JP6004652B2 - 揚像装置及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
示されている。
よってこのような構成の場合に本発明を用いると特に効果は高い。
以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
図1に本実施例の撮像装置の全体ブロック図を示す。複数の画素101が2次元状に配されている。ここでは3行、3列の計9画素が配されているが、更に多数の画素が配されて画素アレイを構成していてもよい。
たとえばリセットトランジスタ203のゲートに非導通時の電圧として1. 5Vが供給されておりリセットトランジスタ203の閾値電圧が0.7Vであると仮定する。
VFD=VRESL2‐Vth(res) (1)
VSF=VFD−Vth(sf) (2)
が成り立つ。
VSF>VDSAT (3)
が成り立つ。
よって、
VRESL2>VDSAT+Vth(res)+Vth(sf) (4)
が成り立つ。これを文章で表現すると、VRESL2は少なくとも負荷トランジスタのオーバードライブ電圧、リセットトランジスタ203の闇値電圧、増幅トランジスタ204の閾値電圧の和以上となっているのが望ましいということになる。
示す。
時刻t5においてn行目のφSELがハイレベルからローレベルとなり、n行目のφRESがローレベルからハイレベノレへ遷移する。
期間t4−t5で列回路108等においてn行目の画素の光信号が保持される。
n+1行目においても同様の動作を期間t6−t10で行い、n+2行目においても期間t11−t14において同様の動作を行う。
この後は高飽和モード同様の動作を時刻t2 2以降で行う。
図6に実施例2のリセットトランジスタの非導通時にリセットトランジスタのゲートに電圧を供給する部分の構成を示す。ここに示さない部分に関しては実施例1と同様の構成を用いることができる。
図7に実施例3のリセットトランジスタの非導通時にリセットトランジスタのゲートに電圧を供給する部分の構成を示す。ここに示さない部分に関しては実施例1と同様の構成
を用いることができる。
本実施例の駆動パルス図を図8(a)〜(c)に示す。本実施例の実施例1との違いは、リセットトランジスタの非導通時のリセットトランジスタのゲートに供給されるパルスの波形である。つまりクリップ回路のクリップ動作が異なる。その他の構成に関しては実施例1の構成を用いることができる。これまでの実施例と同様の構成に関しては同様の符号を付し詳細な説明は省略する。
時刻t1において選択トランジスタを導通状態とする(第1ステップ)。
時刻t2において、リセットトランジスタに第1の電圧VRESL0を供給する(第2ステップ)。
時刻t3において、リセットトランジスタに第2の電圧VRESL1を供給する(第3ステップ)。
時刻t4において、リセットトランジスタに第2の電圧VRESL1が供給された状態で、転送ゲートを導通状態とする(第4ステップ)。
時刻t5において、転送ゲートを非導通状態とする(第5ステップ)。
時刻t6において、リセットトランジスタのゲートに再び第1の電圧VRESL0を供給する。このようなパルスは図6、7のような構成で実現可能である。
201 フォトダイオード
203 リセットトランジスタ
204 増幅トランジスタ
205 フローティングディフュージョン
Claims (12)
- 複数の画素を有し、各画素は、光電変換素子と、前記光電変換素子で生じた信号を増幅する増幅部と、前記光電変換素子の電荷を前記増幅部の入力ノードへ転送する転送ゲートと、を有する撮像装置であって、
前記増幅部の入力ノードにソースもしくはドレインが電気的に接続されたクリップトランジスタを有するクリップ回路を有しており、
前記クリップ回路は、
前記画素の光信号を読み出す期間のうち前記転送ゲートが前記光電変換素子の電荷の転送を開始する時刻において、前記クリップトランジスタのゲートへ第1の電圧が供給される第1の動作と、
前記画素の光信号を読み出す期間のうち前記転送ゲートが前記光電変換素子の電荷の転送を開始する時刻において、前記クリップトランジスタのゲートへ前記第1の電圧よりも高い第2の電圧が供給される第2の動作と、を切り換え可能であることを特徴とする撮像装置。 - 前記第1の動作において、前記光電変換素子の飽和電荷に相当する電荷が前記増幅部の入力ノードに転送された際に、前記クリップトランジスタはクリップ動作を行なわず、
前記第2の動作において、前記光電変換素子の飽和電荷に相当する電荷が前記増幅部の入力ノードに転送された際に、前記クリップトランジスタはクリップ動作を行なうことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記クリップ回路は、前記増幅部が光信号を読み出す期間のうち前記転送ゲートが前記光電変換素子の電荷の転送を開始する時刻において、前記クリップトランジスタのゲートへ前記第2の電圧よりも高い第3の電圧が供給される第3の動作に切り替え可能であることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記クリップ回路は、前記転送ゲートが前記光電変換素子の電荷を転送しない期間において、前記クリップトランジスタのゲートへ前記第2の電圧よりも低い電圧が供給される動作を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1の動作において、前記画素の光信号を読み出す期間のうち前記転送ゲートが前記光電変換素子の電荷の転送を終了する時刻において、前記クリップトランジスタのゲートへ前記第1の電圧が供給され、
前記第2の動作において、前記画素の光信号を読み出す期間のうち前記転送ゲートが前記光電変換素子の電荷の転送を終了する時刻において、前記クリップトランジスタのゲートへ前記第2の電圧が供給されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第2の電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給される期間は、前記転送ゲートが前記光電変換素子の電荷を前記増幅部の入力ノードへ転送する期間よりも長い期間であることを特徴とする請求項1乃至5に記載の撮像装置。
- 前記画素は更に前記増幅部からの信号を出力するための信号線と前記増幅部とを接続する選択トランジスタを有し、
前記クリップ回路は、
前記選択トランジスタが導通状態である期間中において、
前記クリップトランジスタのゲートに前記第1の電圧が供給された後、
前記転送ゲートが導通状態となり前記光電変換素子の電荷が転送されている期間において、前記クリップトランジスタのゲートに前記第2の電圧が供給され、
前記転送ゲートが非導通状態となった後に、前記クリップトランジスタのゲートに前記第1の電圧が供給されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 複数の画素を有し、各画素は、光電変換素子と、前記光電変換素子で生じた信号を増幅する増幅部と、前記増幅部の入力ノードにソースもしくはドレインが電気的に接続されたトランジスタと、前記光電変換素子の電荷を前記増幅部の入力ノードへ転送する転送ゲートと、を有する撮像装置の駆動方法であって、
前記画素の光信号を読み出す期間のうち前記転送ゲートが前記光電変換素子の電荷の転送を開始する時刻において、前記トランジスタのゲートへ第1の電圧を供給する第1の動作と、
前記画素の光信号を読み出す期間のうち前記転送ゲートが前記光電変換素子の電荷の転送を開始する時刻において、前記トランジスタのゲートへ前記第1の電圧よりも高い第2の電圧を供給する第2の動作と、を切り換えることを特徴とする撮像装置の駆動方法。 - 前記第1の電圧は、前記光電変換素子の飽和電荷に相当する電荷が前記増幅部の入力ノードに転送された際にクリップ動作を行なわない電圧であり、
前記第2の電圧は、前記光電変換素子の飽和電荷に相当する電荷が前記増幅部の入力ノードに転送された際にクリップ動作を行なう電圧であることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記増幅部からの信号を出力するための信号線と前記増幅部とを導通状態にする第1ステップと、
前記第1ステップの後に、前記トランジスタのゲートに前記第1の電圧を供給する第2ステップと、
前記第2ステップの後に、前記トランジスタのゲートに前記第2の電圧を供給する第3ステップと、
前記第3ステップの後に、前記トランジスタのゲートに前記第2の電圧が供給された状態で前記転送ゲートを導通状態とする第4ステップと、
前記第4ステップの後に、前記転送ゲートを非導通状態する第5ステップと、
前記トランジスタのゲートに前記第1の電圧を供給する第6ステップとを、この順で行うことを特徴とする請求項8または9のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記クリップ回路は、
前記画素の光信号を読み出さない期間において、前記クリップ回路は、前記クリップトランジスタのゲートに前記第2の電圧よりも高い電圧が供給される動作を行うことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記画素は更に、前記増幅部からの信号が出力するための信号線と前記増幅部とを接続する選択トランジスタを有し、
前記選択トランジスタが非導通状態である期間において、前記クリップ回路は、前記クリップトランジスタのゲートに前記第2の電圧よりも高い電圧が供給される動作を行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。
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