JP7005493B2 - 固体撮像素子および固体撮像素子の動作方法、撮像装置、並びに電子機器 - Google Patents
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Description
前記スイッチは、前記フローティング配線に接続可能な、前記所定行数毎の前記FDに対応する複数のスイッチであり、前記複数のスイッチのうち、要求される解像度に応じて、加算対象となる前記共有画素の前記スイッチが、前記フローティング配線に異なるタイミングとなるようにずれて接続される撮像装置である。
前記スイッチは、前記フローティング配線に接続可能な、前記所定行数毎の前記FDに対応する複数のスイッチであり、前記複数のスイッチのうち、要求される解像度に応じて、加算対象となる前記共有画素の前記スイッチが、前記フローティング配線に異なるタイミングとなるようにずれて接続される電子機器である。
図1を参照して、本開示のイメージセンサの構成例について説明する。図1で示されるイメージセンサ1は、所定数の画素を単位とする構造をアレイ状に配置する構成とされている。この単位は1画素でもよいし、複数画素の共有構造であってもよい。以降においては、この単位を複数画素の共有画素であるものとして説明を進めるものとする。
次に、図2を参照して、読み出し回数と消費電力との関係について説明する。図2で示されるように、イメージセンサは1フレーム内に全てのデータを読み出す必要が有り、読み出し動作を行っている間は消費電力が増大し、読み出しが終わった後のブランク期間は電力消費を抑える制御を行うことが一般的である。
従来においては、図3の点線の配線で示されるように、共有画素31のFD64間を連結するFD連結用配線71を設け、このFD連結用配線71を連結するためのスイッチ81-1乃至81-3を共有画素31の行間に配置し、必要な解像度に応じてスイッチ81のオンオフの組み合わせを変えて、読み出し回数を削減できる画素構造としている。
次に、図4を参照して、本開示のイメージセンサ1の構成例について説明する。尚、図3の構成と同一の機能を備えた構成については、同一の名称、および同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。ただし、図4においては、共有画素31は、共有画素31-121乃至31-126であり、画素回路51は、画素回路51-11乃至51-16である。また、画素回路51-11乃至51-16におけるFD64は、FD64-11乃至64-16である。すなわち、図4においては、図3における構成と同一の機能を備えた構成であっても「-」以下の符号が別途付されている。
次に、図5のタイミングチャートを参照して、図4で示される本開示のイメージセンサ1による低解像度画像を撮像するときの動作について説明する。
以上においては、加算対象となる全画素(全行)について、同時にリセット(RST)トランジスタ61をオンにして、さらに、加算対象となる全画素について、同時に転送(TRG)トランジスタをオンにすることで、デジタル信号に変換された基準電位と信号電位とを読み出す例について説明してきた。
以上においては、全画素の露光時間は一定である例について説明してきたが、HDR(High Dynamic Range)と呼ばれる、異なる露光時間の画素の組み合わせからなる共有画素31のFD64が、共通するフローティング配線101に接続される構成とするようにしてもよい。
以上においては、列ごとに独立してフローティング配線101が設けられる例について説明してきたが、列を跨いでフローティング配線を設定するようにしてもよい。
上述したイメージセンサ1は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
<固体撮像素子の使用例>
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
<1> 少なくとも1以上の画素からなる共有画素の単位で設定されるFD(フローティングディフュージョン)と、
前記共有画素単位で設定される、所定行数毎の前記FDを接続するフローティング配線と、
前記フローティング配線と、各行の前記FDとの接続、または、非接続を切り替えるスイッチとを含む
固体撮像素子。
<2> 前記スイッチは、前記フローティング配線に接続可能な、前記所定行数毎の前記FDに対応する複数のスイッチであり、前記複数のスイッチのうち、要求される解像度に応じて、加算対象となる前記スイッチが、前記フローティング配線に接続される
<1>に記載の固体撮像素子。
<3> 前記スイッチは、前記フローティング配線に接続可能な、前記所定行数毎の前記FDに対応する複数のスイッチであり、前記複数のスイッチのうち、要求される解像度に応じて、前記共有画素のうちの加算対象となる前記スイッチが、前記フローティング配線に接続にされる
<2>に記載の固体撮像素子。
<4> 前記スイッチは、前記フローティング配線に接続可能な、前記所定行数毎の前記FDに対応する複数のスイッチであり、前記複数のスイッチのうち、要求される解像度に応じて、加算対象となる前記共有画素の前記スイッチが、前記フローティング配線に同一のタイミングで接続される
<3>に記載の固体撮像素子。
<5> 前記スイッチは、前記フローティング配線に接続可能な、前記所定行数毎の前記FDに対応する複数のスイッチであり、前記複数のスイッチのうち、要求される解像度に応じて、加算対象となる前記共有画素の前記スイッチが、前記フローティング配線に異なるタイミングとなるようにずれて接続される
<3>に記載の固体撮像素子。
<6> 前記FDを介して前記共有画素の画素信号を、前記共有画素の列単位で転送する垂直信号線と、
異なる前記垂直信号線に前記画素信号を転送する、複数の、異なる列の前記フローティング配線を接続する列跨ぎフローティング配線とをさらに含む
<1>乃至<5>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<7> 前記共有画素は、ベイヤ配列の画素配列を単位とした複数の画素から構成される
<1>乃至<6>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<8> 前記共有画素は、露光時間の異なる複数の画素から構成される
<1>乃至<7>のいずれかに記載の固体撮像素子。
<9> 前記共有画素は、前記共有画素毎に、前記露光時間の異なる複数の画素を、それぞれについて同一画素数だけ含む
<8>に記載の固体撮像素子。
<10> 前記共有画素は、前記共有画素毎に、前記露光時間の異なる複数の画素から構成される
<8>に記載の固体撮像素子。
<11> 少なくとも1以上の画素からなる共有画素の単位で設定されるFD(フローティングディフュージョン)と、
前記共有画素単位で設定される、所定行数毎の前記FDを接続するフローティング配線と、
前記フローティング配線と、各行の前記FDとの接続、または、非接続を切り替えるスイッチとを含む
固体撮像素子の動作方法であって、
前記スイッチが、前記フローティング配線と、各行の前記FDとの接続、または、非接続を切り替える
固体撮像素子の動作方法。
<12> 少なくとも1以上の画素からなる共有画素の単位で設定されるFD(フローティングディフュージョン)と、
前記共有画素単位で設定される、所定行数毎の前記FDを接続するフローティング配線と、
前記フローティング配線と、各行の前記FDとの接続、または、非接続を切り替えるスイッチとを含む
撮像装置。
<13> 少なくとも1以上の画素からなる共有画素の単位で設定されるFD(フローティングディフュージョン)と、
前記共有画素単位で設定される、所定行数毎の前記FDを接続するフローティング配線と、
前記フローティング配線と、各行の前記FDとの接続、または、非接続を切り替えるスイッチとを含む
電子機器。
Claims (10)
- 少なくとも2以上の画素からなる共有画素の単位で設定されるFD(フローティングディフュージョン)と、
前記共有画素単位で設定される、所定行数毎の前記FDを接続するフローティング配線と、
前記フローティング配線と、各行の前記FDとの接続、または、非接続を切り替えるスイッチとを含み、
前記スイッチは、前記フローティング配線に接続可能な、前記所定行数毎の前記FDに対応する複数のスイッチであり、前記複数のスイッチのうち、要求される解像度に応じて、加算対象となる前記共有画素の前記スイッチが、前記フローティング配線に異なるタイミングとなるようにずれて接続される
固体撮像素子。 - 前記スイッチは、前記フローティング配線に接続可能な、前記所定行数毎の前記FDに対応する複数のスイッチであり、前記複数のスイッチのうち、要求される解像度に応じて、加算対象となる前記共有画素の前記スイッチが、前記フローティング配線に異なるタイミングとなるように行単位で所定の時間ずつずれて接続される
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記FDを介して前記共有画素の画素信号を、前記共有画素の列単位で転送する垂直信号線と、
異なる前記垂直信号線に前記画素信号を転送する、複数の、異なる列の前記フローティング配線を接続する列跨ぎフローティング配線とをさらに含む
請求項1または2に記載の固体撮像素子。 - 前記共有画素は、ベイヤ配列の画素配列を単位とした複数の画素から構成される
請求項1乃至3のいずれかに記載の固体撮像素子。 - 前記共有画素は、露光時間の異なる複数の画素から構成される
請求項1乃至4のいずれかに記載の固体撮像素子。 - 前記共有画素は、前記共有画素毎に、前記露光時間の異なる複数の画素を、それぞれについて同一画素数だけ含む
請求項5に記載の固体撮像素子。 - 前記共有画素は、前記共有画素毎に、前記露光時間の異なる複数の画素から構成される
請求項5に記載の固体撮像素子。 - 少なくとも2以上の画素からなる共有画素の単位で設定されるFD(フローティングディフュージョン)と、
前記共有画素単位で設定される、所定行数毎の前記FDを接続するフローティング配線と、
前記フローティング配線と、各行の前記FDとの接続、または、非接続を切り替えるスイッチとを含む
固体撮像素子の動作方法であって、
前記スイッチは、前記フローティング配線に接続可能な、前記所定行数毎の前記FDに対応する複数のスイッチであり、前記複数のスイッチのうち、要求される解像度に応じて、加算対象となる前記共有画素の前記スイッチが、前記フローティング配線に異なるタイミングとなるようにずれて接続される
固体撮像素子の動作方法。 - 少なくとも2以上の画素からなる共有画素の単位で設定されるFD(フローティングディフュージョン)と、
前記共有画素単位で設定される、所定行数毎の前記FDを接続するフローティング配線と、
前記フローティング配線と、各行の前記FDとの接続、または、非接続を切り替えるスイッチとを含み、
前記スイッチは、前記フローティング配線に接続可能な、前記所定行数毎の前記FDに対応する複数のスイッチであり、前記複数のスイッチのうち、要求される解像度に応じて、加算対象となる前記共有画素の前記スイッチが、前記フローティング配線に異なるタイミングとなるようにずれて接続される
撮像装置。 - 少なくとも2以上の画素からなる共有画素の単位で設定されるFD(フローティングディフュージョン)と、
前記共有画素単位で設定される、所定行数毎の前記FDを接続するフローティング配線と、
前記フローティング配線と、各行の前記FDとの接続、または、非接続を切り替えるスイッチとを含み、
前記スイッチは、前記フローティング配線に接続可能な、前記所定行数毎の前記FDに対応する複数のスイッチであり、前記複数のスイッチのうち、要求される解像度に応じて、加算対象となる前記共有画素の前記スイッチが、前記フローティング配線に異なるタイミングとなるようにずれて接続される
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