JP2019068318A - 固体撮像装置及び撮像システム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第1実施形態による固体撮像装置及びその駆動方法について、図1乃至図5を用いて説明する。
OUT1=SD1−ND2
OUT2=SD2−ND2
OUT1=SD1−ND2
OUT2=4×(SD2−ND1)
本発明の第2実施形態による固体撮像装置及びその駆動方法について、図6を用いて説明する。第1実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図6は、本実施形態による固体撮像装置の列回路の構成例を示す回路図である。
本発明の第3実施形態による固体撮像装置及びその駆動方法について、図7及び図8を用いて説明する。第1及び第2実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
本発明の第4実施形態による固体撮像装置及びその駆動方法について、図9及び図10を用いて説明する。第1乃至第3実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
OUT1=SD1−ND1a、
OUT1=SD1−ND2a、又は
OUT1=SD1−(ND1a+ND2a)/2
OUT2=SD2−ND2b
OUT1=SD1−ND1a、又は
OUT1=SD1−ND2a
OUT2=4×(SD2−ND1b)
以後の画像処理方法は、第1実施形態の場合と同様である。
本発明の第5実施形態による撮像システムについて、図11を用いて説明する。図11は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
本発明の第6実施形態による撮像システム及び移動体について、図12を用いて説明する。図12は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
12…画素
16…垂直出力線
30…列回路
32a,32b…読み出し回路
34…可変増幅回路
38…アナログ比較部
40…セレクタ
42…コンパレータ
44,46…メモリ
48…デジタル比較部
52…参照信号生成回路
54…カウンタ
70…制御回路
80…信号処理部
100…固体撮像装置
Claims (19)
- 光電変換部を各々が有する複数の画素が複数の行及び複数の列に渡って配された画素アレイ部と、
前記複数の列のうち、対応する列に配された前記画素にそれぞれ接続された複数の出力線と、
前記複数の列のうち、対応する列に配された前記出力線にそれぞれ接続された複数の列回路と、を有し、
前記複数の列回路の各々の列回路は、前記対応する列に配された前記画素に含まれる少なくとも1つの画素の光電変換部で生成された電荷に基づく1つの信号を、第1のゲインで増幅して第1の画素信号及び第2の画素信号として出力する第1のモードと、前記信号を、前記第1のゲインで増幅して第1の画素信号として出力し、前記第1のゲインより低い第2のゲインで増幅して第2の画素信号として出力する第2のモードと、で動作するように構成されている
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記各々の列回路は、それぞれ増幅率が可変である可変増幅回路を有し、
前記各々の列回路は、前記可変増幅回路の増幅率を切り替えることにより、前記信号を前記第1のゲイン又は前記第2のゲインで増幅する
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記各々の列回路は、それぞれ前記可変増幅回路の出力信号のレベルと所定の閾値レベルとを比較する比較部を更に有し、
前記各々の列回路は、
前記可変増幅回路により前記第1のゲインで増幅した前記信号のレベルが前記閾値レベルよりも小さいときは、前記第2の画素信号として出力する前記信号を前記第1のゲインで増幅し、
前記可変増幅回路により前記第1のゲインで増幅した前記信号のレベルが前記閾値レベルよりも大きいときは、前記第2の画素信号として出力する前記信号を前記第2のゲインで増幅する
ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。 - 前記各々の列回路は、それぞれ、
アナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換回路と、
前記AD変換回路から出力される前記信号のデジタル値と所定の閾値とを比較する比較部と、を更に有し、
前記各々の列回路は、
前記可変増幅回路により前記第1のゲインで増幅した前記信号のデジタル値が前記閾値よりも小さいときは、前記第2の画素信号として出力する前記信号を前記可変増幅回路により前記第1のゲインで増幅し、
前記可変増幅回路により前記第1のゲインで増幅した前記信号のデジタル値が前記閾値よりも大きいときは、前記第2の画素信号として出力する前記信号を前記可変増幅回路により前記第2のゲインで増幅する
ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。 - 前記比較部は、前記信号のデジタル値及び前記閾値を構成する複数のビットのうち一部のビットの値を比較する
ことを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。 - 前記各々の複数の列回路は、それぞれアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換回路を有し、
前記列回路は、前記AD変換回路のAD変換ゲインを切り替えることにより、前記信号を前記第1のゲイン又は前記第2のゲインで増幅する
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記各々の列回路は、それぞれ前記信号のレベルと所定の閾値レベルとを比較する比較部を更に有し、
前記各々の列回路は、
前記信号のレベルが前記閾値レベルよりも小さいときは、前記AD変換ゲインを前記第1のゲインに設定し、
前記信号のレベルが前記閾値レベルよりも大きいときは、前記AD変換ゲインを前記第2のゲインに設定する
ことを特徴とする請求項6記載の固体撮像装置。 - 前記各々の列回路は、それぞれ、
前記第1のモード及び前記第2のモードにおいて、前記第1の画素信号として出力する前記信号を前記第1のゲインで増幅する第1の読み出し回路と、
前記第1のモードにおいて、前記第2の画素信号として出力する前記信号を前記第1のゲインで増幅し、前記第2のモードにおいて、前記信号を前記第2のゲインで増幅する第2の読み出し回路と、を有する
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記各々の列回路は、前記第1の画素信号と前記第2の画素信号とを時分割で出力する
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記各々の列回路は、前記第2のモードで動作する場合に、前記第1の画素信号を出力した後に前記第2の画素信号を出力する
ことを特徴とする請求項9記載の固体撮像装置。 - 前記各々の列回路は、前記第1のモード及び前記第2のモードのうちのいずれのモードで動作したかを示すモード識別信号を出力する
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記各々の列回路は、外部からの制御信号に応じて、前記第1のモードと前記第2のモードとの切り替えを行う
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記各々の列回路は、それぞれ、前記画素のリセット電圧に基づく1つの信号を、前記第1のゲインで増幅して第1のリセット信号として出力し、前記第2のゲインで増幅して第2のリセット信号として出力するように更に構成されている
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記各々の列回路から出力される信号を処理する信号処理部を更に有し、
前記信号処理部は、
前記各々の列回路が前記第1のモードで動作している場合には、前記第1の画素信号と前記第1のリセット信号との差分を第1の出力信号として出力し、前記第2の画素信号と前記第1のリセット信号との差分を第2の出力信号として出力し、
前記各々の列回路が前記第2のモードで動作している場合には、前記第1の画素信号と前記第1のリセット信号との差分を第1の出力信号として出力し、前記第2の画素信号と前記第1のリセット信号との差分に前記第1のゲインに対する前記第2のゲインの比を乗じて第2の出力信号として出力するように構成されている
ことを特徴とする請求項13記載の固体撮像装置。 - 前記信号処理部は、
前記各々の列回路が前記第1のモードで動作している場合には、前記第1の出力信号と前記第2の出力信号に対して平均化処理を施すことにより画像信号を生成し、
前記各々の列回路が前記第2のモードで動作している場合には、前記第2の出力信号を画像信号とする
ことを特徴とする請求項14記載の固体撮像装置。 - 前記信号処理部は、前記各々の列回路が前記第1のモードで動作している場合に、前記第1の出力信号及び前記第2の出力信号の信号レベルが、前記第1のモードと前記第2のモードとが切り替わる所定の閾値レベルに近いほど、前記第2の出力信号に対する重み付けが大きくなるように前記第1の出力信号と前記第2の出力信号とを加重平均することにより、前記画像信号を生成する
ことを特徴とする請求項15記載の固体撮像装置。 - 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部と、を有し、
前記信号処理部は、
前記各々の列回路が前記第1のモードで動作している場合には、前記第1の画素信号に基づく第1の出力信号と、前記第2の画素信号に基づく第2の出力信号とを出力し、
前記各々の列回路が前記第2のモードで動作している場合には、前記第1の画素信号に基づく第1の出力信号と、前記第2の画素信号に基づく信号に前記第1のゲインに対する前記第2のゲインの比を乗じた第2の出力信号とを出力するように構成されている
ことを特徴とする撮像システム。 - 前記信号処理部は、
前記各々の列回路が前記第1のモードで動作している場合には、前記第1の出力信号と前記第2の出力信号に対して平均化処理を施すことにより画像信号を生成し、
前記各々の列回路が前記第2のモードで動作している場合には、前記第2の出力信号を画像信号とする
ことを特徴とする請求項17記載の撮像システム。 - 移動体であって、
請求項1乃至16のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の前記画素から出力される信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。
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