JP6386722B2 - 撮像素子、撮像装置及び携帯電話機 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置は主に、画像処理装置100、メモリカードやハードディスク等の記録媒体200、レンズユニット300を含む。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、撮像装置及び撮像素子1400の構成は、上述した第1の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。第2の実施形態では、隣接する比較器に入力する参照信号出力を、異なる開始レベルにする例について説明する。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。なお、撮像装置及び撮像素子1400の構成は、上述した第1の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。第3の実施形態では、隣接する比較器に入力する参照信号出力を、異なる傾きにする例について説明する。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。なお、撮像装置及び撮像素子1400の構成は、上述した第1の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。第4の実施形態では、隣接する比較器に入力する参照信号出力を、一方は増加、他方は減少する出力にした例について説明する。
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。本第5の実施形態では、第2の実施形態と同じように隣接する比較器に入力する参照信号出力を、異なる開始レベルにする際、タイミング制御部230とカウンタを繋ぐ制御線を一つにして駆動する例を示す。
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。本第6の実施形態では撮像素子1400が積層型である場合における、列AD回路の配置に関する例を示す。
図12は、本発明の第7の実施形態として、携帯電話機500の構成を示すブロック図である。第7の実施形態の携帯電話機500は、音声通話機能の他、電子メール機能や、インターネット接続機能、画像の撮影、再生機能等を有する。
Claims (14)
- 光電変換して得られた画素信号を出力する複数の画素を備え、複数の第1色の画素と複数の第2色の画素が配置された第1の画素列と、複数の前記第2色の画素と複数の第3色の画素が配置された第2の画素列からなり、前記第1の画素列と前記第2の画素列が交互に配置された画素部と、
前記画素部から前記画素信号を出力するための複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に出力された前記画素信号を出力線ごとにアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換手段と、を有する撮像素子であって、
前記アナログ・デジタル変換手段は、
時間の経過とともに信号レベルが予め決められた範囲において変化する第1のアナログ信号と、時間の経過とともに信号レベルが前記予め決められた範囲において変化し、前記第1のアナログ信号と異なる第2のアナログ信号とを生成する信号生成手段と、
前記複数の出力線の一部にそれぞれ接続され、前記出力線に出力される画素信号の信号レベルと前記第1のアナログ信号の信号レベルとを比較し、該2つの信号レベルが一致したタイミングで、一致したことを示す信号を出力する複数の第1の比較手段と、
前記複数の出力線の他の一部にそれぞれ接続され、前記出力線に出力される画素信号の信号レベルと前記第2のアナログ信号の信号レベルとを比較し、該2つの信号レベルが一致したタイミングで、一致したことを示す信号を出力する複数の第2の比較手段と、
前記第1の比較手段及び第2の比較手段にそれぞれ接続され、前記第1の比較手段または第2の比較手段からの前記一致したことを示す信号に応じて、カウントを停止する複数のカウント手段とを有し、
隣接する前記第1の画素列の一方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第1の比較手段を配置して隣接する前記第1の画素列の一方の画素から同列の出力線に他列の画素信号と混合されることなく出力される画素信号を前記第1の比較手段により前記第1のアナログ信号と比較し、隣接する前記第1の画素列の他方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第2の比較手段を配置して隣接する前記第1の画素列の他方の画素から同列の出力線に他列の画素信号と混合されることなく出力される画素信号を前記第2の比較手段により前記第2のアナログ信号と比較するように構成するとともに、
隣接する前記第2の画素列の一方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第1の比較手段を配置して隣接する前記第2の画素列の一方の画素から同列の出力線に他列の画素信号と混合されることなく出力される画素信号を前記第1の比較手段により前記第1のアナログ信号と比較し、隣接する前記第2の画素列の他方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第2の比較手段を配置して隣接する前記第2の画素列の他方の画素から同列の出力線に他列の画素信号と混合されることなく出力される画素信号を前記第2の比較手段により前記第2のアナログ信号と比較するように構成し、
前記第1のアナログ信号および前記第2のアナログ信号は、それぞれの出力開始タイミングまたは出力を開始する信号レベルが互いに異なることを特徴とする撮像素子。 - 光電変換して得られる画素信号を出力する複数の画素を備え、複数の第1色の画素と複数の第2色の画素が配置された第1の画素列と、複数の前記第2色の画素と複数の第3色の画素が配置された第2の画素列からなり、前記第1の画素列と前記第2の画素列が交互に配置された画素部と、
前記画素部から前記画素信号を出力するための複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に出力された前記画素信号を出力線ごとにアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換手段と、を有する撮像素子であって、
前記アナログ・デジタル変換手段は、
時間の経過とともに信号レベルが予め決められた範囲において変化する第1のアナログ信号と、時間の経過とともに信号レベルが前記予め決められた範囲において変化し、前記第1のアナログ信号と異なる第2のアナログ信号とを生成する信号生成手段と、
前記複数の出力線の一部にそれぞれ接続され、前記出力線に出力される画素信号の信号レベルと前記第1のアナログ信号の信号レベルとを比較し、該2つの信号レベルが一致したタイミングで、一致したことを示す信号を出力する複数の第1の比較手段と、
前記複数の出力線の他の一部にそれぞれ接続され、前記出力線に出力される画素信号の信号レベルと前記第2のアナログ信号の信号レベルとを比較し、該2つの信号レベルが一致したタイミングで、一致したことを示す信号を出力する複数の第2の比較手段と、
前記第1の比較手段及び第2の比較手段にそれぞれ接続され、前記第1の比較手段または第2の比較手段からの前記一致したことを示す信号に応じて、カウントを停止する複数のカウント手段とを有し、
隣接する前記第1の画素列の一方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第1の比較手段を配置して隣接する前記第1の画素列の一方の画素から同列の出力線に他列の画素信号と混合されることなく出力される画素信号を前記第1の比較手段により前記第1のアナログ信号と比較し、隣接する前記第1の画素列の他方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第2の比較手段を配置して隣接する前記第1の画素列の他方の画素から同列の出力線に他列の画素信号と混合されることなく出力される画素信号を前記第2の比較手段により前記第2のアナログ信号と比較するように構成するとともに、
隣接する前記第2の画素列の一方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第1の比較手段を配置して隣接する前記第2の画素列の一方の画素から同列の出力線に他列の画素信号と混合されることなく出力される画素信号を前記第1の比較手段により前記第1のアナログ信号と比較し、隣接する前記第2の画素列の他方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第2の比較手段を配置して隣接する前記第2の画素列の他方の画素から同列の出力線に他列の画素信号と混合されることなく出力される画素信号を前記第2の比較手段により前記第2のアナログ信号と比較するように構成し、
前記第1のアナログ信号および前記第2のアナログ信号は、それぞれの変化率が互いに異なることを特徴とする撮像素子。 - 光電変換して得られる画素信号を出力する複数の画素を備え、複数の第1色の画素と複数の第2色の画素が配置された第1の画素列と、複数の前記第2色の画素と複数の第3色の画素が配置された第2の画素列からなり、前記第1の画素列と前記第2の画素列が交互に配置された画素部と、
前記画素部から前記画素信号を出力するための複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に出力された前記画素信号を出力線ごとにアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換手段と、を有する撮像素子であって、
前記アナログ・デジタル変換手段は、
経過とともに信号レベルが予め決められた範囲において変化する第1のアナログ信号と、時間の経過とともに信号レベルが前記予め決められた範囲において変化し、前記第1のアナログ信号と異なる第2のアナログ信号とを生成する信号生成手段と、
前記複数の出力線の一部にそれぞれ接続され、前記出力線に出力される画素信号の信号レベルと前記第1のアナログ信号の信号レベルとを比較し、該2つの信号レベルが一致したタイミングで、一致したことを示す信号を出力する複数の第1の比較手段と、
前記複数の出力線の他の一部にそれぞれ接続され、前記出力線に出力される画素信号の信号レベルと前記第2のアナログ信号の信号レベルとを比較し、該2つの信号レベルが一致したタイミングで、一致したことを示す信号を出力する複数の第2の比較手段と、
前記第1の比較手段及び第2の比較手段にそれぞれ接続され、前記第1の比較手段または第2の比較手段からの前記一致したことを示す信号に応じて、カウントを停止する複数のカウント手段とを有し、
隣接する前記第1の画素列の一方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第1の比較手段を配置して隣接する前記第1の画素列の一方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第1の比較手段により前記第1のアナログ信号と比較し、隣接する前記第1の画素列の他方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第2の比較手段を配置して隣接する前記第1の画素列の他方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第2の比較手段により前記第2のアナログ信号と比較するように構成するとともに、
隣接する前記第2の画素列の一方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第1の比較手段を配置して隣接する前記第2の画素列の一方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第1の比較手段により前記第1のアナログ信号と比較し、隣接する前記第2の画素列の他方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第2の比較手段を配置して隣接する前記第2の画素列の他方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第2の比較手段により前記第2のアナログ信号と比較するように構成し、
前記第1のアナログ信号および前記第2のアナログ信号は、それぞれの出力開始タイミングまたは出力を開始する信号レベルが互いに異なり、
前記アナログ・デジタル変換手段によりアナログ・デジタル変換された前記第1の画素列および前記第2の画素列の各列の画素信号は、それぞれ前記撮像素子から独立して出力されることを特徴とする撮像素子。 - 光電変換して得られる画素信号を出力する複数の画素を備え、複数の第1色の画素と複数の第2色の画素が配置された第1の画素列と、複数の前記第2色の画素と複数の第3色の画素が配置された第2の画素列からなり、前記第1の画素列と前記第2の画素列が交互に配置された画素部と、
前記画素部から前記画素信号を出力するための複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に出力された前記画素信号を出力線ごとにアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換手段と、を有する撮像素子であって、
前記アナログ・デジタル変換手段は、
時間の経過とともに信号レベルが予め決められた範囲において変化する第1のアナログ信号と、時間の経過とともに信号レベルが前記予め決められた範囲において変化し、前記第1のアナログ信号と異なる第2のアナログ信号とを生成する信号生成手段と、
前記複数の出力線の一部にそれぞれ接続され、前記出力線に出力される画素信号の信号レベルと前記第1のアナログ信号の信号レベルとを比較し、該2つの信号レベルが一致したタイミングで、一致したことを示す信号を出力する複数の第1の比較手段と、
前記複数の出力線の他の一部にそれぞれ接続され、前記出力線に出力される画素信号の信号レベルと前記第2のアナログ信号の信号レベルとを比較し、該2つの信号レベルが一致したタイミングで、一致したことを示す信号を出力する複数の第2の比較手段と、
前記第1の比較手段及び第2の比較手段にそれぞれ接続され、前記第1の比較手段または第2の比較手段からの前記一致したことを示す信号に応じて、カウントを停止する複数のカウント手段とを有し、
隣接する前記第1の画素列の一方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第1の比較手段を配置して隣接する前記第1の画素列の一方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第1の比較手段により前記第1のアナログ信号と比較し、隣接する前記第1の画素列の他方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第2の比較手段を配置して隣接する前記第1の画素列の他方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第2の比較手段により前記第2のアナログ信号と比較するように構成するとともに、
隣接する前記第2の画素列の一方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第1の比較手段を配置して隣接する前記第2の画素列の一方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第1の比較手段により前記第1のアナログ信号と比較し、隣接する前記第2の画素列の他方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第2の比較手段を配置して隣接する前記第2の画素列の他方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第2の比較手段により前記第2のアナログ信号と比較するように構成し、
前記第1のアナログ信号および前記第2のアナログ信号は、それぞれの変化率が互いに異なり、
前記アナログ・デジタル変換手段によりアナログ・デジタル変換された前記第1の画素列および前記第2の画素列の各列の画素信号は、それぞれ前記撮像素子から独立して出力されることを特徴とする撮像素子。 - 光電変換して得られる画素信号を出力する複数の画素を備え、複数の第1色の画素と複数の第2色の画素が配置された第1の画素列と、複数の前記第2色の画素と複数の第3色の画素が配置された第2の画素列からなり、前記第1の画素列と前記第2の画素列が交互に配置された画素部と、
前記画素部から前記画素信号を出力するための複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に出力された前記画素信号を出力線ごとにアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換手段と、を有する撮像素子であって、
前記アナログ・デジタル変換手段は、
時間の経過とともに信号レベルが予め決められた範囲において変化する第1のアナログ信号と、時間の経過とともに信号レベルが前記予め決められた範囲において変化し、前記第1のアナログ信号と異なる第2のアナログ信号とを生成する信号生成手段と、
前記複数の出力線の一部にそれぞれ接続され、前記出力線に出力される画素信号の信号レベルと前記第1のアナログ信号の信号レベルとを比較し、該2つの信号レベルが一致したタイミングで、一致したことを示す信号を出力する複数の第1の比較手段と、
前記複数の出力線の他の一部にそれぞれ接続され、前記出力線に出力される画素信号の信号レベルと前記第2のアナログ信号の信号レベルとを比較し、該2つの信号レベルが一致したタイミングで、一致したことを示す信号を出力する複数の第2の比較手段と、
前記第1の比較手段及び第2の比較手段にそれぞれ接続され、前記第1の比較手段または第2の比較手段からの前記一致したことを示す信号に応じて、カウントを停止する複数のカウント手段とを有し、
隣接する前記第1の画素列の一方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第1の比較手段を配置して隣接する前記第1の画素列の一方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第1の比較手段により前記第1のアナログ信号と比較し、隣接する前記第1の画素列の他方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第2の比較手段を配置して隣接する前記第1の画素列の他方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第2の比較手段により前記第2のアナログ信号と比較するように構成するとともに、
隣接する前記第2の画素列の一方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第1の比較手段を配置して隣接する前記第2の画素列の一方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第1の比較手段により前記第1のアナログ信号と比較し、隣接する前記第2の画素列の他方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第2の比較手段を配置して隣接する前記第2の画素列の他方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第2の比較手段により前記第2のアナログ信号と比較するように構成し、
前記第1のアナログ信号および前記第2のアナログ信号は、それぞれの出力開始タイミングまたは出力を開始する信号レベルが互いに異なり、
前記第1の画素列および前記第2の画素列の各列の画素信号は、それぞれ各列の前記アナログ・デジタル変換手段から独立して出力されることを特徴とする撮像素子。 - 光電変換して得られる画素信号を出力する複数の画素を備え、複数の第1色の画素と複数の第2色の画素が配置された第1の画素列と、複数の前記第2色の画素と複数の第3色の画素が配置された第2の画素列からなり、前記第1の画素列と前記第2の画素列が交互に配置された画素部と、
前記画素部から前記画素信号を出力するための複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に出力された前記画素信号を出力線ごとにアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換手段とを有する撮像素子において、
前記アナログ・デジタル変換手段は、
時間の経過とともに信号レベルが予め決められた範囲において変化する第1のアナログ信号と、時間の経過とともに信号レベルが前記予め決められた範囲において変化し、前記第1のアナログ信号と異なる第2のアナログ信号とを生成する信号生成手段と、
前記複数の出力線の一部にそれぞれ接続され、前記出力線に出力される画素信号の信号レベルと前記第1のアナログ信号の信号レベルとを比較し、該2つの信号レベルが一致したタイミングで、一致したことを示す信号を出力する複数の第1の比較手段と、
前記複数の出力線の他の一部にそれぞれ接続され、前記出力線に出力される画素信号の信号レベルと前記第2のアナログ信号の信号レベルとを比較し、該2つの信号レベルが一致したタイミングで、一致したことを示す信号を出力する複数の第2の比較手段と、
前記第1の比較手段及び第2の比較手段にそれぞれ接続され、前記第1の比較手段または第2の比較手段からの前記一致したことを示す信号に応じて、カウントを停止する複数のカウント手段とを有し、
隣接する前記第1の画素列の一方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第1の比較手段を配置して隣接する前記第1の画素列の一方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第1の比較手段により前記第1のアナログ信号と比較し、隣接する前記第1の画素列の他方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第2の比較手段を配置して隣接する前記第1の画素列の他方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第2の比較手段により前記第2のアナログ信号と比較するように構成するとともに、
隣接する前記第2の画素列の一方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第1の比較手段を配置して隣接する前記第2の画素列の一方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第1の比較手段により前記第1のアナログ信号と比較し、隣接する前記第2の画素列の他方の前記アナログ・デジタル変換手段に前記第2の比較手段を配置して隣接する前記第2の画素列の他方の画素から同列の出力線に出力される画素信号を前記第2の比較手段により前記第2のアナログ信号と比較するように構成し、
前記第1のアナログ信号および前記第2のアナログ信号は、それぞれの変化率が互いに異なり、
前記第1の画素列および前記第2の画素列の各列の画素信号は、それぞれ各列の前記アナログ・デジタル変換手段から独立して出力されることを特徴とする撮像素子。 - 前記第2のアナログ信号の変化率は、前記第1のアナログ信号の変化率よりも大きいことを特徴とする請求項2、4、6のいずれか1項に記載の撮像素子。
- 前記第1のアナログ信号の変化率は信号レベルを増加させる変化率であって、前記第2のアナログ信号の変化率は信号レベルを減少させる変化率であることを特徴とする請求項2、4、6のいずれか1項に記載の撮像素子。
- 前記複数のカウント手段のうち、前記第1の比較手段に接続されたカウント手段を前記第1のアナログ信号に応じた第1の制御信号により制御し、前記第2の比較手段に接続されたカウント手段を前記第2のアナログ信号に応じた第2の制御信号により制御することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像素子。
- 前記複数のカウント手段は、各々が比較する前記第1のアナログ信号または前記第2のアナログ信号の出力開始に応じてカウントを開始することを特徴とする請求項9に記載の撮像素子。
- 前記複数のカウント手段は、前記第1のアナログ信号に応じた共通の制御信号により制御され、
前記第2の比較手段に接続された前記カウント手段のカウンタ値を、前記第2のアナログ信号に応じたカウンタ値に補正する補正手段を更に有することを特徴とする請求項1、3、5、8のいずれか1項に記載の撮像素子。 - 複数のチップが積層されて構成され、前記信号生成手段は、前記第1のアナログ信号を生成する第1の信号生成手段と、前記第2のアナログ信号を生成する第2の信号生成手段とを有し、前記画素部を第1のチップに配置し、前記第1の信号生成手段及び前記第1の比較手段と、前記第2の信号生成手段及び前記第2の比較手段の少なくとも一方を第2のチップに配置したことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の撮像素子。
- 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子から出力される画像データに所定の処理を施す画像処理部と、
前記撮像素子および前記画像処理部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子から出力される画像データに所定の処理を施す画像処理部と、
前記撮像素子および前記画像処理部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする携帯電話機。
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