JP6021626B2 - 撮像装置の駆動方法、撮像装置、撮像システム - Google Patents
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Description
以下、図面を参照しながら本実施例の撮像装置を説明する。
この場合は、補正後のデジタル信号で“10”の1つがミスコードとなる。一方、デジタルゲインが1.5倍の場合には、補正前のデジタル信号の信号値が先の1.1倍の場合と同様であった場合に、補正後に出力されるデジタル信号の信号値は“9”、“10”、“12”、“13”、“15”、“16”となる。この場合は補正後のデジタル信号で“11”、“14”の2つがミスコードとなる。このように、補正係数の増加に従ってミスコードが生じやすくなる。また、補正係数の増加に従って、量子化誤差にもゲインが掛かるため、誤差が大きくなりやすい。このように、デジタル信号の補正では、補正係数の増加に伴って、ミスコードが生じたり、量子化誤差が大きくなったりし、AD変換精度の低下が生じる。よって、基準電位VRFの補正と、デジタル信号の補正とをバランスよく組み合わせることが好ましい。基準電位VRFの補正によるAD変換のリニアリティの向上は、デジタル信号の補正に比して、補正係数を大きくすることができる一方、補正の精度が低い。従って、本実施例では、まず基準電位VRFを補正値αに基づいて補正する粗調整を行った後、デジタル信号を補正値αに基づいて補正する微調整を行っている。これにより、デジタル信号の補正を行わず、基準電位VRFのみを補正する場合に比して、基準電位供給回路310の回路の複雑化を低減し、回路規模の増加を抑制できるとともに、AD変換のリニアリティを向上することができる。
画素信号は増幅器入力容量C10を介してアンプ106に与えられる。アンプ106の出力ノードと入力ノードは帰還容量Cbを介して電気的に接続されている。また、増幅器105は、帰還容量Cbの一方のノードと他方のノードの電荷をリセットするスイッチ107を有する。増幅器105をリセットした時に出力される電位とは、スイッチ107を導通させている時に出力される電位である。
図面を参照しながら、実施例1とは異なる点を中心に本実施例を説明する。
実施例1、実施例2では、AD変換部260を逐次比較型のAD変換部として動作させてデジタル信号の上位ビットの信号値を決定していた。また、AD変換部260をランプ型のAD変換部として動作させてデジタル信号の下位ビットの信号値を決定していた。本実施例は、デジタル信号の上位ビットの信号値を、AD変換部260をランプ型のAD変換部として動作させて決定する。そして、デジタル信号の下位ビットの信号値を、AD変換部260を逐次比較型のAD変換部として動作させて決定する。
図7(b)は、実施例1、実施例2、実施例3の撮像装置を有する撮像システムである。
101 垂直走査回路
105 増幅器
114 スイッチ
210 比較入力部
220 比較器
230 制御回路
240 カウンタ
250 メモリ
300 テスト信号供給回路
310 基準電位供給回路
320 ランプ信号供給回路
400 タイミングジェネレータ
410 信号処理回路
500 水平走査回路
Claims (16)
- 画素信号を出力する画素と、
前記画素信号に基づく信号と参照信号とを比較して比較結果信号を出力する比較器を含み、前記画素信号をデジタル信号に変換するAD変換部と、を有する撮像装置の駆動方法であって、
前記AD変換部を、逐次比較型とランプ型の一方のAD変換回路として動作させて、前記画素信号に基づくデジタル信号の上位ビットの信号値を決定する第1の動作と、
前記第1の動作の後に、前記AD変換部を、前記逐次比較型と前記ランプ型の他方のAD変換回路として動作させて、前記画素信号に基づく前記デジタル信号の下位ビットの信号値を決定する第2の動作と、
第1のランプ信号と比較信号との比較の結果として前記比較器から出力される第1の比較結果信号に基づいて、前記AD変換部が生成する第1のデジタル信号、および、前記第1のランプ信号とは異なる電位から電位の変化を開始する第2のランプ信号と前記比較信号との比較の結果として前記比較器から出力される第2の比較結果信号に基づいて、前記AD変換部が生成する第2のデジタル信号に基づいて補正値を生成する補正値生成動作と、
前記逐次比較型のAD変換回路としての動作に用いる基準電位を前記補正値に基づいて補正する第1の補正動作と、
前記画素信号に基づく前記デジタル信号を前記補正値に基づいて補正する第2の補正動作と、を行うことを特徴とする撮像装置の駆動方法。 - 前記撮像装置は、各々が前記画素を有する複数の画素列と、各々が前記画素列の各々に対応して設けられた複数の前記AD変換部と、を有し、
前記複数のAD変換部の各々の前記補正値から平均値を得て、前記平均値に基づいて、前記第1の補正動作と前記第2の補正動作と、を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記比較信号は前記基準電位に基づく信号であり、
補正した前記基準電位に基づく第2の比較信号と前記第1のランプ信号とに基づいて第3のデジタル信号を生成し、
前記第2の比較信号と前記第2のランプ信号とに基づいて第4のデジタル信号を生成し、
前記第3のデジタル信号と前記第4のデジタル信号とに基づいて第2の補正値を生成し、
前記第2の補正動作に用いる前記補正値が前記第2の補正値であることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記第2の補正動作を、前記AD変換部が生成するデジタル信号の最小値から最大値の範囲において、1つの前記補正値で行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
- 前記AD変換部が、前記逐次比較型のAD変換回路として動作して、前記画素信号に基づくデジタル信号の、複数のビットを有する上位ビットの信号値を決定し、
前記AD変換部が、前記ランプ型のAD変換回路として動作して、前記画素信号に基づく前記デジタル信号の下位ビットの信号値を決定し、
前記第1のランプ信号が電位の変化を開始する電位と、前記第2のランプ信号が電位の変化を開始する電位と、の電位差が、
前記上位ビットのうちの最下位ビットの信号値の差に対応する電位差であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記AD変換部の前記ランプ型のAD変換回路としての動作で前記比較器に与えるランプ信号を補正しないことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
- 前記比較器は一のノードと、他のノードとを有し、
前記比較器は、前記一のノードと前記他のノードとの電位を比較し、
前記撮像装置は、前記比較器の前記一のノードに前記画素信号とテスト信号のいずれかを与え、
前記比較器の前記他のノードに前記第1のランプ信号と前記第2のランプ信号とを順に与えることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記テスト信号の信号値が、前記画素の出力するノイズ信号の信号値に基づくことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置の駆動方法。
- 前記撮像装置はさらに、オプティカルブラック画素を有し、
前記テスト信号の信号値が、前記オプティカルブラック画素が出力する信号の信号値に基づくことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記撮像装置はさらにリファレンス画素を有し、
前記テスト信号の信号値が、前記リファレンス画素の出力する信号の信号値に基づくことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記撮像装置は、さらに前記画素信号が与えられる入力ノードを有する増幅器を有し、
前記増幅器は前記画素信号にゲインを掛けて前記比較器に信号を出力し、
前記テスト信号の信号値が、リセットされた前記入力ノードの電位に基づいて前記増幅器が出力する信号の信号値に基づくことを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記AD変換部は、複数の容量値を有する信号供給回路をさらに有し、
前記複数の容量値のうちの第1の容量値と前記基準電位とに基づいて、前記信号供給回路が前記第1のランプ信号を前記比較器に与え、
前記第1の容量値とは容量値の異なる第2の容量値と前記基準電位とに基づいて、前記信号供給回路が前記第2のランプ信号を前記比較器に与えることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記第1のデジタル信号と前記第2のデジタル信号との差に基づいて、前記補正値を生成することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
- 画素信号を出力する画素と、
前記画素信号に基づく信号と参照信号とを比較して比較結果信号を出力する比較器を含み、前記画素信号をデジタル信号に変換するAD変換部と、
信号処理回路と、を有し、
前記AD変換部は、逐次比較型とランプ型の一方のAD変換回路として動作することにより、前記画素信号に基づくデジタル信号の上位ビットの信号値を決定し、
前記上位ビットの信号値を決定した後に、前記AD変換部は、前記逐次比較型と前記ランプ型の他方のAD変換回路として動作することにより、前記画素信号に基づく前記デジタル信号の下位ビットの信号値を決定し、
第1のランプ信号と比較信号との比較の結果として前記比較器から出力される第1の比較結果信号に基づいて、前記AD変換部は第1のデジタル信号を生成し、
前記第1のランプ信号とは異なる電位から電位の変化を開始する第2のランプ信号と前記比較信号との比較の結果として前記比較器から出力される第2の比較結果信号に基づいて、前記AD変換部は第2のデジタル信号を生成し、
前記信号処理回路が、
前記第1のデジタル信号と前記第2のデジタル信号とに基づいて補正値を生成する回路と、
前記逐次比較型のAD変換回路としての動作に用いる基準電位を、前記補正値に基づいて補正する第1の補正動作、および、前記画素信号を変換した前記デジタル信号を前記補正値に基づいて補正する第2の補正動作を行う回路と、を含む、
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項14に記載の撮像装置と、前記撮像装置から出力される信号を処理する出力信号処理部と、を有することを特徴とする撮像システム。
- 画素信号を出力する画素と、
前記画素信号に基づく信号と参照信号とを比較して比較結果信号を出力する比較器を含み、前記画素信号をデジタル信号に変換するAD変換部と、
信号処理回路と、を有し、
前記AD変換部は、逐次比較型とランプ型の一方のAD変換回路として動作することにより、前記画素信号に基づくデジタル信号の上位ビットの信号値を決定し、
前記上位ビットの信号値を決定した後に、前記AD変換部は、前記逐次比較型と前記ランプ型の他方のAD変換回路として動作することにより、前記画素信号に基づく前記デジタル信号の下位ビットの信号値を決定し、
第1のランプ信号と比較信号との比較の結果として前記比較器から出力される第1の比較結果信号に基づいて、前記AD変換部は第1のデジタル信号を生成し、
前記第1のランプ信号とは異なる電位から電位の変化を開始する第2のランプ信号と前記比較信号との比較の結果として前記比較器から出力される第2の比較結果信号に基づいて、前記AD変換部は第2のデジタル信号を生成し、
前記信号処理回路が、
前記第1のデジタル信号と前記第2のデジタル信号とに基づいて補正値を生成する回路と、
前記逐次比較型のAD変換回路としての動作に用いる基準電位を、前記補正値に基づいて補正する第1の補正動作、および、前記画素信号を変換した前記デジタル信号を前記補正値に基づいて補正する第2の補正動作を行う回路と、を含む、
ことを特徴とする撮像システム。
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