JP2019102916A - 固体撮像装置、撮像システム、および固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本実施形態における固体撮像装置のブロック図である。固体撮像装置は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサであって、画素アレイ1、増幅部2、比較部3、メモリ部4、垂直走査回路5、参照信号生成部6、カウンタ7、水平走査回路8、タイミング発生回路9、信号処理部105を備える。
続いて、第2実施形態における固体撮像装置について、第1実施形態と異なる構成を中心に説明する。図7は本実施形態における固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
続いて、第3実施形態における固体撮像装置について、第1実施形態と異なる構成を中心に説明する。図8は本実施形態における固体撮像装置のブロック図である。本実施形態において、参照信号生成部61は、2つのランプ信号生成回路を備え、変化率の異なる参照信号Vr1、Vr2を生成可能である。例えば、参照信号Vr1は傾きαを有し、参照信号Vr2は傾きαよりも急峻な傾きβを有し得る。列比較部31には参照信号生成部61から参照信号Vr1、Vr2が入力される。本実施形態においては、判定回路35からの判定信号ATTは列比較部31にフィードバック入力される。列増幅部21においては、判定信号ATTはハイレベルに固定され、増幅率は1倍に設定される(図3参照)。
続いて、第4実施形態における固体撮像装置について、第3実施形態と異なる構成を中心に説明する。図11は本実施形態における固体撮像装置のブロック図である。本実施形態において、列メモリ41は、2つのNメモリ421、422を備える。Nメモリ421は第1のN1_AD変換におけるカウント値を格納し、Nメモリ422は第2のN2_AD変換におけるカウント値を格納する。
上述の実施形態における固体撮像装置は種々の撮像システムに適用可能である。撮像システムとして、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、カメラヘッド、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星、監視カメラなどがあげられる。図13に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
図14(a)、図14(b)は、本発明の第6実施形態における車載カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム2000は、上述した実施形態の撮像装置1004を有する。撮像システム2000は、撮像装置1004により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部2030と、撮像システム2000より取得された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の算出を行う視差算出部2040を有する。また、撮像システム2000は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離計測部2050と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部2060とを有する。ここで、視差算出部2040、距離計測部2050は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部2060はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
本発明は、上述の実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
2 増幅部
3 比較部
4 メモリ部
5 垂直走査回路
6、61 参照信号生成部
7 カウンタ
9 タイミング発生回路
10 画素
11 光電変換部
35 判定回路
105 信号処理部
Claims (14)
- 光電変換部を備える画素と、
時間とともに所定の変化率で変化する参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記画素から出力された画素信号と前記参照信号との比較に基づき、前記画素信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部とを有し、
前記アナログデジタル変換部は、第1の期間において第1の画素信号を第1のデジタル信号に変換し、第1の期間の後の判定期間において第2の画素信号と所定の閾値に設定された前記参照信号との前記比較を行い、前記判定期間の後の第2の期間において前記第2の画素信号を前記判定期間における前記比較の結果に応じたゲインで前記第2の画素信号を第2のデジタル信号に変換し、
前記参照信号生成部は、前記第1の期間から前記参照信号が前記閾値に達するまで、時間に対する前記参照信号の変化の方向を変えずに前記参照信号を変化させることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記参照信号生成部は、前記第1の期間から前記参照信号が前記閾値に達するまで、前記変化率が一定となるように前記参照信号を変化させることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記参照信号生成部は、前記第1の期間の経過後から前記参照信号が前記閾値に達するまで、前記第1の期間における前記変化率よりも大きな前記変化率で前記参照信号を変化させることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の画素信号および前記第2の画素信号をアナログ増幅する増幅部をさらに備え、前記ゲインは前記増幅部におけるアナログゲインであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記第1のデジタル信号および前記第2のデジタル信号をデジタル増幅する信号処理部をさらに備え。前記ゲインは前記信号処理部におけるデジタルゲインであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記ゲインは前記参照信号の前記変化率によって定まることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記参照信号生成部は、前記変化率が異なる複数の前記参照信号を生成可能であり、
前記アナログデジタル変換部は、前記判定期間における前記比較の結果に応じて複数の前記参照信号のいずれかを用い、前記第2の画素信号を前記第2のデジタル信号に変換することを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。 - 前記参照信号生成部は、前記参照信号の前記変化率を変更可能であり、
前記アナログデジタル変換部は、前記判定期間における前記比較の結果に応じた前記変化率を有する前記参照信号を用い、前記第2の画素信号を前記第2のデジタル信号に変換することを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の画素信号は前記光電変換部のリセット時における前記画素信号であり、前記第2の画素信号は前記光電変換部の光電変換時における前記画素信号であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記アナログデジタル変換部は、前記第1の期間の前の第3の期間において、前記第1の期間における前記変化率とは異なる前記変化率の前記参照信号を用いて前記第1の画素信号を第3のデジタル信号に変換し、
前記アナログデジタル変換部は、前記第2の期間において、前記判定期間における前記比較の結果に応じて前記第1の期間における前記参照信号または前記第3の期間における前記参照信号のいずれかを用い、前記第2の画素信号を前記第2のデジタル信号に変換することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第1のデジタル信号または前記第3のデジタル信号のうち、前記第2の期間における前記変化率を有する前記参照信号を用いて変換された前記デジタル信号を選択し、選択された前記デジタル信号と前記第2のデジタル信号とを用いて相関二重サンプリングを行うことを特徴とする請求項10に記載の固体撮像装置。
- 光電変換部を備える画素と、時間とともに所定の変化率で変化する参照信号を生成する参照信号生成部と、前記画素から出力された画素信号と前記参照信号との比較に基づき、前記画素信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部とを有する固体撮像装置の駆動方法であって、
前記光電変換部のリセット時における第1の画素信号を前記画素から読み出し、
第1の期間において第1の画素信号を第1のデジタル信号に変換し、
前記光電変換部に蓄積された電荷に基づく第2の画素信号を前記画素から読み出し、
判定期間において前記第2の画素信号と所定の閾値に設定された前記参照信号との前記比較を行い、
第2の期間において前記第2の画素信号を前記判定期間における前記比較の結果に応じたゲインで前記第2の画素信号を第2のデジタル信号に変換し、
前記第1の期間から前記参照信号が前記閾値に達するまで、時間に対する前記参照信号の変化の方向を変えずに前記参照信号を変化させることを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 請求項1〜11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た画像信号を処理する信号処理装置と
を有することを特徴とする撮像システム。 - 前記画素が複数の前記光電変換部を含み、
前記信号処理装置は、前記複数の光電変換部にて生成された前記画像信号をそれぞれ処理し、前記固体撮像装置から被写体までの距離情報を取得することを特徴とする請求項13に記載の撮像システム。
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