JP7225209B2 - ピクセルレベルの背景光減算 - Google Patents
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Description
α=arctan((x1-x3)/(x2-x4))…(1)
d=C*α/(2*π*f)…(2)
電荷の量=C326(C322+C326)*(VDR-VFDO)…(3)
電荷の量=C326(C322+C326)*(VDR)…(4)
電荷の量=C326(C322+C326)*(VDR-VFDO)…(5)
V=q*N/(C326+C344+Cp0)…(6)
ΔV=[C326/344/(C326/344+C322/340)]*[q*N/(Cp0+2C326/344)]…(7)
本明細書で説明されるプロセス、システム、方法、発見的方法などに関して、このようなプロセスなどのステップは特定の順序に従って発生するものとして説明されているが、このようなプロセスは、本明細書で説明される順序以外の順序で実行される説明されたステップで実施することができることを理解されたい。さらに、特定のステップを同時に実行することができること、他のステップを追加することができること、または本明細書で説明される特定のステップを省略することができることを理解されたい。言い換えれば、本明細書のプロセスの説明は、特定の例を説明する目的で提供されており、特許請求の範囲を限定するように解釈されるべきではない。
Claims (21)
- 背景光と、変調光源によって生成され、物体から反射された復調光の組合せを受信するフォトダイオードと、
一方が、前記フォトダイオードに接続された第1のノードに接続され、他方が第2のノードに接続されたオーバーフローゲートトランジスタと、
前記フォトダイオードからの信号を処理する2つのタップと
を備え、
前記フォトダイオードは、
受信された前記背景光に基づいて背景信号を積分し、
前記背景光と前記復調光の前記組合せに基づいて合成信号を積分する
ように構成され、
前記2つのタップの各タップは、
積分された前記背景信号を保存し、
浮遊拡散部から前記背景信号を減算し、
前記浮遊拡散部で積分された前記合成信号を保存し、
前記浮遊拡散部からの前記背景信号の減算、および前記浮遊拡散部で積分された前記合成信号の保存に基づいて復調信号を生成する
ように構成される2つのタップと
を備える、
ピクセル回路。 - 共通リセット電圧を供給するように構成された共通リセット電圧供給部と、
前記共通リセット電圧供給部および前記第2のノードに電気的に接続されたCMRトランジスタと
をさらに備え、
前記2つのタップの前記各タップは、保存された前記背景信号から前記浮遊拡散部を分離するようにさらに構成される、
請求項1に記載のピクセル回路。 - 前記オーバーフローゲートトランジスタは、前記第2のノードに電気的に接続され、前記2つのタップの前記各タップは、
選択ラインに電気的に接続された選択トランジスタと、
タップドレイン電圧を供給するように構成されたタップドレイン電圧供給部と、
前記選択トランジスタ、前記タップドレイン電圧供給部、および浮遊拡散ノードに電気的に接続された増幅トランジスタと、
前記浮遊拡散ノードおよび前記第1のノードに電気的に接続された浮遊拡散トランジスタと、
前記浮遊拡散ノードおよびシャーシグランドに電気的に接続された浮遊拡散コンデンサと、
前記浮遊拡散ノードおよび注入ノードに電気的に接続された注入スイッチと、
前記第2のノードおよび前記注入ノードに電気的に接続された注入コンデンサと、
リセット電圧を供給するように構成されたリセット電圧供給部と、
前記リセット電圧供給部および前記注入ノードに電気的に接続されたリセットスイッチと
を含み、
前記浮遊拡散部は、前記浮遊拡散コンデンサと、前記浮遊拡散ノードとを備える、
請求項2に記載のピクセル回路。 - 前記各タップによって保存された前記背景信号は、前記注入コンデンサおよび前記注入ノードに保存され、積分された前記背景信号を保存するために、前記2つのタップの前記各タップは、前記オーバーフローゲートトランジスタを介して前記フォトダイオードから積分された前記背景信号を受信するように構成され、その間前記CMRトランジスタおよび前記注入スイッチは、オフ状態であり、前記リセットスイッチおよび前記オーバーフローゲートトランジスタは、オン状態である、
請求項3に記載のピクセル回路。 - 保存された前記背景信号から前記浮遊拡散部を分離するために、前記2つのタップの前記各タップは、前記注入スイッチの状態をオフ状態に設定するように構成される、
請求項3に記載のピクセル回路。 - 前記浮遊拡散部から前記背景信号を減算するために、前記2つのタップの前記各タップは、前記注入スイッチの状態をオン状態に設定するように構成される、
請求項3に記載のピクセル回路。 - 積分された前記合成信号を保存するために、前記2つのタップの前記各タップは、前記浮遊拡散トランジスタを介して前記フォトダイオードから積分された前記合成信号を受信するように構成され、その間前記CMRトランジスタ、前記注入スイッチ、前記リセットスイッチ、および前記オーバーフローゲートトランジスタは、オフ状態であり、
前記2つのタップの第1のタップの第1の浮遊拡散トランジスタおよび前記2つのタップの第2のタップの第2の浮遊拡散トランジスタは、オン状態またはオフ状態に交互に設定され、
前記第1の浮遊拡散トランジスタは、前記オン状態に設定され、その間前記第2の浮遊拡散トランジスタは、前記オフ状態に設定され、
前記第1の浮遊拡散トランジスタは、前記オフ状態に設定され、その間前記第2の浮遊拡散トランジスタは、前記オン状態に設定される、
請求項3に記載のピクセル回路。 - 前記第2のノードおよび第3のノードに電気的に接続され、前記第2のノードの静電容量から前記第3のノードの静電容量を分離するアナログバッファと、
前記共通リセット電圧供給部および前記第3のノードに電気的に接続されたGRSトランジスタと
をさらに備え、
前記オーバーフローゲートトランジスタは、前記第3のノードに電気的に接続され、
前記2つのタップの前記各タップは、
選択ラインに電気的に接続された選択トランジスタと、
タップドレイン電圧を供給するように構成されたタップドレイン電圧供給部と、
前記選択トランジスタ、前記タップドレイン電圧供給部、および浮遊拡散ノードに電気的に接続された増幅トランジスタと、
前記浮遊拡散ノードおよび前記第1のノードに電気的に接続された浮遊拡散トランジスタと、
前記浮遊拡散ノードおよびシャーシグランドに電気的に接続された浮遊拡散コンデンサと、
前記浮遊拡散ノードおよび注入ノードに電気的に接続された注入スイッチと、
前記第2のノードおよび前記注入ノードに電気的に接続された注入コンデンサと、
リセット電圧を供給するように構成されたリセット電圧供給部と、
前記リセット電圧供給部および前記注入ノードに電気的に接続されたリセットスイッチと
を含み、
前記浮遊拡散部は、前記浮遊拡散コンデンサと、前記浮遊拡散ノードとを備える、
請求項2に記載のピクセル回路。 - 前記各タップによって保存された前記背景信号は、前記注入コンデンサおよび前記注入ノードに保存され、積分された前記背景信号を保存するために、前記2つのタップの前記各タップは、前記オーバーフローゲートトランジスタを介して前記フォトダイオードから積分された前記背景信号を受信するように構成され、その間前記CMRトランジスタおよび前記注入スイッチは、オフ状態であり、前記リセットスイッチおよび前記オーバーフローゲートトランジスタは、オン状態である、
請求項8に記載のピクセル回路。 - 保存された前記背景信号から前記浮遊拡散部を分離するために、前記2つのタップの前記各タップは、前記注入スイッチの状態をオフ状態に設定するように構成される、
請求項8に記載のピクセル回路。 - 前記浮遊拡散部から前記背景信号を減算するために、前記2つのタップの前記各タップは、前記注入スイッチの状態をオン状態に設定するように構成される、
請求項8に記載のピクセル回路。 - 積分された前記合成信号を保存するために、前記2つのタップの前記各タップは、前記浮遊拡散トランジスタを介して前記フォトダイオードから積分された前記合成信号を受信するように構成され、その間前記CMRトランジスタ、前記注入スイッチ、前記リセットスイッチ、および前記オーバーフローゲートトランジスタは、オフ状態であり、
前記2つのタップの第1のタップの第1の浮遊拡散トランジスタおよび前記2つのタップの第2のタップの第2の浮遊拡散トランジスタは、オン状態またはオフ状態に交互に設定され、
前記第1の浮遊拡散トランジスタは、前記オン状態に設定され、その間前記第2の浮遊拡散トランジスタは、前記オフ状態に設定され、
前記第1の浮遊拡散トランジスタは、前記オフ状態に設定され、その間前記第2の浮遊拡散トランジスタは、前記オン状態に設定される、
請求項8に記載のピクセル回路。 - 前記共通リセット電圧供給部、第3のノード、および第4のノードに電気的に接続されたCSFトランジスタと、
前記第4のノードおよび前記第2のノードに電気的に接続されたCMAトランジスタと、
前記第4のノードおよびシャーシグランドに電気的に接続された電圧バイアストランジスタと、
前記共通リセット電圧供給部および前記第3のノードに電気的に接続されたGRSトランジスタと
をさらに備え、
前記オーバーフローゲートトランジスタは、前記第3のノードに電気的に接続され、
前記2つのタップの前記各タップは、
選択ラインに電気的に接続された選択トランジスタと、
タップドレイン電圧を供給するように構成されたタップドレイン電圧供給部と、
前記選択トランジスタ、前記タップドレイン電圧供給部、および浮遊拡散ノードに電気的に接続された増幅トランジスタと、
前記浮遊拡散ノードおよび前記第1のノードに電気的に接続された浮遊拡散トランジスタと、
前記浮遊拡散ノードおよび前記シャーシグランドに電気的に接続された浮遊拡散コンデンサと、
前記浮遊拡散ノードおよび注入ノードに電気的に接続された注入スイッチと、
前記第2のノードおよび前記注入ノードに電気的に接続された注入コンデンサと、
リセット電圧を供給するように構成されたリセット電圧供給部と、
前記リセット電圧供給部および前記注入ノードに電気的に接続されたリセットスイッチと
を含み、
前記浮遊拡散部は、前記浮遊拡散コンデンサと、前記浮遊拡散ノードとを備える、
請求項2に記載のピクセル回路。 - 前記各タップによって保存された前記背景信号は、前記注入コンデンサおよび前記注入ノードに保存され、積分された前記背景信号を保存するために、前記2つのタップの前記各タップは、前記オーバーフローゲートトランジスタを介して前記フォトダイオードから積分された前記背景信号を受信するように構成され、その間前記CMRトランジスタおよび前記注入スイッチは、オフ状態であり、前記リセットスイッチおよび前記オーバーフローゲートトランジスタは、オン状態である、
請求項13に記載のピクセル回路。 - 積分された前記合成信号を保存するために、前記2つのタップの前記各タップは、前記浮遊拡散トランジスタを介して前記フォトダイオードから積分された前記合成信号を受信するように構成され、その間前記CMRトランジスタ、前記注入スイッチ、前記リセットスイッチ、および前記オーバーフローゲートトランジスタは、オフ状態であり、
前記2つのタップの第1のタップの第1の浮遊拡散トランジスタおよび前記2つのタップの第2のタップの第2の浮遊拡散トランジスタは、オン状態またはオフ状態に交互に設定され、
前記第1の浮遊拡散トランジスタは、前記オン状態に設定され、その間前記第2の浮遊拡散トランジスタは、前記オフ状態に設定され、
前記第1の浮遊拡散トランジスタは、前記オフ状態に設定され、その間前記第2の浮遊拡散トランジスタは、前記オン状態に設定される、
請求項13に記載のピクセル回路。 - 前記2つのタップの前記各タップは、
外部源から補正信号を受信し、
前記浮遊拡散部から前記補正信号を減算し、
前記浮遊拡散部からの前記補正信号の減算、および前記浮遊拡散部で積分された前記合成信号の前記保存に基づいて第2の復調信号を生成する
ようにさらに構成される、
請求項1に記載のピクセル回路。 - 前記浮遊拡散部からの前記背景信号の前記減算、および前記浮遊拡散部で積分された前記合成信号の前記保存に基づいて前記復調信号を生成するために、前記2つのタップの前記各タップは、前記復調信号の信号レベルが所定のレベルに達するまで、複数のサイクルにわたって前記復調信号を生成するように構成される、
請求項1に記載のピクセル回路。 - 前記所定のレベルは、前記浮遊拡散部のほぼ飽和レベルである、
請求項17に記載のピクセル回路。 - ピクセルレベルの背景光減算を実行するための方法であって、前記方法は、
ピクセル回路のフォトダイオードにより、前記フォトダイオードによって受信された背景光に基づいて背景信号を積分することと、
前記ピクセル回路の注入コンデンサに積分された前記背景信号の電荷を保存することと、
前記ピクセル回路の浮遊拡散部から前記注入コンデンサに保存された前記電荷を減算することと、
前記フォトダイオードにより、前記フォトダイオードによって受信された背景光と復調光の組合せに基づいて合成信号を積分することと、
前記浮遊拡散部に前記合成信号の電荷を保存することと、
2つの前記浮遊拡散部の各々から復調信号を読み出すこととを含み、前記復調信号は、前記合成信号の前記電荷と前記2つの浮遊拡散部の前記各々に保存された前記背景信号の前記電荷との間の差であり、前記2つの浮遊拡散部の前記各々からの前記復調信号は、異なる位相を有する、
方法。 - 前記2つの浮遊拡散部の前記各々から前記復調信号を読み出すことは、
前記2つの浮遊拡散部の前記各々における前記復調信号の信号レベルが所定のレベルにあるかどうかを決定することと、
前記2つの浮遊拡散部の前記各々における前記復調信号の前記信号レベルが前記所定のレベル以上であると決定したことに応じて、前記浮遊拡散部の前記各々から前記復調信号を読み出すことと、
前記2つの浮遊拡散部の前記各々における前記復調信号の前記信号レベルが前記所定のレベルよりも低いと決定したことに応じて、請求項19に記載の方法を繰り返すことと
をさらに含む、
請求項19に記載の方法。 - コントローラと、
背景光と、変調光源によって生成され、物体から反射された復調光の組合せを受信するフォトダイオードと、
一方が、前記フォトダイオードに接続された第1のノードに接続され、他方が第2のノードに接続されたオーバーフローゲートトランジスタと、
前記フォトダイオードからの信号を処理する2つのタップと
を備え、
前記フォトダイオードは、
受信された前記背景光に基づいて背景信号を積分し、
前記背景光と前記復調光の前記組合せに基づいて合成信号を積分する
ように構成され、
前記2つのタップの各タップは、
積分された前記背景信号を保存し、
浮遊拡散部から前記背景信号を減算し、
前記浮遊拡散部で積分された前記合成信号を保存し、
前記浮遊拡散部からの前記背景信号の減算、および前記浮遊拡散部で積分された前記合成信号の保存に基づいて復調信号を生成する
ように構成される2つのタップと
を含む、ピクセルのアレイと
を備える、
撮影デバイス。
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