JP6362096B2 - 固体撮像装置、撮像システム及び固体撮像装置の駆動方法 - 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図である。固体撮像装置は、CMOSプロセス等によって同一基板上に形成されている。複数の画素101は、行列状に配列されており、転送制御線102等によって各行の画素101の駆動を制御する。垂直走査回路107は、行方向に走査する信号をパルス信号出力回路106に供給する。パルス信号出力回路106は、転送制御線102等の信号を制御する。画素101は、光電変換により信号を生成し、各列の画素出力読み出し線103を介して、列アンプ104に信号を出力する。列アンプ104は、信号を増幅する。ノイズ除去回路105は、列アンプ104の出力信号に対して、ノイズ除去するための構成の少なくとも一部を含む。
図6は、本発明の第2の実施形態による固体撮像装置の駆動方法を示すシーケンス図である。本実施形態は、スタンバイ状態から信号レベル判定までは、第1の実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、判定部108の判定結果の出力信号を、直ちに、パルス信号出力回路106のローレベル電圧VTXLの切り換えにフィードバックしている点が異なる。パルス信号出力回路106は、判定部108が判定した行より後に駆動する行のローレベル電圧VTXLを直ちに切り換える。これにより、後の行の画素101のダメージが大きくなる条件であるVTXL=−1.4Vで駆動される期間を短くし、焼きつきダメージを第1の実施形態よりも軽減することができる。
図7は、本発明の第3の実施形態による固体撮像装置の構成例を示す図である。本実施形態(図7)が第1の実施形態(図1)と異なるのは、判定部108が列アンプ104の後に挿入されている点である。本実施形態の他の構成要素の動作は、第1の実施形態のものと変わらない。以下、本実施形態が第1の実施形態と異なる点を説明する。各列の判定部108は、列アンプ104の出力信号と基準電圧線109の基準電圧とを比較し、第1の実施形態と同様に、列アンプ104の出力信号が高輝度の信号である場合にはハイレベル信号を出力する。また、各列の判定部108は、列アンプ104の出力信号が低輝度の信号である場合にはローレベル信号を出力する。本実施形態では、列アンプ104が画素出力読み出し線103の画素信号を増幅するため、判定部108は精度の高い判定を行うことができる。なお、基準電圧線109には、上記の増幅した画素信号と比較するための基準電圧が供給される。本実施形態の固体撮像装置の駆動方法は、第1の実施形態のものと同じである。以上のように、本実施形態は、判定部108の挿入位置を変更しても、第1の実施形態と同様に、焼きつきを低減できる。
図8は、本発明の第4の実施形態による固体撮像装置の構成例を示す図である。本実施形態(図8)は、第1の実施形態(図1)に対して、列アンプ104、ノイズ除去回路105及び判定部108の代わりに、各列に列ADコンバータ405を設けたものである。列ADコンバータ405は、コンパレータ408及びカウンタラッチ404を有する。以下、本実施形態が第1の実施形態と異なる点を説明する。
図9は、本発明の第5の実施形態による固体撮像装置及び画像処理装置の構成例を示す図である。CMOSイメージセンサIC510は固体撮像装置であり、画像処理IC511は画像処理装置である。CMOSイメージセンサIC510及び画像処理IC511は、異なる基板上に形成された別々のICチップである。CMOSイメージセンサIC510は、図1の固体撮像装置に対して、垂直走査回路107の代わりに垂直デコーダ回路507を設けたものである。ノイズ除去回路105によりノイズ除去された画素信号は信号蓄積部508に保持され、水平走査回路509によって順次読み出し出力される。以下、本実施形態が第1の実施形態と異なる点を説明する。画像処理IC511は、イメージセンサIC510から入力した画像信号を画像処理し、垂直デコーダ回路507に制御信号を出力する。垂直デコーダ回路507は、任意の画素行を選択することができる。
図11は、本発明の第6の実施形態による画素の構成例を示す回路図である。以下、本実施形態が第1の実施形態と異なる点を説明する。画素101、201、301は、図1の行列状の複数の画素101のうちの3行の画素を示す。画素101は、フォトダイオード110と、転送トランジスタ111と、リセットトランジスタ112と、増幅トランジスタ113と、選択トランジスタ114と、フローティングディフュージョン117とを有する。画素201は、フォトダイオード210と、転送トランジスタ211と、リセットトランジスタ212と、増幅トランジスタ213と、選択トランジスタ214と、フローティングディフュージョン217とを有する。画素301は、フォトダイオード310と、転送トランジスタ311と、リセットトランジスタ312と、増幅トランジスタ313と、選択トランジスタ314と、フローティングディフュージョン317とを有する。
図12は、本発明の第7の実施形態による撮像システムの構成例を示す図である。撮像システム800は、例えば、光学部810、固体撮像装置820、映像信号処理部830、記録・通信部840、タイミング制御部850、システム制御部860、及び再生・表示部870を含む。固体撮像装置820は、第1〜第6の実施形態の固体撮像装置が用いられる。
Claims (11)
- 光を電荷に変換する光電変換部及び前記光電変換部の電荷を転送する転送トランジスタを有する画素と、
前記転送トランジスタをオンさせるためのオン電圧及び前記転送トランジスタをオフさせるためのオフ電圧を前記転送トランジスタに選択的に供給するパルス信号出力回路とを有し、
前記パルス信号出力回路は、前記画素の出力信号を基に、前記オフ電圧を2値以上のうちから1つを供給し、
前記パルス信号出力回路は、前記画素の出力信号の輝度が閾値より小さい場合には第1のオフ電圧を供給し、前記画素の出力信号の輝度が閾値より大きい場合には第2のオフ電圧を供給し、
前記第2のオフ電圧は、前記オン電圧及び前記第1のオフ電圧の間の電圧であることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記画素は、行列状に複数設けられ、
前記パルス信号出力回路は、同じ行の前記画素内の前記転送トランジスタに、共通のオン電圧及びオフ電圧を供給し、
前記パルス信号出力回路は、一の行の前記画素の出力信号のうちで輝度が閾値より大きい前記画素の出力信号がない場合には前記一の行に隣接する別の一の行の選択時に前記第1のオフ電圧を供給し、前記一の行の前記画素の出力信号のうちで輝度が閾値より大きい前記画素の出力信号がある場合には前記別の一の行の選択時に前記第2のオフ電圧を供給することを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記画素は、行列状に複数設けられ、
前記パルス信号出力回路は、同じ行の前記画素内の前記転送トランジスタに、共通のオン電圧及びオフ電圧を供給し、
前記パルス信号出力回路は、一のフレームの前記画素の出力信号のうちで輝度が閾値より大きい前記画素の出力信号がない場合には前記一のフレームに引き続くフレームのすべての行の画素に前記第1のオフ電圧を供給し、前記一のフレームの前記画素の出力信号のうちで輝度が閾値より大きい前記画素の出力信号がある場合には前記引き続くフレームのすべての行の画素に前記第2のオフ電圧を供給することを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記画素は、複数設けられ、
前記パルス信号出力回路は、前記複数の画素の出力信号の平均値を基に、前記オフ電圧を2値以上のうちから1つを供給することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記画素は、前記転送トランジスタにより転送された電荷に応じた電圧を出力する増幅トランジスタ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。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置に光を結像させる光学部と
を有することを特徴とする撮像システム。 - 光を電荷に変換する光電変換部及び前記光電変換部の電荷を転送する転送トランジスタを有する画素を有し、
前記転送トランジスタをオンさせるためのオン電圧及び前記転送トランジスタをオフさせるためのオフ電圧を前記転送トランジスタに選択的に供給する固体撮像装置の駆動方法であって、
前記画素の出力信号を基に、前記オフ電圧を2値以上のうちから1つを供給し、
前記画素の出力信号の輝度が閾値より小さい場合には第1のオフ電圧を供給し、前記画素の出力信号の輝度が閾値より大きい場合には第2のオフ電圧を供給し、
前記第2のオフ電圧は、前記オン電圧及び前記第1のオフ電圧の間の電圧であることを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 前記画素は、行列状に複数設けられ、
同じ行の前記画素内の前記転送トランジスタに、共通のオン電圧及びオフ電圧を供給し、
一の行の前記画素の出力信号のうちで輝度が閾値より大きい前記画素の出力信号がない場合には前記一の行に隣接する別の一の行の選択時に前記第1のオフ電圧を供給し、前記一の行の前記画素の出力信号のうちで輝度が閾値より大きい前記画素の出力信号がある場合には前記別の一の行の選択時に前記第2のオフ電圧を供給することを特徴とする請求項7記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記画素は、行列状に複数設けられ、
同じ行の前記画素内の前記転送トランジスタに、共通のオン電圧及びオフ電圧を供給し、
一のフレームの前記画素の出力信号のうちで輝度が閾値より大きい前記画素の出力信号がない場合には前記一のフレームに引き続くフレームのすべての行の画素に前記第1のオフ電圧を供給し、前記一のフレームの前記画素の出力信号のうちで輝度が閾値より大きい前記画素の出力信号がある場合には前記引き続くフレームのすべての行の画素に前記第2のオフ電圧を供給することを特徴とする請求項7記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記画素は、複数設けられ、
前記複数の画素の出力信号の平均値を基に、前記オフ電圧を2値以上のうちから1つを供給することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 前記画素は、前記転送トランジスタにより転送された電荷に応じた電圧を出力する増幅トランジスタを有することを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の固体撮像装置の駆動方法。
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