JP6385192B2 - 撮像装置、撮像システム及び撮像システムの駆動方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る撮像装置の一例を示したブロック図である。本実施形態の撮像装置は、複数の画素100が行列状に配列された画素アレイを有する撮像領域1と、垂直走査回路2と、列増幅部3と、水平転送部4とを有する。垂直走査回路2は、画素100のトランジスタをオン(導通状態)又はオフ(非導通状態)に制御するための制御信号を供給する。撮像領域1は、画素100からの信号を列ごとに読み出すための垂直信号線6を有する。列増幅部3は、各列の画素100からの信号を増幅する、各列の垂直信号線6に接続された増幅回路31を有する。水平転送部4は、各列の増幅器に接続されたスイッチと、該スイッチをオン又はオフに制御するための制御信号を供給する水平走査回路5と、各列の増幅回路31から出力される信号を増幅する増幅回路41を有する。増幅回路41から出力される信号は、撮像装置の外部の出力信号処理部(不図示)に入力され、アナログ/デジタル変換、入力データの補正などの処理が行われる。
S3 = S1’×a + S2’×b
ただし
a = (B−I)/(B−A)
b = 1−a
本実施形態の撮像装置について、第1の実施形態とは異なる点を中心に説明する。
本実施形態の撮像装置について、第2の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本実施形態の撮像装置について、第2の実施形態と異なる点を中心に説明する。図8は、本実施形態の撮像装置の構成を示した図である。
第1〜第4の実施形態で述べた撮像装置を撮像システムに適用した、第5の実施形態について述べる。撮像システムは撮像装置を用いて画像、動画等を取得する装置であり、その一例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダー、監視カメラなどがある。図10に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラに第1〜第4の実施形態の撮像装置を適用した場合のブロック図を示す。
4 水平転送部
100 画素
Claims (20)
- 各々が、入射光に基づく電荷を蓄積する光電変換部と、浮遊拡散部と、前記光電変換部に蓄積された電荷を前記浮遊拡散部に転送するトランジスタとを備え、リセット信号と、画像信号とを出力する、行列状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素の各々を順次選択することによって、前記複数の画素の各々から順次前記リセット信号と前記画像信号とを出力させる走査回路と、
前記画素から出力された、前記トランジスタがオン状態になり、その後オフ状態になった後の前記浮遊拡散部の電位に基づく1つの画像信号を、第1の利得及び前記第1の利得とは値が異なる第2の利得を含む複数の値の利得のそれぞれで増幅することによって得られた複数の画像信号を出力する、増幅部と、
保持回路部と
を備え、
前記走査回路が、前記複数の画素のうちの第1の画素の選択を開始してから、その次に前記複数の画素のうちの第2の画素の選択を開始するまでの期間である読み出し期間において、前記保持回路部が前記増幅部から出力される前記リセット信号を保持する回数が、前記保持回路部が前記増幅部から出力された複数の増幅された画像信号を保持する回数よりも少ない
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記増幅部は、さらに前記リセット信号を、前記第1の利得及び前記第2の利得のいずれか一方のみにより増幅することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記リセット信号を増幅する際の利得は前記第1の利得であり、前記第1の利得は、前記第2の利得よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記増幅部と前記画素とがそれぞれリセットされた後、前記増幅部は、前記リセット信号を前記第1の利得のみで増幅し、その後、前記画像信号を前記第1の利得で増幅し、その後、前記画像信号を前記第2の利得で増幅することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
- 前記増幅部のリセットが、前記増幅部の利得が前記第1の利得に設定された状態で行われ、前記増幅部がリセットされた後、前記増幅部の利得が前記第1の利得に設定されたまま前記リセット信号が増幅されることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記読み出し期間において、前記増幅部のリセットが行われる回数は1回であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記読み出し期間は、前記第1の画素がリセットされてから、前記第2の画素がリセットされるまでの期間に対応することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- リセットされた画素の出力信号であるリセット信号と、入射光に基づく出力信号である画像信号とを出力する、行列状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素の各々を順次選択することによって、前記複数の画素の各々から順次前記リセット信号と前記画像信号とを出力させる走査回路と、
前記画素から出力された1つの画像信号を、第1の利得及び前記第1の利得とは値が異なる第2の利得を含む複数の値の利得のそれぞれで増幅することによって得られた複数の画像信号を出力する、増幅部と、
前記リセット信号と、複数の値の利得で増幅して得られた複数の画像信号との各々を保持する複数の保持回路を有する水平転送部と、
を備え、
前記走査回路が、前記複数の画素のうちの第1の画素の選択を開始してから、その次に前記複数の画素のうちの第2の画素の選択を開始するまでの期間である読み出し期間において、前記増幅部から出力される前記リセット信号の個数は、前記増幅部から出力された複数の増幅された画像信号の個数よりも少なく、
前記リセット信号を保持する保持回路の個数は、前記増幅された複数の画像信号を保持する保持回路の個数よりも少ない
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記水平転送部は、前記増幅された複数の画像信号と前記増幅されたリセット信号との差に基づく信号を、前記水平転送部の出力信号として出力することを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
- 前記撮像装置は、リセット信号を出力するリファレンス画素をさらに含み、
前記増幅部は差動入力端子と差動出力端子を有する完全差動増幅器を含み、
前記完全差動増幅器の差動入力端子のうちの第1の端子には前記リファレンス画素から出力されたリセット信号が入力され、前記完全差動増幅器の差動入力端子のうちの第2の端子には前記画素から出力された画像信号が入力される
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。 - 前記撮像装置は、前記完全差動増幅器の差動出力端子から出力される差動信号をシングルエンド信号に変換して出力することを特徴とする請求項10に記載の撮像装置。
- 前記撮像装置は、前記完全差動増幅器の差動出力端子から出力される、複数の値の利得で増幅して得られた複数の画像信号を保持する複数の保持回路を有する水平転送部をさらに備え、
前記保持回路に保持された複数の画像信号は、前記水平転送部から並行して出力される
ことを特徴とする請求項10に記載の撮像装置。 - 請求項1乃至12のいずれか1項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備えることを特徴とする撮像システム。
- 前記出力信号処理部は、前記第1の利得により増幅された画像信号に対し、前記第2の利得を前記第1の利得で除算して得た利得比を乗算することを特徴とする請求項13に記載の撮像システム。
- 前記出力信号処理部は、前記第2の利得により増幅された画像信号に対し、前記第1の利得のときのオフセット成分と、前記第2の利得のときのオフセット成分との差分を用いてオフセット成分の補正を行うことを特徴とする請求項13に記載の撮像システム。
- 前記出力信号処理部は、
前記第1の利得により増幅された画像信号に対し、前記第2の利得を前記第1の利得で除算して得た利得比を乗算し、
前記第2の利得により増幅された画像信号に対し、前記第1の利得のときのオフセット成分と、前記第2の利得のときのオフセット成分との差分を用いてオフセット成分の補正を行い、
さらに、
前記出力信号処理部は、
前記画像信号に前記利得比を乗算することにより生成された信号、
前記オフセット成分の補正により生成された信号、及び
前記乗算により生成された信号と前記オフセット成分の補正により生成された信号とを重み付け平均して得た信号
のいずれか1つを前記画素の入射光量に応じて出力する
ことを特徴とする請求項13に記載の撮像システム。 - 各々が、入射光に基づく電荷を蓄積する光電変換部と、浮遊拡散部とを備え、リセット信号と、画像信号とを出力する、行列状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素の各々を順次選択することによって、前記複数の画素の各々から順次前記リセット信号と前記画像信号とを出力させる走査回路と、
前記画素から出力された、前記浮遊拡散部の電位に基づく1つの画像信号を、第1の利得及び第2の利得を含む複数の値の利得のそれぞれで増幅することによって得られた複数の画像信号を出力する、増幅部と
を備える撮像システムの駆動方法であって、
前記走査回路が、前記複数の画素のうちの第1の画素の選択を開始してから、その次に前記複数の画素のうちの第2の画素の選択を開始するまでの期間である読み出し期間において、前記増幅部のリセットを少なくとも1回行うこと、
前記読み出し期間において、前記光電変換部に蓄積された電荷を前記浮遊拡散部に転送すること、及び
前記読み出し期間において、前記増幅部のリセット信号を保持する回数よりも、前記転送の後の前記浮遊拡散部の電位に基づく1つの画像信号を前記第1の利得及び前記第2の利得のそれぞれで前記増幅部が増幅することによって前記増幅部から出力される複数の画像信号を保持する回数を多くすること
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第1の利得により増幅された画像信号に対し前記第2の利得を前記第1の利得で除算して得た利得比を乗算することをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記第2の利得により増幅された画像信号に対し、前記第1の利得のときのオフセット成分と、前記第2の利得のときのオフセット成分との差分を用いてオフセット成分の補正を行うことをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記第1の利得により増幅された画像信号に対し、前記第2の利得を前記第1の利得で除算して得た利得比を乗算すること、
前記第2の利得により増幅された画像信号に対し、前記第1の利得のときのオフセット成分と、前記第2の利得のときのオフセット成分との差分を用いてオフセット成分の補正を行うこと、及び
前記乗算により生成された信号、前記オフセット成分の補正により生成された信号、及び前記乗算により生成された信号と前記オフセット成分の補正により生成された信号とを重み付け平均して得た信号、のいずれか1つを前記画素の入射光量に応じて出力すること
をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
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