JP5791338B2 - 固体撮像装置及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態による固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。画素領域10は、2次元行列状に配列された複数の画素11を有する。複数の画素11は、フォトダイオード等の光電変換手段とトランジスタとを有し、光電変換によりアナログ信号を出力する。画素11は、行毎に垂直走査回路12に接続され、垂直走査回路12からの制御信号により受光量に応じたアナログ信号を出力する。垂直出力線13は、複数の画素11の列毎に設けられ、同一の列に設けられた複数の画素11に共通に接続される。画素11から出力されたアナログ信号は、列毎に共通の垂直出力線13に出力される。垂直出力線13は、複数の画素11の列毎に配置されたアナログ信号処理部14に接続される。アナログ処理部14は、入力されたアナログ信号に対してCDS(相関二重サンプリング)や増幅等の処理を行う。アナログ信号処理部14は、単なるバッファ回路でもよいし、あるいはバッファ回路はなくてもよい。バッファ回路がない場合、CDS処理は比較器15の入力部で行われる。アナログ信号処理部14の出力端子は、比較器15の入力端子の一端に接続される。比較器15の入力端子のもう一端は、参照ランプ信号線16を介して参照ランプ生成回路17に接続される。参照ランプ生成回路17は、ランプ状に変化する参照ランプ電圧を生成する。比較器15は、参照ランプ生成回路17により生成される参照ランプ電圧と、アナログ処理部14を介して垂直出力線13から入力されるアナログ電圧とを比較する。比較器15の出力端子は、メモリ19に接続される。メモリ19は、比較器15の出力信号が反転した時点でのカウンタ18の値を保持する。カウンタ部は、カウンタ18及びメモリ19を有し、比較器15の比較開始後に比較器15の出力信号が反転するまでの時間をデジタル値としてカウントする。メモリ19に保持された値は、水平走査回路20の制御信号により水平転送線21に出力される。垂直走査回路12、参照ランプ生成回路17、カウンタ18、水平走査回路20は、それぞれタイミング制御回路22によって制御される。
本発明の第2の実施形態による固体撮像装置の構成と比較器15の例は、第1の実施形態と同じである。以下、第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点を説明する。図5は、本発明の第2の実施形態による参照ランプ生成回路17(図1)の一例を示す図である。図5の回路は、図3の回路に対して、容量44から電荷を引く第2の電流源45を追加したものである。第2の電流源45は、参照ランプ電圧Vrampの端子RAMP及びグランド電圧ノード間において、第2のスイッチ43に直列に接続される。第2の実施形態では、この第2の電流源45は、容量44から一定の割合で電荷を引くために付加しているが、容量44から電荷を引いて参照ランプ電圧Vrampをランプ開始電圧(グランド)電圧GNDまで遷移させることができればこの限りではない。
Claims (11)
- 光電変換によりアナログ信号を出力する複数の画素が2次元行列状に配列された画素領域と、
前記画素領域の列毎に設けられ、同一の前記列に設けられた複数の前記画素に共通に接続される出力線と、
電流源と、容量とを備え、ランプ状に変化する参照ランプ電圧を生成する参照ランプ生成回路と、
前記参照ランプ電圧と前記出力線のアナログ電圧とを比較する比較器と、
前記比較器の比較開始後に前記比較器の出力信号が反転するまでの時間をデジタル値としてカウントするカウンタ部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、
第1の期間に前記電流源から前記容量に電流を供給させることで、前記参照ランプ電圧をオフセット電圧まで変化させ、
前記オフセット電圧に基づいて前記比較器の入力端子をリセットし、
前記容量を放電させることで、前記参照ランプ電圧を前記オフセット電圧からランプ開始電圧にリセットさせ、
前記第1の期間よりも長い第2の期間に前記電流源から前記容量に電流を供給させることで、前記参照ランプ電圧を前記ランプ開始電圧からランプ状に変化させることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記参照ランプ電圧をオフセット電圧まで変化させる場合と、前記参照ランプ電圧を前記ランプ開始電圧からランプ状に変化させる場合とで、前記電流源から前記容量に供給する電流値が同じであることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記制御部は、前記比較器の入力端子のリセット前に、前記参照ランプ生成回路に、前記参照ランプ電圧を前記ランプ開始電圧から前記オフセット電圧に変化させることを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。
- 前記制御部は、前記比較器の入力端子のリセット前に、前記参照ランプ生成回路に、前記参照ランプ電圧をランプ終了電圧から前記オフセット電圧に変化させることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記参照ランプ生成回路は、
前記電流源及び前記容量の間に設けられる第1のスイッチと、
前記容量を放電させるための第2のスイッチとを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記容量は、一方の端子が前記第1のスイッチに接続され、他方の端子にはグランド電圧が与えられることを特徴とする請求項5記載の固体撮像装置。
- 前記参照ランプ生成回路は、前記第2のスイッチに直列に接続される第2の電流源を有することを特徴とする請求項5又は6記載の固体撮像装置。
- 前記ランプ開始電圧は、グランド電圧又は電源電圧であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- さらに、前記出力線のアナログ電圧を増幅して前記比較器に出力する増幅器を有す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。
- 光電変換によりアナログ信号を出力する複数の画素が2次元行列状に配列された画素領域と、
前記画素領域の列毎に設けられ、同一の前記列に設けられた複数の前記画素に共通に接続される出力線と、
電流源と、容量とを備え、ランプ状に変化する参照ランプ電圧を生成する参照ランプ生成回路と、
前記参照ランプ電圧と前記出力線のアナログ電圧とを比較する比較器と、
前記比較器の比較開始後に前記比較器の出力信号が反転するまでの時間をデジタル値としてカウントするカウンタ部とを有する固体撮像装置の駆動方法であって、
第1の期間に前記電流源が前記容量に電流を供給することで、前記参照ランプ電圧をオフセット電圧まで変化させるステップと、
前記オフセット電圧に基づいて前記比較器の入力端子をリセットするステップと、
前記容量を放電させることで、前記参照ランプ電圧を前記オフセット電圧からランプ開始電圧にリセットするステップと、
前記第1の期間よりも長い第2の期間に前記電流源が前記容量に電流を供給することで、前記参照ランプ電圧を前記ランプ開始電圧からランプ状に変化させるステップと
を有することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 前記参照ランプ電圧をオフセット電圧まで変化させるステップと、前記参照ランプ電圧を前記ランプ開始電圧からランプ状に変化させるステップとで、前記電流源から前記容量に供給される電流値が同じであることを特徴とする請求項10記載の固体撮像装置の駆動方法。
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