JP4054839B1 - 光電変換装置およびそれを用いた撮像システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光電変換装置は、光電変換素子を有する画素が複数配された画素部と、画素からの信号が転送される複数のブロック配線と、ブロック配線からの信号を共通信号線へ転送する第2の転送スイッチと、それらを駆動させる駆動回路部と、を有する。そして、ブロック配線は、ブロック配線をリセット電位に設定するリセット手段を有する。
【選択図】 図1
Description
第1の実施形態について、図1を用いて、詳細な構成を説明する。図1は、図6における画素部101から読み出し部102aを経て出力端子107aまでの経路を示している。符号aは省略している。
本実施形態の光電変換装置は、第1の実施形態と比べて各ブロック配線および共通信号線が2本の組となっている構成が異なる。この構成によって、ノイズ成分が抑制された信号を得ることが可能となり、高品質な画像を得ることが可能となる。更に、複数の共通信号線の組118および119を有することにより1組の共通信号線に接続されるブロック配線、スイッチの数が削減できるため、共通信号線の容量は更に低減される。同様に、ブロック配線の組114から117を有することにより各ブロック配線の容量が低減される。従って、第1の実施形態に比べて更なる高速読み出しが可能となる。
本実施形態においては、第2の実施形態に比べて共通信号線にリセット手段を多く有している。図3に構成を示す。図1では共通信号線に一箇所のみ設けられていたが、共通信号線の増幅器105に近接する端部と、これとは逆側の端部にそれぞれ設けられている。このような構成によって、第2の実施形態に比べて、よりリセット動作を容易に行うことが可能となり、高速に信号読み出しを行うことが可能となる。特に、共通信号線ごとに複数のリセット手段が離れて配置されていることで、高速なリセットが可能となる。
本実施形態においては上述した実施形態と比較して、リセット手段に用いるスイッチの駆動力を更に規定したものである。第1の実施形態を例にスイッチの駆動力について説明する。図7は読み出し部102から出力端子107までの概念図である。ブロック配線112および共通信号線111は容量CHBおよびCHにてしめしている。スイッチには、オン時の抵抗R、Rrを示している。簡単のため、CT=CHB=CHと仮定すると、ラインメモリ108から共通信号線111まで信号を読み出す時の時定数は調和平均をとると(CT//(CHB+CH))×R=(2/3)CT×Rである。リセットのための時間はCHB×Rr=CH×Rr=CT×Rrとなる。高速に読み出すために、信号の読み出しとリセットとを同程度の時間で行う場合には、Rr=(2/3)Rとなる。従って、リセット手段のスイッチのオン抵抗は信号を転送するためのスイッチよりも小さいオン抵抗のスイッチであればよいことが分かる。これは第1の実施形態に限らず全ての実施形態に適用可能である。
本実施形態においては、画素からブロック配線までの構成の例を示す。画素は上述したような構成である。画素126から、電荷保持部をリセットトランジスタによって基準電位に設定した際(リセット動作時)の電位に基づく信号(ノイズ信号)が垂直信号線127に出力される。さらに、画素126から、画像を形成する信号となる、光電変換素子から転送された電荷に基づく信号(ノイズ信号が重畳された光信号)が垂直信号線127に出力される。垂直信号線127には、ソースフォロワ回路の一部を構成する定電流源が設けられている(不図示)。その後、ノイズ信号および電荷に基づく信号はアンプ125の前段のクランプ容量により差動処理されノイズ信号が抑制された信号を得ることができる。その後、画素のノイズが抑制された信号は各垂直信号線127に配された増幅部(アンプ)125にて増幅され、MOSFET128を介してラインメモリ108に保持される。ラインメモリがアンプに対して二つ設けられているのはアンプのオフセットを抑制するための差動処理を行うためである。
本発明の信号検出装置を用いた例として、撮像システムに適用した場合を述べる。信号検出装置は、光を検出する光電変換素子を有する光電変換装置であり、撮像システムの一例としてデジタルスチルカメラに用いた場合を、図8を用いて説明する。他の撮像システムには、デジタルカムコーダなどが挙げられる。
102 読み出し部(容量部)
103 駆動回路部
104 駆動回路部
105 増幅回路部
106 共通信号線部
107 出力端子
108 ラインメモリ(容量)
109 読み出しスイッチ
110 ブロック配線部
112〜117 ブロック配線
118、119 共通信号線
120、121、123、124 スイッチ
122 リセット手段
Claims (7)
- 2次元に配された光電変換素子と、
前記光電変換素子の信号が出力される複数の垂直信号線と、
前記垂直信号線に出力された信号を保持する信号保持部と、
前記信号保持部の信号が出力される水平信号線と、
複数の前記信号保持部を1つのブロックとし、該ブロックを複数有し、同一のブロックに含まれる前記信号保持部からの信号がそれぞれ読み出される複数のブロック配線と、
前記複数のブロック配線に読み出された信号をそれぞれ前記水平信号線に転送するための複数のスイッチと、を有し、
前記ブロック配線の電位をリセットするリセット手段を、複数のブロック配線に設けることを特徴とする光電変換装置。 - 前記リセット手段は全てのブロック配線に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。
- 前記ブロック配線は、第1のブロック配線と第2のブロック配線とを有し、
前記水平信号線は、第1の水平信号線と第2の水平信号線とを有し、
前記第1の水平信号線へ前記第1のブロック配線からの信号が転送され、
前記第2の水平信号線へ前記第2のブロック配線からの信号が転送されることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の光電変換装置。 - 前記水平信号線をリセット電位に設定するリセット手段が前記水平信号線に設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 前記リセット手段はMOSトランジスタからなることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 前記リセット手段のMOSトランジスタは、前記複数のスイッチに比べて、オン時の抵抗が小さいことを特徴とする請求項5に記載の光電変換装置。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置から出力される画像信号を処理する画像処理部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。
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