JP5524028B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Description
以下、図面を参照しながら、本実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付し、重複する説明は必要に応じて行う。
図1乃至図5を参照して、第1の実施形態の固体撮像装置について、説明する。
図1乃至図4を用いて、第1の実施形態の固体撮像装置としてのイメージセンサの回路構成について、説明する。
図2に示されるように、画素6は、例えば、1つの光電変換素子PDと3つのスイッチ素子Tr1,Tr2,Tr3とを含んでいる。スイッチ素子Tr1,Tr2,Tr3は、電界効果トランジスタである。
フォトダイオードPDは、入射光の大きさに応じて発生した電荷(信号電荷)を蓄積する。
行選択回路2は、制御部10の制御に基づいて、行制御線RLを駆動し、共通の行制御線RLに接続された読み出し対象の複数の画素(画素アレイの行)を選択する。
図3に示されるように、参照電圧生成回路8は、例えば、オペアンプ81及び容量素子83を含んでいる。オペアンプ81と容量素子83とによって、積分回路80が形成されている。
スイッチ素子89Bがオン状態(スイッチ素子88Bがオフ状態)である場合、積分容量83からの電流(放電電流)Inは、定電流源89Aに引き込まれ、グランド端に放出される。
尚、定電流源88A,89Aの代わりに、抵抗素子が用いられてもよい。
図5を用いて、第1の実施形態のイメージセンサの動作について説明する。
このように、本実施形態のイメージセンサにおいて、リセット電圧VRSTのサンプリング後(デジタルカウント処理後)に、参照電圧VREFを初期値にリセットする場合、リセットスイッチ85がオンされずに、電流源回路82が駆動される。電流源回路82は、積分回路80に電流Inを供給する。
図5に示されるように、信号電圧VSIGに対するデジタルカウント処理後に参照電圧VREFをリセットする場合、例えば、制御信号SWrstが“H”レベルに設定され、リセットスイッチ85がオンされる。積分容量83に保持された電荷は、オンしたリセットスイッチ85によって放電される。これによって、信号電圧VSIGに対するデジタルカウント処理後において、参照電圧VREFが初期値にリセットされる。
第1の実施形態のイメージセンサは、例えば、カラム型AD変換回路4を有するイメージセンサである。本実施形態のイメージセンサにおいて、カラム型AD変換回路4は、行単位に入力された複数の画素からの画素信号VRST,VSIGに対して、CDS処理を施す。図3に示されるように、本実施形態のイメージセンサにおいて、参照電圧生成回路8は、2つの電流源88A,89Aを有する電流源回路82を含んでいる。電流源回路82が駆動しているとき、定電流源88A,89Aは、参照電圧生成回路8内の積分回路80に電流Ip,Inを供給する。
図6及び図7を参照して、第2の実施形態の固体撮像装置(例えば、イメージセンサ)について、説明する。尚、第1の実施形態と実質的に同じ構成については、共通の符号を付し、その説明は必要に応じて行う。
スイッチ素子87Bは、DCバイアス回路84とS/H回路86の容量素子87Aとの接続関係を制御する。スイッチ素子87Bのオン/オフは、制御信号SWshによって制御される。以下では、S/H回路86内のスイッチ素子87Bのことを、サンプリングスイッチ87Bともよぶ。
図8及び図9を参照して、第1及び第2の実施形態の固体撮像装置(例えば、イメージセンサ)について、説明する。尚、第1及び第2の実施形態のイメージセンサと同じ構成に関しては、共通の参照符号を付し、説明は必要に応じて行う。
但し、図8に示されるように、参照電圧VREFの電圧値を初期値から増加させた期間において、画素信号のサンプリング及びデジタルカウンタ処理が実行されてもよい。図8の動作を実行するイメージセンサにおいて、参照電圧生成回路8の回路構成は、図3又は図6に示される構成と同一でよい。
参照電圧生成回路8内の電流源回路82において、定電流源88A,89Aの駆動特性、例えば、定電流源88A,89Aの供給電流Ip,Inの大きさが、異なってもよい。
Claims (4)
- 光電変換素子をそれぞれ有する複数の画素からの基準電圧と信号電圧とに対して信号処理を施して、前記基準電圧と前記信号電圧との差分値に対応するデジタル値を出力するAD変換回路と、
前記基準電圧及び前記信号電圧と比較される参照電圧を、前記AD変換回路に出力する参照電圧生成回路と、
を具備し、
前記参照電圧生成回路は、
出力端子と第1及び第2の入力端子とを有するオペアンプと、前記オペアンプの前記第1の入力端子に接続される一端と前記オペアンプの前記出力端子に接続される他端とを有する容量素子と、を含む積分回路と、
第1の電流を前記オペアンプの前記第1の入力端子に供給する第1の電流源と、第2の電流を前記オペアンプの前記第1の入力端子から引き込む第2の電流源と、を含む電流源回路と、
前記オペアンプの前記第1の入力端子に接続される一端と前記オペアンプの前記出力端子に接続される他端とを有するスイッチ素子と、
を含み、
前記参照電圧生成回路は、
前記AD変換回路による前記参照電圧と前記基準電圧との比較によって前記基準電圧のデジタル値を得る第1のAD変換期間において、前記スイッチ素子をオフした状態で、前記電流源回路からの前記第1の電流を前記積分回路に供給し、前記参照電圧の電圧値が初期値から所定の傾きで変化する第1のパルス波形を有する前記参照電圧を生成し、
前記第1のAD変換期間の後に、前記スイッチ素子をオフした状態で、前記第2の電流を前記積分回路から前記電流源回路に引き込んで、前記参照電圧の電圧値を前記初期値に戻し、
前記AD変換回路による前記参照電圧と前記信号電圧との比較によって前記信号電圧のデジタル値を得る第2のAD変換期間において、前記スイッチ素子をオフした状態で、前記第1の電流を前記積分回路に供給し、前記参照電圧の電圧値が前記初期値から所定の傾きで変化する第2のパルス波形を有する前記参照電圧を生成し、
前記第2のAD変換期間の後、前記スイッチ素子をオン状態にし、前記参照電圧の電圧値を前記初期値に戻す、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1のパルス波形を有する前記参照電圧の出力期間の長さと前記第2の電流によって前記参照電圧の電圧値を前記初期値に戻す期間の長さとが同じであり、且つ、前記第1の電流の大きさと前記第2の電流の大きさが同じである、
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2の電流の大きさは、前記第1の電流の大きさより大きい、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記オペアンプの前記第2の入力端子にバイアス電圧を出力するバイアス回路と、
前記バイアス回路と前記オペアンプの前記第2の入力端子との間に接続されるサンプルホールド回路を、さらに具備し、
前記参照電圧生成回路が前記参照電圧を生成している期間において、前記バイアス回路は前記積分回路から電気的に分離され、前記サンプルホールド回路が保持した前記バイアス電圧が、前記オペアンプの前記第2の入力端子に出力される、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
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