JP6053398B2 - 撮像装置の駆動方法、撮像システムの駆動方法、撮像装置、撮像システム - Google Patents
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Description
前記第2の入力端子には、時間に依存して電位が第1の方向に変化する参照信号が与えられ、前記比較回路は、前記第1の入力端子の電位と前記第2の入力端子の電位と、を比較した結果を示す比較結果信号を出力し、前記アナログデジタル変換部が、AD変換によって、リセットされた前記第1の入力端子の電位に基づく第1のデジタル信号を生成する工程と、前記アナログデジタル変換部が、AD変換によって、前記第1の画素の前記光電変換信号に基づく電位が与えられた前記第1の入力端子の電位に基づいて第2のデジタル信号を生成する工程と、前記アナログデジタル変換部が、AD変換によって、前記第2の画素の前記光電変換信号に基づく電位が与えられた前記第1の入力端子の電位に基づいて第3のデジタル信号を生成する工程と、前記撮像装置が、前記第1のデジタル信号と、前記第2のデジタル信号と、前記第3のデジタル信号のそれぞれを前記信号処理部に出力する工程と、前記信号処理部が、前記第2のデジタル信号と前記第1のデジタル信号との差である第1の差を得る工程と、前記信号処理部が、前記第3のデジタル信号と、前記第1の差を得る工程で用いた前記第1のデジタル信号との差である第2の差を得る工程とを有し、前記アナログデジタル変換部は、前記第1のデジタル信号と前記第2のデジタル信号と前記第3のデジタル信号とを前記比較結果信号に基づいて生成し、前記リセットされた前記第1の入力端子の電位は、前記第2の入力端子に第1の電位の前記参照信号が入力された状態において、前記比較回路をリセットすることによって生じる電位であって、前記第1のデジタル信号と、前記第2のデジタル信号と、前記第3のデジタル信号とを生成するそれぞれのAD変換において、前記第1の方向とは反対の方向である第2の方向に、前記第1の電位から変化させた第2の電位から、前記参照信号の電位が時間に依存して前記第1の方向に変化することを特徴とする撮像システムの駆動方法である。
以下、図面を参照しながら本実施例の撮像装置について説明する。
本実施例の撮像装置について、実施例1の撮像装置と異なる点を中心に説明する。
本実施例の撮像装置について実施例2と異なる点を中心に説明する。
これまで実施例1〜3で述べた撮像装置を撮像システムに適用した場合の実施例について述べる。撮像システムとして、デジタルスチルカメラやデジタルカムコーダーや監視カメラなどがあげられる。図11に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラに撮像装置を適用した場合のブロック図を示す。図11において、撮像システムは被写体の光学像を撮像装置154に結像させるレンズ152、レンズ152の保護のためのバリア151、レンズ152を通った光量を可変にするための絞り153を有する。また、撮像システムは撮像装置154より出力される出力信号の処理を行う信号処理部155を有する。
2 垂直出力電流源
3 垂直出力線
4 比較回路
5 ランプ信号出力回路
6 メモリ
7 カウンタ回路
8 水平走査回路
9 垂直走査回路
10 信号処理回路
12 AD変換部
Claims (16)
- 入射光に基づく光電変換信号を各々が出力する複数の画素と、
アナログデジタル変換部とを有し、
前記複数の画素が第1の画素と第2の画素とを有し、
前記アナログデジタル変換部が第1の入力端子と第2の入力端子とを有する比較回路を有する撮像装置の駆動方法であって、
前記第1の入力端子には、前記光電変換信号に基づく電位が与えられ、
前記第2の入力端子には、時間に依存して電位が第1の方向に変化する参照信号が与えられ、
前記比較回路は、前記第1の入力端子の電位と前記第2の入力端子の電位とを比較した結果を示す比較結果信号を出力し、
前記アナログデジタル変換部が、AD変換によって、リセットされた前記第1の入力端子の電位に基づく第1のデジタル信号を生成する工程と、
前記アナログデジタル変換部が、AD変換によって、前記第1の画素の前記光電変換信号に基づく電位が与えられた前記第1の入力端子の電位に基づいて第2のデジタル信号を生成する工程と、
前記アナログデジタル変換部が、AD変換によって、前記第2の画素の前記光電変換信号に基づく電位が与えられた前記第1の入力端子の電位に基づいて第3のデジタル信号を生成する工程と、
前記撮像装置が、前記第2のデジタル信号と前記第1のデジタル信号との差である第1の差を得る工程と、
前記撮像装置が、前記第3のデジタル信号と、前記第1の差を得る工程で用いた前記第1のデジタル信号との差である第2の差を得る工程とを有し、
前記アナログデジタル変換部は、前記第1のデジタル信号と前記第2のデジタル信号と前記第3のデジタル信号とを前記比較結果信号に基づいて生成し、
前記リセットされた前記第1の入力端子の電位は、前記第2の入力端子に第1の電位の前記参照信号が入力された状態において、前記比較回路をリセットすることによって生じる電位であって、
前記第1のデジタル信号と、前記第2のデジタル信号と、前記第3のデジタル信号とを生成するそれぞれのAD変換において、前記第1の方向とは反対の方向である第2の方向に、前記第1の電位から変化させた第2の電位から、前記参照信号の電位が時間に依存して前記第1の方向に変化することを特徴とする撮像装置の駆動方法。 - 第1のフレーム期間に、前記光電変換信号を前記第1の画素と前記第2の画素の各々に出力させ、
前記アナログデジタル変換部が、前記第1のフレーム期間に対応する前記光電変換信号の各々をデジタル信号に変換し、
第2のフレーム期間に、前記光電変換信号を前記第1の画素と前記第2の画素の各々に出力させ、
前記アナログデジタル変換部が、前記第2のフレーム期間に対応する前記光電変換信号の各々をデジタル信号に変換し、
前記第1のフレーム期間に対応する前記第1の差と前記第2の差と、前記第2のフレーム期間に対応する前記第1の差と前記第2の差との生成に、共通の前記第1のデジタル信号を用いる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。 - 各々が、前記アナログデジタル変換部が生成した前記複数の画素の各々の第1のフレーム期間の前記光電変換信号に各々が基づく複数のデジタル信号の各々と前記第1のデジタル信号との差である、複数の第5の差を生成し、
各々が、前記アナログデジタル変換部が生成した前記複数の画素の各々の第2のフレーム期間の前記光電変換信号に各々が基づく複数のデジタル信号と、前記複数の第5の差の生成に用いた前記第1のデジタル信号との差を生成する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。 - 前記複数の画素は、前記画素が複数行に設けられたものであり、
前記撮像装置はさらに前記複数の画素を行ごとに走査する垂直走査回路を有し、
前記第1のフレーム期間および前記第2のフレーム期間の各々は、前記垂直走査回路が前記複数の画素の行ごとの順次走査を開始してから、前記複数の画素の行ごとの順次走査を終了し、次に前記垂直走査回路が前記複数の画素の行ごとの順次走査を開始するまでの期間であることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記撮像装置はさらに垂直走査回路を有し、
前記複数の画素は、前記画素が複数行に設けられたものであり、
前記第1の画素と前記第2の画素は互いに異なる行に配され、
前記アナログデジタル変換部が、前記第1のデジタル信号を生成した後、
前記垂直走査回路が前記第1の画素が配された行と、前記第2の画素が配された行とを順次走査して、前記第1の画素と前記第2の画素の各々から前記光電変換信号を順次出力させ、
前記アナログデジタル変換部が前記第2のデジタル信号を生成する工程と、前記アナログデジタル変換部が前記第3のデジタル信号を生成する工程との間に、前記第1のデジタル信号の生成が挟まれない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。 - 前記撮像装置は前記画素と前記第1の入力端子との間の電気的経路に容量素子を有し、
前記画素はさらにノイズ信号を出力し、前記容量素子が前記ノイズ信号を保持する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。 - 前記容量素子と前記第1の入力端子との間の電気的経路に増幅部が設けられ、
前記増幅部と前記第1の入力端子との間の電気的経路に、第2の容量素子が設けられ、
前記容量素子は、前記増幅部と前記第2の容量素子とを順に介して前記第1の入力端子に接続され、
前記増幅部は前記光電変換信号を増幅した信号を前記第2の容量素子を介して前記第1の入力端子に出力することを特徴とする請求項6に記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記容量素子と前記第2の容量素子のそれぞれの電荷のリセットを行い、前記容量素子と前記第2の容量素子とのそれぞれの前記リセットを解除した後、前記第1のデジタル信号を生成する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。
- 前記第1のデジタル信号の生成を複数回行うことによって複数の前記第1のデジタル信号を生成し、前記第1の差と前記第2の差の生成に用いる前記第1のデジタル信号として、前記複数の第1のデジタル信号の平均の信号を用いることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
- 同一の前記画素が複数の前記ノイズ信号を出力し、前記同一の画素が前記複数のノイズ信号のそれぞれを出力する都度、前記アナログデジタル変換部が前記第1のデジタル信号の生成をそれぞれ行って複数の前記第1のデジタル信号を生成し、
前記第1の差と前記第2の差の生成に用いる前記第1のデジタル信号として、前記複数の第1のデジタル信号の平均の信号を用いることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記複数の画素が複数行に渡って配され、
前記複数行の複数の画素の走査によって、前記複数の画素が前記ノイズ信号を出力するのに応じて前記アナログデジタル変換部が複数の前記第1のデジタル信号の生成を行い、
前記第1の差と前記第2の差の生成に用いる前記第1のデジタル信号として、前記複数の第1のデジタル信号の平均の信号を用いることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記第1の差と前記第2の差の生成に用いる前記第1のデジタル信号として、前記第1のデジタル信号の代わりに前記第1のデジタル信号を補正したデジタル信号を用いることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の撮像装置の駆動方法。
- 前記撮像装置は複数の前記アナログデジタル変換部を有し、
前記複数の画素が行列状に設けられ、
各列の前記複数の画素が、前記複数のアナログデジタル変換部の各々に、前記光電変換信号を出力し、
同一の前記アナログデジタル変換部が生成した前記第2のデジタル信号と前記第3のデジタル信号のそれぞれと、前記第1のデジタル信号と、の差をそれぞれ得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。 - 撮像装置と、信号処理部と、アナログデジタル変換部と、を有する撮像システムの駆動方法であって、
前記撮像装置は、入射光に基づく光電変換信号を各々が出力する複数の画素を備え、前記複数の画素が第1の画素と第2の画素とを有し、
前記アナログデジタル変換部は、第1の入力端子と第2の入力端子とを有する比較回路を有し、
前記駆動方法は、
前記第1の入力端子には、前記光電変換信号に基づく電位が与えられ、
前記第2の入力端子には、時間に依存して電位が第1の方向に変化する参照信号が与えられ、
前記比較回路は、前記第1の入力端子の電位と前記第2の入力端子の電位と、を比較した結果を示す比較結果信号を出力し、
前記アナログデジタル変換部が、AD変換によって、リセットされた前記第1の入力端子の電位に基づく第1のデジタル信号を生成する工程と、
前記アナログデジタル変換部が、AD変換によって、前記第1の画素の前記光電変換信号に基づく電位が与えられた前記第1の入力端子の電位に基づいて第2のデジタル信号を生成する工程と、
前記アナログデジタル変換部が、AD変換によって、前記第2の画素の前記光電変換信号に基づく電位が与えられた前記第1の入力端子の電位に基づいて第3のデジタル信号を生成する工程と、
前記撮像装置が、前記第1のデジタル信号と、前記第2のデジタル信号と、前記第3のデジタル信号のそれぞれを前記信号処理部に出力する工程と、
前記信号処理部が、前記第2のデジタル信号と前記第1のデジタル信号との差である第1の差を得る工程と、
前記信号処理部が、前記第3のデジタル信号と、前記第1の差を得る工程で用いた前記第1のデジタル信号との差である第2の差を得る工程とを有し、
前記アナログデジタル変換部は、前記第1のデジタル信号と前記第2のデジタル信号と前記第3のデジタル信号とを前記比較結果信号に基づいて生成し、
前記リセットされた前記第1の入力端子の電位は、前記第2の入力端子に第1の電位の前記参照信号が入力された状態において、前記比較回路をリセットすることによって生じる電位であって、
前記第1のデジタル信号と、前記第2のデジタル信号と、前記第3のデジタル信号とを生成するそれぞれのAD変換において、前記第1の方向とは反対の方向である第2の方向に、前記第1の電位から変化させた第2の電位から、前記参照信号の電位が時間に依存して前記第1の方向に変化することを特徴とする撮像システムの駆動方法。 - 入射光に基づく光電変換信号を各々が出力する複数の画素と、
第1の入力端子と第2の入力端子とを有する比較回路を有するアナログデジタル変換部とを有する撮像装置であって、
前記複数の画素は第1の画素と第2の画素とを有し、
時間に依存して電位が第1の方向に変化する参照信号を前記第2の入力端子に供給する参照信号出力部と、
前記アナログデジタル変換部に、リセットされた前記第1の入力端子の電位に基づく第1のデジタル信号を生成させ、前記アナログデジタル変換部に、AD変換によって、前記第1の画素の前記光電変換信号に基づく電位が与えられた前記第1の入力端子の電位に基づいて第2のデジタル信号を生成させ、前記アナログデジタル変換部に、AD変換によって、前記第2の画素の前記光電変換信号に基づく電位が与えられた前記第1の入力端子の電位に基づいて第3のデジタル信号を生成させる制御部と、
前記第2のデジタル信号と前記第1のデジタル信号との差である第1の差を得るとともに、前記第3のデジタル信号と、前記第1の差を得るために用いた前記第1のデジタル信号との差である第2の差を得る差分信号生成部とを前記撮像装置はさらに備え、
前記比較回路は、前記第1の入力端子の電位と前記第2の入力端子の電位とを比較した結果を示す比較結果信号を出力し、
前記アナログデジタル変換部は、前記第1のデジタル信号と前記第2のデジタル信号と前記第3のデジタル信号とを前記比較結果信号に基づいて生成し、
前記リセットされた前記第1の入力端子の電位は、前記第2の入力端子に第1の電位の前記参照信号が入力された状態において、前記比較回路をリセットすることによって生じる電位であって、
前記第1のデジタル信号と、前記第2のデジタル信号と、前記第3のデジタル信号とを生成するそれぞれのAD変換において、前記第1の方向とは反対の方向である第2の方向に、前記第1の電位から変化させた第2の電位から、前記参照信号の電位が時間に依存して前記第1の方向に変化することを特徴とする撮像装置。 - 撮像装置を有する撮像システムであって、
前記撮像装置は、入射光に基づく光電変換信号を各々が出力する複数の画素と、第1の入力端子と第2の入力端子とを有する比較回路を有するアナログデジタル変換部とを備え、
前記複数の画素は第1の画素と第2の画素とを有し、
時間に依存して電位が第1の方向に変化する参照信号を前記第2の入力端子に供給する参照信号出力部と、
前記アナログデジタル変換部に、リセットされた前記第1の入力端子の電位に基づく第1のデジタル信号を生成させ、前記アナログデジタル変換部に、AD変換によって、前記第1の画素の前記光電変換信号に基づく電位が与えられた前記第1の入力端子の電位に基づいて第2のデジタル信号を生成させ、前記アナログデジタル変換部に、AD変換によって、前記第2の画素の前記光電変換信号に基づく電位が与えられた前記第1の入力端子の電位に基づいて第3のデジタル信号を生成させる制御部と、
前記第2のデジタル信号と前記第1のデジタル信号との差である第1の差を得るとともに、前記第3のデジタル信号と、前記第1の差を得るために用いた前記第1のデジタル信号との差である第2の差を得る信号処理部とを前記撮像システムはさらに有し、
前記比較回路は、前記第1の入力端子の電位と前記第2の入力端子の電位とを比較した結果を示す比較結果信号を出力し、
前記アナログデジタル変換部は、前記第1のデジタル信号と前記第2のデジタル信号と前記第3のデジタル信号とを前記比較結果信号に基づいて生成し、
前記リセットされた前記第1の入力端子の電位は、前記第2の入力端子に第1の電位の前記参照信号が入力された状態において、前記比較回路をリセットすることによって生じる電位であって、
前記第1のデジタル信号と、前記第2のデジタル信号と、前記第3のデジタル信号とを生成するそれぞれのAD変換において、前記第1の方向とは反対の方向である第2の方向に、前記第1の電位から変化させた第2の電位から、前記参照信号の電位が時間に依存して前記第1の方向に変化することを特徴とする撮像システム。
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