する複数の増幅部を有し、前記複数の増幅部は、前記第1の回路と前記第2の回路の間に設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記デジタル信号は、クロック信号を計数したカウント信号を前記比較結果信号の信号値の変化したタイミングに基づいて生成した信号であり、
前記増幅部の動作期間は、前記増幅部に前記アナログ信号が与えられてから、前記比較部に与えられる前記参照信号の電位の変化を開始するまでの期間であることを特徴とする請求項5または6に記載の撮像装置。 - 前記単位セルにおいて、前記複数の第1の信号保持部が設けられている数は、前記複数の変換部が設けられている数に対して1倍以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記撮像装置はさらに、
前記変換部と前記第2の回路に電位を供給するバイアス線と、
前記複数の単位セルの各々から前記デジタル信号が順次出力される出力線と、を有し、前記バイアス線は、前記単位セルの有する前記複数の変換部同士の間に配置され
前記出力線は、前記複数の単位セル同士の間に配置されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記単位セルの有する前記複数の変換部が、2行2列で配された前記変換部であって、前記第2の回路が、前記複数の変換部の行と行の間であり、かつ列と列との間の領域に配置されていることを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の撮像装置と、
前記撮像装置が出力する信号を処理して画像を生成する出力信号処理部と、
を有することを特徴とする撮像システム。 - 単位セルを複数含む画素アレイを有する撮像装置であって、
前記単位セルは、
各々が入射する電磁波に基づく電気信号を出力する複数の変換部と、
各々が前記電気信号を保持する信号保持部である第1の回路と、
各々が前記信号保持部が保持した前記電気信号を処理する信号処理部である第2の回路と、を有するとともに、前記電気信号に基づくデジタル信号を出力し、
前記第1の回路と前記第2の回路の一方が処理した信号を、前記第1の回路と前記第2の回路の他方が処理し、
前記第2の回路の動作期間が前記第1の回路の動作期間よりも短く、
前記単位セルにおいて、前記第1の回路が、前記第2の回路よりも多く設けられており、前記信号処理部が、前記電気信号と時間に依存して電位が変化する参照信号との比較を行う比較部であって、
前記比較部が、前記比較の結果を示す比較結果信号を生成し、
前記デジタル信号は、クロック信号を計数したカウント信号を前記比較結果信号の信号値の変化したタイミングに基づいて生成した信号であり、
前記比較部に入力される前記電気信号の入力レンジの振幅がVR、前記デジタル信号のビット数がNであり、
前記増幅部の動作期間が、前記増幅部への前記電気信号の出力を開始してから、前記増幅部の設定された増幅率によって計算される前記増幅部の理想の出力値に対する、前記増幅部の出力値のずれDIFが以下の式を満たすようになるまでの期間であることを特徴とする撮像装置。
- 単位セルを複数含む画素アレイを有する撮像装置であって、
前記単位セルは、
各々が入射する電磁波に基づく電気信号を出力する複数の変換部と、
各々が前記電気信号を保持する信号保持部である第1の回路と、
各々が前記信号保持部が保持した前記電気信号を処理する信号処理部である第2の回路と、を有するとともに、前記電気信号に基づくデジタル信号を出力し、
前記第1の回路と前記第2の回路の一方が処理した信号を、前記第1の回路と前記第2の回路の他方が処理し、
前記第2の回路の動作期間が前記第1の回路の動作期間よりも短く、
前記単位セルにおいて、前記第1の回路が、前記第2の回路よりも多く設けられており、
前記変換部と前記信号処理部に電位を供給するバイアス線と、
前記複数の単位セルの各々から前記デジタル信号が順次出力される出力線と、を有し、前記バイアス線は、前記単位セルの有する前記複数の変換部同士の間に配置され前記出力線は、前記複数の単位セル同士の間に配置されていることを特徴とする撮像装置。 - 前記単位セルの有する前記複数の変換部が、2行2列で配された前記変換部であって、前記信号処理部が、前記複数の変換部の行と行の間であり、かつ列と列との間の領域に配置されていることを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。
- 単位セルを複数含む画素アレイを有する撮像装置であって、
前記単位セルは、
入射する電磁波に基づくアナログ信号を出力する複数の変換部と、
前記アナログ信号に基づく信号を保持する信号保持部である第1の回路と、前記第1の回路が保持した前記アナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換部である第2の回路と、
前記第1の回路と前記第2の回路の間に設けられている前記アナログ信号を増幅して出力する複数の増幅部を有し、
前記第2の回路の動作期間であるAD変換期間が、前記第1の回路の動作期間であるサンプルホールド期間よりも短く、
前記単位セルにおいて、前記第1の回路が、前記第2の回路よりも多く設けられており、
前記単位セルにおいて、前記第1の回路が設けられている数は、前記複数の変換部が設けられている数に対して1倍以上であり、
前記比較部に入力される前記アナログ信号の入力レンジの振幅がVR、前記デジタル信号のビット数がNであり、
前記増幅部の動作期間が、前記増幅部への前記アナログ信号の出力を開始してから、前記増幅部の設定された増幅率によって計算される前記増幅部の理想の出力値に対する、前記増幅部の出力値のずれDIFが以下の式を満たすようになるまでの期間であることを特徴とする撮像装置。
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