JP7490708B2 - Photoelectric conversion device - Google Patents
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Description
本発明は、光電変換装置に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion device.
特許文献1には、画素から出力される画素信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル(AD)変換回路を有する固体撮像装置が開示されている。特許文献1に開示されている固体撮像装置は、垂直信号線を列間でショートすることにより、AD変換器の動作時に発生し得るストリーキングによる画質劣化を低減する。
しかしながら、上述の特許文献1に記載されている手法では、適用される光電変換装置の回路構成によっては十分な効果が得られない場合がある。
However, the method described in the above-mentioned
そこで、本発明は、より高品質な信号を出力し得る光電変換装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a photoelectric conversion device that can output a higher quality signal.
本発明の一観点によれば、複数の画素と、対応する画素から信号が各々出力される複数の出力線と、前記複数の出力線の各々に対応して配され、対応する出力線に出力された信号を増幅する増幅部と、前記複数の出力線の各々に対応して配され、第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子に前記増幅部の出力に応じた信号が入力され、前記第2入力端子に参照信号が入力される比較部と、第1端子及び第2端子を有するスイッチと、を有し、前記複数の出力線は第1出力線及び第2出力線を含み、前記第1端子は、前記第1出力線に対応する増幅部と前記第1出力線に対応する比較部の間のノードに接続されており、前記第2端子は、前記第2出力線に対応する増幅部と前記第2出力線に対応する比較部の間のノードに接続されており、前記比較部は、前記第1入力端子及び前記第2入力端子に入力されている電位に基づいてオフセットを設定するオフセットクランプ動作を行うことが可能であり、前記比較部は、前記増幅部の出力に応じた前記信号と、前記参照信号と、の比較動作を行うことが可能であり、前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記スイッチがオンになり、前記オフセットクランプ動作が完了した後かつ前記オフセットクランプ動作完了後の最初の前記比較動作が開始する前の期間において、前記スイッチがオフになることを特徴とする光電変換装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided an image display device comprising: a plurality of pixels; a plurality of output lines to which signals are respectively output from corresponding pixels; an amplifier section arranged corresponding to each of the plurality of output lines and configured to amplify the signal output to the corresponding output line; a comparator section arranged corresponding to each of the plurality of output lines and configured to have a first input terminal and a second input terminal, the first input terminal receiving a signal corresponding to an output of the amplifier section and the second input terminal receiving a reference signal; and a switch having a first terminal and a second terminal, the plurality of output lines including a first output line and a second output line, the first terminal being connected to a node between the amplifier section corresponding to the first output line and the comparator section corresponding to the first output line, a comparison unit that compares the signal corresponding to an output of the amplifier unit with the reference signal; and a switch that is connected to a node between an amplifier unit that corresponds to a line of force and a comparison unit that corresponds to the second output line , the comparison unit being capable of performing an offset clamp operation that sets an offset based on potentials input to the first input terminal and the second input terminal, the comparison unit being capable of comparing the signal corresponding to the output of the amplifier unit with the reference signal, the switch being turned on during a period before the offset clamp operation is completed, and the switch being turned off during a period after the offset clamp operation is completed and before a first comparison operation after the completion of the offset clamp operation is started .
本発明の他の一観点によれば、複数の画素と、対応する画素から信号が各々出力される複数の出力線と、前記複数の出力線の各々に対応して配され、対応する出力線に出力された信号を増幅する増幅部と、前記複数の出力線の各々に対応して配され、第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子に前記増幅部の出力に応じた信号が入力され、前記第2入力端子に参照信号が入力される比較部と、前記複数の出力線の各々に対応して配された第2入力容量と、第1端子及び第2端子を有するスイッチと、を有し、前記参照信号が前記第2入力容量を介して前記第2入力端子に入力され、前記複数の出力線は第1出力線及び第2出力線を含み、前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第2入力容量に接続されており、前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第2入力容量に接続されており、前記比較部は、前記第1入力端子及び前記第2入力端子に入力されている電位に基づいてオフセットを設定するオフセットクランプ動作を行うことが可能であり、前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記スイッチがオンになることを特徴とする光電変換装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a photoelectric conversion device having a plurality of pixels, a plurality of output lines to which signals are output from the corresponding pixels, an amplifier unit arranged corresponding to each of the plurality of output lines and amplifying the signal output to the corresponding output line, a comparison unit arranged corresponding to each of the plurality of output lines and having a first input terminal and a second input terminal, a signal corresponding to the output of the amplifier unit is input to the first input terminal and a reference signal is input to the second input terminal, a second input capacitance arranged corresponding to each of the plurality of output lines, and a switch having a first terminal and a second terminal, the reference signal is input to the second input terminal through the second input capacitance, the plurality of output lines include a first output line and a second output line, the first terminal is connected to a second input capacitance corresponding to the first output line, the second terminal is connected to a second input capacitance corresponding to the second output line, the comparison unit is capable of performing an offset clamp operation to set an offset based on the potential input to the first input terminal and the second input terminal, and the switch is turned on during a period before the offset clamp operation is completed.
本発明の他の一観点によれば、複数の画素と、対応する画素から信号が各々出力される複数の出力線と、前記複数の出力線の各々に対応して配され、第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子に前記出力線の出力に応じた信号が入力され、前記第2入力端子に参照信号が入力される比較部と、第1端子及び第2端子を有するスイッチと、前記複数の出力線の各々に対応して配された第1入力容量と、を有し、前記出力線の出力に応じた信号が前記第1入力容量を介して前記第1入力端子に入力され、前記複数の出力線は第1出力線及び第2出力線を含み、前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第1入力容量に接続されており、前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第1入力容量に接続されており、前記比較部は、前記第1入力端子及び前記第2入力端子に入力されている電位に基づいてオフセットを設定するオフセットクランプ動作を行うことが可能であり、前記比較部は、前記出力線の出力に応じた前記信号と、前記参照信号と、の比較動作を行うことが可能であり、前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記スイッチがオンになり、前記オフセットクランプ動作が完了した後かつ前記オフセットクランプ動作完了後の最初の前記比較動作が開始する前の期間において、前記スイッチがオフになることを特徴とする光電変換装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a comparison circuit having a plurality of pixels, a plurality of output lines to which signals are respectively output from corresponding pixels, a comparison circuit arranged corresponding to each of the plurality of output lines and having a first input terminal and a second input terminal, a signal corresponding to an output of the output line is input to the first input terminal and a reference signal is input to the second input terminal, a switch having a first terminal and a second terminal, and a first input capacitance arranged corresponding to each of the plurality of output lines, wherein a signal corresponding to an output of the output line is input to the first input terminal via the first input capacitance, the plurality of output lines include a first output line and a second output line, and the first terminal is connected to a first input capacitance corresponding to the first output line, The second terminal is connected to a first input capacitance corresponding to the second output line, the comparison unit is capable of performing an offset clamp operation to set an offset based on potentials input to the first input terminal and the second input terminal , the comparison unit is capable of performing a comparison operation between the signal corresponding to the output of the output line and the reference signal, and the switch is turned on during a period before the offset clamp operation is completed, and the switch is turned off during a period after the offset clamp operation is completed and before a first comparison operation after the offset clamp operation is completed starts .
本発明の他の一観点によれば、複数の画素と、対応する画素から信号が各々出力される複数の出力線と、前記複数の出力線の各々に対応して配され、第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子に前記出力線の出力に応じた信号が入力され、前記第2入力端子に参照信号が入力される比較部と、前記複数の出力線の各々に対応して配された第2入力容量と、第1端子及び第2端子を有するスイッチと、を有し、前記参照信号が前記第2入力容量を介して前記第2入力端子に入力され、前記複数の出力線は第1出力線及び第2出力線を含み、前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第2入力容量に接続されており、前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第2入力容量に接続されており、前記比較部は、前記第1入力端子及び前記第2入力端子に入力されている電位に基づいてオフセットを設定するオフセットクランプ動作を行うことが可能であり、前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記スイッチがオンになり、前記オフセットクランプ動作が完了した後に、前記スイッチがオフになることを特徴とする光電変換装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a photoelectric conversion device comprising: a plurality of pixels; a plurality of output lines to which signals are output from the corresponding pixels; a comparison unit arranged corresponding to each of the plurality of output lines, having a first input terminal and a second input terminal, to which a signal corresponding to the output of the output line is input to the first input terminal and a reference signal is input to the second input terminal; a second input capacitance arranged corresponding to each of the plurality of output lines; and a switch having a first terminal and a second terminal, wherein the reference signal is input to the second input terminal via the second input capacitance; the plurality of output lines include a first output line and a second output line; the first terminal is connected to a second input capacitance corresponding to the first output line; and the comparison unit is capable of performing an offset clamp operation to set an offset based on the potential input to the first input terminal and the second input terminal; and the switch is turned on during a period before the offset clamp operation is completed, and the switch is turned off after the offset clamp operation is completed.
本発明によれば、より高品質な信号を出力し得る光電変換装置が提供される。 The present invention provides a photoelectric conversion device that can output a higher quality signal.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。複数の図面にわたって同一の要素又は対応する要素には共通の符号が付されており、その説明は省略又は簡略化されることがある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Identical or corresponding elements in multiple drawings are given the same reference numerals, and their description may be omitted or simplified.
以下に述べる第1実施形態乃至第5実施形態では、光電変換装置の一例として、撮像装置を中心に説明する。しかしながら、各実施形態における光電変換装置は撮像装置に限定されるものではなく、他の装置にも適用可能である。他の装置の例としては、測距装置、測光装置が挙げられる。測距装置は、例えば、焦点検出装置、TOF(Time-Of-Flight)を用いた距離測定装置等であり得る。測光装置は、装置に入射する光の光量を測定する装置であり得る。 In the first to fifth embodiments described below, an image pickup device will be mainly described as an example of a photoelectric conversion device. However, the photoelectric conversion device in each embodiment is not limited to an image pickup device, and can be applied to other devices. Examples of other devices include a distance measurement device and a photometry device. The distance measurement device can be, for example, a focus detection device or a distance measurement device using TOF (Time-Of-Flight). The photometry device can be a device that measures the amount of light incident on the device.
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。光電変換装置は、画素アレイ10、電流源13、垂直走査回路14、タイミングジェネレータ15、参照信号生成回路16、カウンタ17、デジタル信号処理回路18及び読み出し回路19を有している。
[First embodiment]
1 is a block diagram showing a schematic configuration of a photoelectric conversion device according to the first embodiment. The photoelectric conversion device includes a
画素アレイ10は、複数の行及び複数の列に渡って行列状に配された複数の画素100を有している。複数の画素100の各々は、フォトダイオード等の光電変換素子からなる光電変換部を含む。画素100は、光電変換素子への入射光の光量に応じたアナログ信号である光電変換信号を出力する。また、画素100は、ノイズレベルのアナログ信号であるノイズ信号を出力する。なお、画素アレイ10は、光電変換素子が遮光されたオプティカルブラック画素(不図示)を有していてもよく、その出力信号は黒レベルの基準として用いられる。
The
画素アレイ10の各行には、第1の方向(図1において横方向)に延在して、複数の制御線11が配されている。複数の制御線11の各々は、第1の方向に並ぶ画素100にそれぞれ接続され、これら画素100に共通の信号線をなしている。制御線11が延在する第1の方向は、行方向又は水平方向と呼ぶことがある。制御線11は、垂直走査回路14に接続されている。
In each row of the
画素アレイ10の各列には、第1の方向と交差する第2の方向(図1において縦方向)に延在して、出力線12が配されている。出力線12の各々は、第2の方向に並ぶ画素100にそれぞれ接続され、これら画素100に共通の信号線をなしている。出力線12が延在する第2の方向は、列方向又は垂直方向と呼ぶことがある。出力線12の各々は、読み出し回路19と各列に対応して配された電流源13とに接続されている。
In each column of the
垂直走査回路14は、タイミングジェネレータ15から出力される制御信号を受け、画素100を駆動するための制御信号を生成し、制御線11を介して画素100に供給する機能を備える制御回路である。垂直走査回路14には、シフトレジスタ、アドレスデコーダ等の論理回路が用いられ得る。垂直走査回路14は、画素アレイ10の画素100を行単位で駆動する。行単位で画素100から読み出された信号は、画素アレイ10の各列に設けられた出力線12を介して読み出し回路19に入力される。
The
図1では、画素100、制御線11及び出力線12について3行及び3列のみが示されているが、実際には数千行及び数千列に渡って画素100、制御線11及び出力線12が配され得る。
In FIG. 1, only three rows and three columns of
読み出し回路19は各列の出力線12に対応して設けられた列回路20と水平走査回路25とを有している。列回路20は、画素100から出力されるノイズ信号及び光電変換信号を読み出してデジタル信号に変換する機能とAD変換後のデジタル信号を保持する機能とを有している。列回路20は、増幅部21、アナログ信号保持部22、AD変換部23及びデジタル信号保持部24を有している。
The
増幅部21は、画素100から出力されたノイズ信号と光電変換信号を増幅してアナログ信号を出力する。アナログ信号保持部22は、増幅部21から出力されたアナログ信号を一時的に保持する。また、アナログ信号保持部22は、保持した信号を出力する。
The
参照信号生成回路16は、タイミングジェネレータ15から出力される制御信号を受け、AD変換部23に供給する参照信号を生成する回路である。参照信号は、所定の振幅を有する信号であり、例えば時間の経過にともなって信号レベル(信号の大きさ)が変化する信号を含み得る。参照信号は、典型的にはランプ信号を含む。ランプ信号とは、時間の経過にともなって信号レベルが単調に変化する信号であり、例えば出力電圧が時間の経過とともに単調減少し、又は単調増加する信号である。また、ランプ信号は、階段状に電位が変化する信号も含む。なお、参照信号は、AD変換に適用可能な振幅を有するものであれば、特に限定されるものではない。
The reference
AD変換部23は、アナログ信号保持部22から出力された信号と参照信号生成回路16から出力される参照信号とを比較し、比較結果に基づくラッチ信号をデジタル信号保持部24に出力する。
The
カウンタ17は、クロック信号のパルスをカウントすることにより、値が時間に応じて変化するカウント信号を生成して、デジタル信号保持部24に出力する。
The counter 17 counts the pulses of the clock signal to generate a count signal whose value changes over time and outputs it to the digital
デジタル信号保持部24は、AD変換部23から出力されたラッチ信号が変化するタイミングで、カウンタ17から出力されるカウント信号をデジタル信号として保持する。デジタル信号保持部24は、ノイズ信号と光電変換信号の各々のデジタル値を保持することができる。
The digital
水平走査回路25は、各列のデジタル信号保持部24に順次制御信号を供給する走査を行う。これにより、各列のデジタル信号保持部24に保持されたデジタル信号が、順次デジタル信号処理回路18に転送される。水平走査回路25は、シフトレジスタ、アドレスデコーダ等を用いて構成され得る。
The
デジタル信号処理回路18は、各列のデジタル信号保持部24から出力されたデジタル信号を処理し、処理後の信号を光電変換装置の外部に出力する。デジタル信号処理回路18が行う信号処理としては、例えば、デジタル相関二重サンプリングによる補正処理、増幅処理等が挙げられる。
The digital
タイミングジェネレータ15は、垂直走査回路14、読み出し回路19、参照信号生成回路16及びカウンタ17に、これらの動作及びタイミングを制御する制御信号を供給するための制御回路である。垂直走査回路14、読み出し回路19、参照信号生成回路16及びカウンタ17に供給される制御信号の少なくとも一部は、光電変換装置の外部から供給されてもよい。
The
図2は、本実施形態に係る画素100及び列回路20の構成を示す回路図である。図2には、図1の光電変換装置のうち、2つの画素100の回路構成及び2列分の列回路20の一部の回路構成が抜き出されてより詳細に示されている。図2に示されている2列は、第n列及び第n+1列であるものとする(nは自然数)。第n列及び第n+1列は単に第1列及び第2列と呼ばれることもある。図2の一部の要素の符号には、2つの列の要素を区別する必要がある場合には、第n列の要素であることを示す添字「a」又は第n+1列の要素であることを示す添字「b」が付されていることがある。また、第n列の画素100aから信号が出力される出力線12(12a)は第1出力線と呼ばれることがあり、第n+1列の画素100bから信号が出力される出力線12(12b)は第2出力線と呼ばれることがある。第n列の要素と第n+1列の要素とは、概ね同一の構成を有しているため、第n+1列の要素についての説明を省略することがある。
2 is a circuit diagram showing the configuration of the
図2には、画素100a、100b、電流源13、増幅部21a、21b、アナログ信号保持部22a、22b、AD変換部23a、23b及びスイッチ191が図示されている。図1の他の要素については図2では図示が省略されている。
FIG. 2 illustrates
画素100aは、光電変換素子PD、転送トランジスタM1、リセットトランジスタM2、増幅トランジスタM3及び選択トランジスタM4を有している。
光電変換素子PDは、例えばフォトダイオードである。光電変換素子PDのアノードは接地ノードに接続されており、光電変換素子PDのカソードは転送トランジスタM1のソースに接続されている。転送トランジスタM1のドレインは、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートに接続されている。転送トランジスタM1のドレイン、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートが接続されるノードFDは、いわゆる浮遊拡散部である。浮遊拡散部は、容量成分(浮遊拡散容量)を含み、電荷保持部としての機能を備える。浮遊拡散容量には、PN接合容量、配線容量等が含まれる。 The photoelectric conversion element PD is, for example, a photodiode. The anode of the photoelectric conversion element PD is connected to the ground node, and the cathode of the photoelectric conversion element PD is connected to the source of the transfer transistor M1. The drain of the transfer transistor M1 is connected to the source of the reset transistor M2 and the gate of the amplification transistor M3. The node FD to which the drain of the transfer transistor M1, the source of the reset transistor M2, and the gate of the amplification transistor M3 are connected is a so-called floating diffusion portion. The floating diffusion portion includes a capacitance component (floating diffusion capacitance) and functions as a charge storage portion. The floating diffusion capacitance includes PN junction capacitance, wiring capacitance, etc.
リセットトランジスタM2のドレイン及び増幅トランジスタM3のドレインは、電圧VDDが供給される電源電圧ノードに接続されている。増幅トランジスタM3のソースは、選択トランジスタM4のドレインに接続されている。選択トランジスタM4のソースは、出力線12に接続されている。
The drain of the reset transistor M2 and the drain of the amplification transistor M3 are connected to a power supply voltage node to which a voltage VDD is supplied. The source of the amplification transistor M3 is connected to the drain of the selection transistor M4. The source of the selection transistor M4 is connected to the
図2の画素構成の場合、各行の制御線11は、転送トランジスタM1のゲートに接続された信号線と、リセットトランジスタM2のゲートに接続された信号線と、選択トランジスタM4のゲートに接続された信号線と、を含む。転送トランジスタM1のゲートには、垂直走査回路14から制御信号PTXが供給される。リセットトランジスタM2のゲートには、垂直走査回路14から制御信号PRESが供給される。選択トランジスタM4のゲートには、垂直走査回路14から制御信号PSELが供給される。同じ行の複数の画素100a、100bは、共通の信号線に接続されており、共通の制御信号により同時に制御される。
In the case of the pixel configuration of FIG. 2, the
なお、本実施形態では、光入射によって光電変換素子PDで生成される電子正孔対のうち、電子を信号電荷として用いる場合を想定して説明を行う。信号電荷として電子を用いる場合、画素100aを構成する各トランジスタは、N型MOSトランジスタによって構成され得る。各トランジスタがN型MOSトランジスタで構成される場合、垂直走査回路14からハイレベルの制御信号が供給されると対応するトランジスタがオンになる。また、垂直走査回路14からローレベルの制御信号が供給されると対応するトランジスタがオフになる。ただし、信号電荷は電子に限られるものではなく、正孔を信号電荷として用いてもよい。信号電荷として正孔を用いる場合、各トランジスタの導電型は、本実施形態で説明するものとは逆導電型となる。また、MOSトランジスタのソース及びドレインの呼称はトランジスタの導電型又は着目する機能によって異なることがある。本実施形態において使用するソース及びドレインの名称の一部又は全部は、逆の名称で呼ばれることもある。
In this embodiment, the description will be made on the assumption that, of the electron-hole pairs generated in the photoelectric conversion element PD by the incidence of light, the electrons are used as signal charges. When electrons are used as signal charges, each transistor constituting the
光電変換素子PDは、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換(光電変換)する。転送トランジスタM1は、オンになることにより光電変換素子PDが保持する電荷をノードFDに転送する。光電変換素子PDから転送された電荷は、ノードFDの容量(浮遊拡散容量)に保持される。その結果、ノードFDは、浮遊拡散容量による電荷電圧変換によって、光電変換素子PDから転送された電荷の量に応じた電位となる。 The photoelectric conversion element PD converts incident light into an amount of charge corresponding to the amount of light (photoelectric conversion). When the transfer transistor M1 is turned on, it transfers the charge held by the photoelectric conversion element PD to the node FD. The charge transferred from the photoelectric conversion element PD is held in the capacitance (floating diffusion capacitance) of the node FD. As a result, the node FD has a potential corresponding to the amount of charge transferred from the photoelectric conversion element PD through charge-voltage conversion by the floating diffusion capacitance.
選択トランジスタM4は、オンになることにより増幅トランジスタM3を出力線12に接続する。増幅トランジスタM3は、ドレインに電圧VDDが供給され、ソースに選択トランジスタM4を介して電流源13からバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとする増幅回路(ソースフォロワ回路)を構成する。これにより増幅トランジスタM3は、ノードFDの電圧に基づく信号を、選択トランジスタM4を介して出力線12に出力する。この意味で、増幅トランジスタM3及び選択トランジスタM4は、ノードFDに保持された電荷の量に応じた画素信号を出力する出力部である。
When the selection transistor M4 is turned on, it connects the amplification transistor M3 to the
リセットトランジスタM2は、電荷保持部としてのノードFDをリセットするための電圧(電圧VDD)のノードFDへの供給を制御する機能を備える。リセットトランジスタM2は、オンになることによりノードFDを電圧VDDに応じた電圧にリセットする。 The reset transistor M2 has a function of controlling the supply of a voltage (voltage VDD) to the node FD to reset the node FD as a charge storage unit. When the reset transistor M2 is turned on, it resets the node FD to a voltage corresponding to the voltage VDD.
増幅部21aは、入力容量211、差動増幅器212、帰還容量213及びスイッチ214を有している。入力容量211の第1端子は、増幅部21aの入力ノードである。入力容量211の第1端子は、出力線12に接続されている。入力容量211の第2端子は、差動増幅器212の反転入力端子、帰還容量213の第1端子及びスイッチ214の第1端子に接続されている。差動増幅器212の非反転入力端子には、基準電圧Vc0rを有する電源線が接続されている。差動増幅器212の出力端子は、増幅部21aの出力ノードである。差動増幅器212の出力端子は、帰還容量213の第2端子及びスイッチ214の第2端子に接続されている。
The
上述の回路構成により、増幅部21aは、出力線12に出力されたアナログ信号の電圧を増幅する反転増幅回路として機能する。スイッチ214は、タイミングジェネレータ15からの制御信号により制御され、オン又はオフに制御される。スイッチ214がオンからオフに遷移すると、その時に入力容量211に入力されている電位がクランプされる。スイッチ214がオフのときの増幅部21aの増幅率は、入力容量211の容量値と帰還容量213の容量値の比により定まる。
With the above circuit configuration, the
アナログ信号保持部22aは、スイッチ221、保持容量222及び増幅器223を有している。増幅部21aの出力ノードは、スイッチ221の第1端子に接続されている。スイッチ221の第1端子はアナログ信号保持部22aの入力ノードである。スイッチ221の第2端子は、保持容量222及び増幅器223の入力端子に接続されている。増幅器223の出力端子は、アナログ信号保持部22aの出力ノードである。
The analog
スイッチ221は、タイミングジェネレータ15からの制御信号により制御され、オン又はオフに制御される。スイッチ221がオンからオフに遷移すると、その時に増幅部21aから出力されているアナログ信号が保持容量222に保持される。増幅器223(第1バッファ)は、ソースフォロワ等のバッファ回路であり、保持容量222に保持されている電位に応じたアナログ信号を出力する。このように、アナログ信号保持部22aは、増幅部21aから出力されたアナログ信号を保持するサンプルホールド回路をなしている。
The
スイッチ191の第1端子は第n列の保持容量222が接続されたノードに接続されており、スイッチ191の第2端子は第n+1列の保持容量222が接続されたノードに接続されている。スイッチ191は、タイミングジェネレータ15からの制御信号swにより制御され、オン又はオフに制御される。制御信号swがハイレベルのとき、スイッチ191はオンになり、制御信号swがローレベルのとき、スイッチ191はオフになるものとする。スイッチ191がオンのとき、第n列の保持容量222に保持されているアナログ信号と、第n+1列の保持容量222に保持されているアナログ信号とが平均化される。第n列のアナログ信号保持部22aから出力されるアナログ信号の電位をcomp_in[n]とし、第n+1列のアナログ信号保持部22bから出力されるアナログ信号の電位をcomp_in[n+1]とする。
The first terminal of the
AD変換部23aは、入力容量231、236、比較器232、スイッチ233、234及び増幅器235を有している。比較器232は、第1入力端子、第2入力端子、第1出力端子及び第2出力端子を有する全差動型の比較器であり、AD変換用の比較部として機能する。比較器232は、第1入力端子と第2入力端子の電位を比較し、比較結果に基づく信号を第1出力端子及び第2出力端子から出力信号OUTとして出力する。この出力信号は不図示のラッチ回路に入力される。ラッチ回路はラッチ信号をデジタル信号保持部24に出力する。
The
アナログ信号保持部22aの出力ノードは、入力容量231(第1入力容量)の第1端子に接続されている。入力容量231の第1端子はAD変換部23aの入力ノードである。入力容量231の第2端子は、比較器232の第1入力端子及びスイッチ233の第1端子に接続されている。スイッチ233の第2端子は、比較器232の第1出力端子に接続されている。
The output node of the analog
増幅器235の入力端子には、参照信号生成回路16から参照信号Vrampが入力される。増幅器235(第2バッファ)は、ソースフォロワ等のバッファ回路である。増幅器235の出力端子は入力容量236(第2入力容量)の第1端子に接続されている。入力容量236の第2端子は、比較器232の第2入力端子及びスイッチ234の第1端子に接続されている。スイッチ234の第2端子は、比較器232の第2出力端子に接続されている。スイッチ233、234は、タイミングジェネレータ15からの制御信号comp_resにより制御され、オン又はオフに制御される。制御信号comp_resがハイレベルのとき、スイッチ233、234はオンになり、制御信号comp_resがローレベルのとき、スイッチ233、234はオフになるものとする。
The reference signal Vramp is input to the input terminal of the
図3(a)は、本実施形態に係る光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図である。図3(a)には、制御信号comp_res、swのレベル、参照信号Vrampの電位及び入力信号comp_in[n]、comp_in[n+1]の電位が示されている。また、図3(a)の「Var」は、各列の比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングのばらつきを模式的に示している。図3(a)の時刻t10から時刻t17までの期間は、AD変換部23において画素100からのノイズ信号と参照信号Vrampとの比較を行うことによりノイズ信号のAD変換が行われる期間である。図3(a)を参照しつつ、ノイズ信号のAD変換の駆動タイミングについて説明する。
3(a) is a timing diagram showing a driving method of the photoelectric conversion device according to this embodiment. FIG. 3(a) shows the levels of the control signals comp_res and sw, the potential of the reference signal Vramp, and the potential of the input signals comp_in[n] and comp_in[n+1]. Also, "Var" in FIG. 3(a) shows the variation in the timing at which the level of the output signal of the
時刻t10において、制御信号comp_resはハイレベルであり、スイッチ233、234はオンである。これにより、比較器232の第1入力端子、第2入力端子、第1出力端子及び第2出力端子の各々の電位がリセットされている。また、制御信号swはローレベルであり、スイッチ191はオフである。
At time t10, the control signal comp_res is at a high level, and the
入力信号comp_in[n]、comp_in[n+1]は、画素100から出力されたノイズ信号に増幅部21及びアナログ信号保持部22で生じたノイズが重畳された信号である。増幅部21にクランプされたノイズ信号には、スイッチ214がオンからオフに遷移したときの電荷再注入の成分が含まれている。電荷再注入とは、スイッチ214がオンからオフに遷移するときにスイッチ214を構成するトランジスタのゲート下にあった電荷が差動増幅器212の反転入力端子と出力端子の各々に移動する現象のことである。ノイズ信号に含まれる電荷再注入の成分は、各列の増幅部21ごとに異なる。そのため、時刻t10において入力信号comp_in[n]と入力信号comp_in[n+1]は、互いに異なる電位である。
The input signals comp_in[n] and comp_in[n+1] are signals in which noise generated in the
時刻t11において、制御信号swがハイレベルになる。これにより、スイッチ191がオンになり、第n列の保持容量222に保持されているアナログ信号と、第n+1列の保持容量222に保持されているアナログ信号とが平均化される。そのため、第n列及び第n+1列の保持容量222に保持された平均化後の信号は、増幅器223を介して、AD変換部23に入力信号comp_in[n]、comp_in[n+1]として入力される。これにより、時刻t11の後、入力信号comp_in[n]と入力信号comp_in[n+1]は同じ電位になる。また、時刻t11において、参照信号Vrampはオフセットレベルに設定される。
At time t11, the control signal sw becomes high level. This turns on the
時刻t12において、制御信号comp_resはローレベルになる。これにより、スイッチ233、234がオフになる。時刻t12における比較器232の第2入力端子の電位は、オフセットレベルである参照信号Vrampに基づくリセット電位である。入力容量236には、時刻t12における参照信号Vrampのオフセットレベルの電位に基づく電荷がクランプされる。以下、この動作をオフセットクランプ動作と呼ぶことがある。これにより、入力容量236のオフセットクランプ動作が完了する。
At time t12, the control signal comp_res goes to low level. This turns off the
また、入力容量231には時刻t12における比較器232の出力電位に基づく電荷がクランプされる。つまり、入力容量231のオフセットクランプ動作が完了する。入力信号comp_in[n]と入力信号comp_in[n+1]は同じ電位であるため、入力容量231には同じ電位がクランプされる。すなわち、オフセットクランプ動作により第n列及び第n+1列の入力容量231にクランプされる電位は、時刻t11以前における入力信号の電位と比較して、ΔVだけ異なる電位である。入力容量231に保持されるノイズ信号には、AD変換部23のノイズ成分が含まれる。このノイズ成分には、スイッチ233がオンからオフに遷移したときの電荷再注入の成分が含まれている。また、入力容量236に保持される信号には、スイッチ234がオンからオフに遷移したときの電荷再注入の成分が含まれている。
In addition, the charge based on the output potential of the
時刻t13において、参照信号Vrampのオフセットレベルへの設定が解除される。これにより、参照信号Vrampの電位は時刻t10の時点の電位に戻る。 At time t13, the offset level setting of the reference signal Vramp is released. This causes the potential of the reference signal Vramp to return to the potential at time t10.
時刻t14において、制御信号swがローレベルになる。スイッチ191がオフになり、第n列の保持容量222に保持されたアナログ信号と、第n+1列の保持容量222に保持されたアナログ信号との平均化が解除される。これにより、入力信号comp_in[n]と入力信号comp_in[n+1]とは互いに異なる電位となる。
At time t14, the control signal sw goes to low level. The
時刻t15において、参照信号生成回路16は、時間に依存して、参照信号Vrampの電位を変化させる。また時刻t15において、カウンタ17はクロック信号の計数動作を開始する。
At time t15, the reference
時刻t16は、参照信号Vrampの電位がオフセットレベルを超える時刻である。時刻t16の付近において、入力信号comp_in[n]、comp_in[n+1]と参照信号Vrampとの大小関係が逆転し、比較器232の出力信号のレベルが変化する。これにより、ラッチ回路からラッチ信号がデジタル信号保持部24に出力される。デジタル信号保持部24は、ラッチ信号が変化したことを受けて、このその時点のカウント信号を保持する。デジタル信号保持部24に保持されたカウント信号はノイズ信号に対応するデジタル信号である。
Time t16 is the time when the potential of the reference signal Vramp exceeds the offset level. Around time t16, the magnitude relationship between the input signals comp_in[n], comp_in[n+1] and the reference signal Vramp is reversed, and the level of the output signal of the
時刻t17において、参照信号生成回路16は、参照信号Vrampの電位の変化を停止させる。そして、参照信号Vrampの電位は、時刻t10の時点の電位に戻る。また、時刻t17において、カウンタ17はクロック信号の計数動作を停止し、カウント値をリセットする。
At time t17, the reference
時刻t17の後、ノイズ信号と同様にして光電変換信号のAD変換が行われ、デジタル信号保持部24に光電変換信号に対応するデジタル信号が保持される。その後、水平走査回路25は、各列のデジタル信号保持部24を順次走査し、各列のデジタル信号保持部24に保持されたデジタル信号をデジタル信号処理回路18に出力させる。
After time t17, the photoelectric conversion signal is AD converted in the same manner as the noise signal, and a digital signal corresponding to the photoelectric conversion signal is held in the digital
以上のように、各列の列回路20から、ノイズ信号に基づくデジタル信号と光電変換信号に基づくデジタル信号とが、デジタル信号処理回路18に出力される。光電変換信号に基づくデジタル信号には、ノイズ信号の成分が含まれている。したがって、デジタル信号処理回路18は、光電変換信号に基づくデジタル信号からノイズ信号に基づくデジタル信号を差し引くことによって、ノイズ信号の少ない信号を生成することができる。
As described above, a digital signal based on the noise signal and a digital signal based on the photoelectric conversion signal are output from the
図4は、本実施形態の光電変換装置において、スイッチ191をオンにしない場合の駆動方法を示すタイミング図である。図3(a)及び図4を相互に参照して、本実施形態の効果を説明する。
Figure 4 is a timing diagram showing a driving method when the
図3(a)の駆動方法においては、時刻t11から時刻t14の期間において、制御信号swがハイレベルであり、スイッチ191がオンである。これに対し、図4の駆動方法では、時刻t11から時刻t14の期間に相当する時刻t21から時刻t24の期間において、制御信号swがローレベルに維持されている。これにより、スイッチ191がオンにならない点が図4における図3(a)との相違点である。すなわち、図4は、本実施形態におけるスイッチ191が配されていない場合を示していると言い換えることもできる。
In the driving method of FIG. 3(a), the control signal sw is at a high level and the
図4に示されているように、時刻t22において、入力信号comp_in[n]と入力信号comp_in[n+1]とが互いに異なる電位である。そのため、第n列の入力容量231と第n+1列の入力容量231には互いに異なる電位がクランプされる。図4の例では、時刻t22における入力信号comp_in[n]と時刻t16における入力信号comp_in[n]はほぼ同一である。この場合、参照信号Vrampの電位がオフセットレベルを超える時刻t16において、第n列の比較器232の出力信号のレベルが変化する。また、時刻t22における入力信号comp_in[n+1]と時刻t16における入力信号comp_in[n+1]もほぼ同一である。この場合、参照信号Vrampの電位がオフセットレベルを超える時刻t16において、第n+1列の比較器232の出力信号のレベルも変化する。したがって、図4のように、オフセットクランプ動作時にスイッチ191をオンにする動作が行われない場合には、第n列の比較器232の出力信号のレベルと、第n+1列の比較器232の出力信号のレベルは、ほぼ同時に変化する。したがって、図4の「Var」に示されているように、各列の比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングのばらつきは小さい。
As shown in FIG. 4, at time t22, the input signal comp_in[n] and the input signal comp_in[n+1] are at different potentials. Therefore, different potentials are clamped to the
各列の比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングのばらつきが小さいと、複数の比較器232の出力信号のレベルが短い時間内に一斉に変化することがある。これにより、IRドロップ、電流変動等の要因によりノイズが生じる場合がある。特に画素100の列数が多い場合には光電変換装置内に多くの比較器232が配されるため、このノイズの影響は顕著である。このノイズは、列間で共通に配されている電源配線又は信号配線によって他の比較器232に伝搬し得るため、出力信号の品質を劣化させる要因になることもある。また、比較器232よりも後段の回路においても、このノイズは、AD変換誤差、カウンタ17におけるクロック信号の計数動作の精度低下等を生じさせることにより、出力信号の品質を劣化させる要因になることもある。
If there is little variation in the timing at which the output signal level of the
一方、図3(a)に示されている駆動方法においては、時刻t12のオフセットクランプ動作時に、スイッチ191がオンである。これにより、時刻t12のオフセットクランプ動作時における比較器232の入力電位と時刻t16のAD変換時における比較器232の入力電位とが互いに異なる電位となる。すなわち、入力信号comp_in[n]のAD変換時の電位は、オフセットクランプ時に比してΔVだけ大きい。また、入力信号comp_in[n+1]のAD変換時の電位は、オフセットクランプ時に比してΔVだけ小さい。
On the other hand, in the driving method shown in FIG. 3(a),
図3(a)に示されている駆動方法においては、図3(a)の「Var」に示されているように、各列の比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングのばらつきが大きい。そのため、複数の比較器232の出力信号のレベルが短時間内に一斉に変化しにくくなり、各列の比較器232の出力信号のレベルが変化する際に生じるノイズが低減され得る。
In the driving method shown in FIG. 3(a), as shown by "Var" in FIG. 3(a), there is a large variation in the timing at which the level of the output signal of the
以上のように、本実施形態によれば、より高品質な信号を出力し得る光電変換装置が提供される。 As described above, this embodiment provides a photoelectric conversion device that can output a higher quality signal.
なお、本実施形態では、スイッチ191が第n列の信号線と第n+1列の信号線の間に配され、オフセットクランプ動作時にオンになることで、2列の信号が平均化されている。しかしながら、例えば、第n+1列の信号線とn+2列の信号線の間にも同様のスイッチ191が配される構成であってもよい。この場合、3列の信号が平均化され得る。また、スイッチ191が各列の信号線の間に配される構成であってもよい。この場合、画素アレイ10の全列のうちの一部又は全部の信号を平均化することができる。また、画素アレイ10の各行を読み出すごとに平均化される列の組み合わせ又は平均化される列数を変えてもよい。この場合、比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングのばらつき方が二次元的に不規則化するため、このばらつきに起因する画質への影響を目立ちにくくすることができる。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、スイッチ191が時刻t12のオフセットクランプ時にオンであるように制御されている。しかしながら、オフセットクランプ時とAD変換時との間で入力信号comp_in[n]の電位が異なっていれば、スイッチ191が時刻t12より前の時刻にオンからオフになってもよい。
In addition, in this embodiment, the
スイッチ191が時刻t12より前の時刻にオンからオフになるような変形例について、図3(b)のタイミング図を参照しつつより詳細に説明する。図3(a)と共通する部分については適宜説明を省略又は簡略化することがある。 A modified example in which switch 191 is turned from on to off before time t12 will be described in more detail with reference to the timing diagram in FIG. 3(b). Descriptions of parts common to FIG. 3(a) may be omitted or simplified as appropriate.
時刻t11において、制御信号swがハイレベルになる。これにより、スイッチ191がオンになり、第n列の保持容量222に保持されているアナログ信号と、第n+1列の保持容量222に保持されているアナログ信号とが平均化される。
At time t11, the control signal sw goes to high level. This turns on the
時刻t31において、制御信号swがローレベルになる。スイッチ191がオフになり、第n列の保持容量222に保持されたアナログ信号と、第n+1列の保持容量222に保持されたアナログ信号との平均化が解除される。これにより、入力信号comp_in[n]と入力信号comp_in[n+1]は時刻t10の時点の電位に徐々に戻る。
At time t31, the control signal sw goes to low level. The
時刻t32において、制御信号comp_resはローレベルになり、オフセットクランプ動作が完了する。時刻t32は、入力信号comp_in[n]と入力信号comp_in[n+1]が時刻t10の時点の電位に戻りきる前の時刻である。 At time t32, the control signal comp_res goes low and the offset clamp operation is completed. Time t32 is the time before the input signals comp_in[n] and comp_in[n+1] return to the potentials at time t10.
時刻t33において、参照信号Vrampのオフセットレベルの設定が解除される。これにより、参照信号Vrampの電位は時刻t10の時点の電位に戻る。 At time t33, the offset level setting of the reference signal Vramp is released. This causes the potential of the reference signal Vramp to return to the potential at time t10.
このように、スイッチ191がオフになり平均化が解除された後、入力信号が元の電位に戻る前にオフセットクランプ動作を完了することで、オフセットクランプ時とAD変換時との間で入力信号comp_in[n]の電位を異なる電位にすることができる。なお、図3(b)に示されている「ΔV」は、オフセットクランプ時とAD変換時との間での入力信号comp_in[n]の電位の差を示している。図3(b)の変形例においても、図3(a)の説明において述べたものと同様の理由により、各列の比較器232の出力信号のレベルが変化する際に生じるノイズが低減され得る。
In this way, after
また、本実施形態の光電変換装置は、増幅部21の設定又は参照信号Vrampの電位の単位時間当たりの変化量(傾き)を変化させることにより、ゲインを変えることができる構成であってもよい。この場合、オフセットクランプ時におけるスイッチ191の動作をゲインに応じて異ならせてもよい。ゲインに応じて比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングのばらつきが変化することがある。あるいは、出力信号のレベルの変化により生じるノイズの程度が光電変換装置のゲインに応じて変化することもある。このように、ゲインに応じて最適な制御方法が変わり得るため、スイッチ191の動作を変えることが望ましい場合もある。
The photoelectric conversion device of this embodiment may also be configured to change the gain by changing the setting of the
また、比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングのばらつきは光電変換装置の温度によっても変化し得る。そのため、光電変換装置の温度を温度センサにより計測しておき、オフセットクランプ時におけるスイッチ191の動作を温度に応じて異ならせてもよい。
Furthermore, the variation in the timing at which the level of the output signal of the
[第2実施形態]
本実施形態に係る光電変換装置について説明する。第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号が付されており、これらの構成要素についての説明は省略又は簡略化されることがある。
[Second embodiment]
A photoelectric conversion device according to this embodiment will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of these components may be omitted or simplified.
図5は、本実施形態に係る画素100及び列回路20の構成を示す回路図である。本実施形態の光電変換装置には、図2におけるスイッチ191に代えて、スイッチ192が配されている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the
スイッチ192の第1端子は第n列のアナログ信号保持部22aとAD変換部23aの間のノードに接続されており、スイッチ192の第2端子は第n+1列のアナログ信号保持部22bとAD変換部23bの間のノードに接続されている。言い換えると、スイッチ192の第1端子は第n列の増幅器223と入力容量231の間のノードに接続されており、スイッチ192の第2端子は第n+1列の増幅器223と入力容量231の間のノードに接続されている。スイッチ192は、タイミングジェネレータ15からの制御信号swにより制御され、オン又はオフに制御される。制御信号swがハイレベルのとき、スイッチ192はオンになり、制御信号swがローレベルのとき、スイッチ192はオフになるものとする。スイッチ192がオンのとき、第n列の入力容量231に入力されるアナログ信号と、第n+1列の入力容量231に入力されるアナログ信号とが平均化される。その他の回路構成は図2と同様であるため説明を省略する。
The first terminal of the
本実施形態の光電変換装置の駆動方法は図3(a)に示されているものと同様である。すなわち、時刻t12のオフセットクランプ動作時にスイッチ192がオンである。これにより、時刻t12のオフセットクランプ動作時における比較器232の入力電位と時刻t16のAD変換時における比較器232の入力電位とが互いに異なる。すなわち、入力信号comp_in[n]のAD変換時の電位は、オフセットクランプ時に比してΔVだけ大きい。また、入力信号comp_in[n+1]のAD変換時の電位は、オフセットクランプ時に比してΔVだけ小さい。したがって、第1実施形態と同様に、複数の比較器232の出力信号のレベルが短時間内に一斉に変化しにくくなり、各列の比較器232の出力信号のレベルが変化する際に生じるノイズが低減され得る。
The driving method of the photoelectric conversion device of this embodiment is the same as that shown in FIG. 3(a). That is, the
以上のように、本実施形態によれば、より高品質な信号を出力し得る光電変換装置が提供される。 As described above, this embodiment provides a photoelectric conversion device that can output a higher quality signal.
[第3実施形態]
本実施形態に係る光電変換装置について説明する。第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号が付されており、これらの構成要素についての説明は省略又は簡略化されることがある。
[Third embodiment]
A photoelectric conversion device according to this embodiment will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of these components may be omitted or simplified.
図6は、本実施形態に係る画素100及び列回路20の構成を示す回路図である。本実施形態の光電変換装置には、図2におけるスイッチ191に代えて、スイッチ193が配されている。
Figure 6 is a circuit diagram showing the configuration of the
スイッチ193の第1端子は第n列の増幅器235と入力容量236の間のノードに接続されており、スイッチ193の第2端子は第n+1列の増幅器235と入力容量236の間のノードに接続されている。スイッチ193は、タイミングジェネレータ15からの制御信号swにより制御され、オン又はオフに制御される。制御信号swがハイレベルのとき、スイッチ193はオンになり、制御信号swがローレベルのとき、スイッチ193はオフになるものとする。スイッチ193がオンのとき、第n列の入力容量236に入力されるアナログ信号と、第n+1列の入力容量236に入力されるアナログ信号とが平均化される。その他の回路構成は図2と同様であるため説明を省略する。また、光電変換装置の駆動方法も図3(a)と同様であるため説明を省略する。
The first terminal of the
本実施形態の効果について説明する。参照信号Vrampは各列に共通の参照信号線を介して増幅器235に入力されている。しかしながら、各列の増幅器235の性能ばらつき、配線抵抗ばらつき等に起因して、第n列の増幅器235の出力ノードと第n+1列の増幅器235の出力ノードとは互いに異なる電位であり得る。図3(a)の時刻t12のオフセットクランプ動作時においては、第n列の入力容量236と第n+1列の入力容量236はスイッチ193を介して短絡されているため、第n列の入力容量236と第n+1列の入力容量236には同じ電位がクランプされる。これに対し、時刻t13以降の期間においては、スイッチ193はオフになっており、第n列の増幅器235の出力ノードと第n+1列の増幅器235の出力ノードは、ばらつきに起因して互いに異なる電位となっている。これにより、時刻t16のAD変換時において第n列と第n+1列の比較器232に入力される参照信号の電位が互いに異なる。したがって、複数の比較器232の出力信号のレベルが一斉に変化しにくくなり、各列の比較器232の出力信号のレベルが変化する際に生じるノイズが低減され得る。
The effect of this embodiment will be described. The reference signal Vramp is input to the
以上のように、本実施形態によれば、より高品質な信号を出力し得る光電変換装置が提供される。 As described above, this embodiment provides a photoelectric conversion device that can output a higher quality signal.
なお、上述の説明では、AD変換が行われる期間において、第n列と第n+1列の参照信号の電位の単位時間当たりの変化量が同一であることを前提としているがこれに限られない。第n列の参照信号の電位の単位時間当たりの変化量と第n+1列の参照信号の電位の単位時間当たりの変化量とが互いに異なっていてもよい。 In the above description, it is assumed that the amount of change per unit time of the potential of the reference signal of the nth column and the n+1th column is the same during the period in which the AD conversion is performed, but this is not limited to the above. The amount of change per unit time of the potential of the reference signal of the nth column and the amount of change per unit time of the potential of the reference signal of the nth column may be different from each other.
[第4実施形態]
本実施形態に係る光電変換装置について説明する。第1実施形態乃至第3実施形態と同様の構成要素には同一の符号が付されており、これらの構成要素についての説明は省略又は簡略化されることがある。
[Fourth embodiment]
The photoelectric conversion device according to this embodiment will be described. The same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description of these components may be omitted or simplified.
図7は、本実施形態に係る画素100及び列回路20の構成を示す回路図である。本実施形態の光電変換装置には増幅部21とアナログ信号保持部22が配されていない点が図2と異なる。また、図7では、図2におけるスイッチ191に代えて、スイッチ194が配されている。
Figure 7 is a circuit diagram showing the configuration of a
スイッチ194は第n列の出力線12aと第n+1列の出力線12bの間に配されている。すなわち、スイッチ194の第1端子は第n列の出力線12aに接続されており、スイッチ194の第2端子は第n+1列の出力線12bに接続されている。スイッチ194は、タイミングジェネレータ15からの制御信号swにより制御され、オン又はオフに制御される。制御信号swがハイレベルのとき、スイッチ194はオンになり、制御信号swがローレベルのとき、スイッチ194はオフになるものとする。スイッチ194がオンのとき、第n列の入力容量231に入力されるアナログ信号と、第n+1列の入力容量231に入力されるアナログ信号とが平均化される。その他の回路構成は、増幅部21とアナログ信号保持部22が配されていない点以外は図2と同様であるため説明を省略する。
The
本実施形態の光電変換装置の駆動方法は図3(a)に示されているものと同様である。すなわち、時刻t12のオフセットクランプ動作時にスイッチ194がオンである。これにより、時刻t12のオフセットクランプ動作時における比較器232の入力電位と時刻t16のAD変換時における比較器232の入力電位とが互いに異なる。入力信号comp_in[n]のAD変換時の電位は、オフセットクランプ時に比してΔVだけ大きい。また、入力信号comp_in[n+1]のAD変換時の電位は、オフセットクランプ時に比してΔVだけ小さい。したがって、第1実施形態と同様に、複数の比較器232の出力信号のレベルが短時間内に一斉に変化しにくくなり、各列の比較器232の出力信号のレベルが変化する際に生じるノイズが低減され得る。
The driving method of the photoelectric conversion device of this embodiment is the same as that shown in FIG. 3(a). That is, the
図7の構成のように、2つの出力線12の間にスイッチ194が配されている場合においても、図3(b)に示されている駆動方法が適用され得る。すなわち、スイッチ194がオフになり平均化が解除された後に、平均化時の電位から元の電位へ戻る途中にオフセットクランプ動作が完了するような駆動方法が適用されてもよい。
Even when the
しかしながら、図3(a)のように平均化中にオフセットクランプ動作が完了する方が望ましい場合があり得る。そのような場合の例について説明する。一般的に出力線12は寄生容量及び負荷抵抗が大きい。例えば、二次元に配置された画素アレイ10においては、画素100の出力ノードからAD変換部23の入力ノードまでの間の抵抗値が画素100の行によって異なる。そのため、AD変換時の電位とオフセットクランプ完了時の電位ΔVが、読み出される画素100の行に応じて変動することがある。また、光電変換装置の温度及び出力線12の寄生容量の製造ばらつきによっても、電位ΔVが変動し得る。以上のことから、2つの出力線12の間にスイッチ194が配置される場合には、平均化中にオフセットクランプ動作が完了することが望ましい場合もある。
However, as shown in FIG. 3A, there may be cases where it is desirable to complete the offset clamp operation during averaging. An example of such a case will be described. Generally, the
また、図7では、2つの出力線12の間にスイッチ194が配されている構成が示されているが、このスイッチは、第3実施形態の図6のスイッチ193のように増幅器235の出力ノードに接続されていてもよい。図8は、本実施形態に係る画素100及び列回路20の変形例を示す回路図である。
In addition, FIG. 7 shows a configuration in which a
図8に示されているように、本変形例では、図7におけるスイッチ194に代えてスイッチ196が配されている。スイッチ196の第1端子は第n列の増幅器235と入力容量236の間のノードに接続されており、スイッチ196の第2端子は第n+1列の増幅器235と入力容量236の間のノードに接続されている。スイッチ196の動作、効果等は、第3実施形態のスイッチ193と同様であるため説明を省略する。本変形例においても同様の理由により、各列の比較器232の出力信号のレベルが変化する際に生じるノイズが低減され得る。
As shown in FIG. 8, in this modification, a
また、図7と図8を掛け合わせてもよい。つまり、図7のスイッチ194と図8のスイッチ196の両方が設けられた構成でもよい。なお、スイッチ194とスイッチ196は同期して制御されてもよいし、それぞれ別の制御信号で制御されてもよい。
Furthermore, FIG. 7 and FIG. 8 may be combined. In other words, a configuration may be provided in which both switch 194 in FIG. 7 and switch 196 in FIG. 8 are provided. Note that
また、本実施形態の光電変換装置は、増幅部21の設定又は参照信号Vrampの電位の単位時間当たりの変化量(傾き)を変化させることにより、ゲインを変えることができる構成であってもよい。この場合、例えば、オフセットクランプ動作の完了する時刻t32を時刻t31から時刻t33の間で、ゲインに応じて異ならせてもよい。ゲインに応じて比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングのばらつきが変化することがある。あるいは、出力信号のレベルの変化により生じるノイズの程度が光電変換装置のゲインに応じて変化することもある。このように、ゲインに応じて最適な制御方法が変わり得るため、スイッチ194、196の動作を変えることが望ましい場合もある。
The photoelectric conversion device of this embodiment may be configured to change the gain by changing the setting of the
[第5実施形態]
本実施形態に係る光電変換装置について説明する。第1実施形態乃至第4実施形態と同様の構成要素には同一の符号が付されており、これらの構成要素についての説明は省略又は簡略化されることがある。
[Fifth embodiment]
The photoelectric conversion device according to this embodiment will be described. The same components as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description of these components may be omitted or simplified.
図9は、本実施形態に係る画素100及び列回路20の構成を示す回路図である。本実施形態の光電変換装置には、図5におけるスイッチ192に加えて、スイッチ195(出力線接続スイッチ)が配されている。
FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of the
スイッチ195は第n列の出力線12aと第n+1列の出力線12bの間に配されている。すなわち、スイッチ195の一方の端子(第3端子)は第n列の出力線12aに接続されており、スイッチ195の他方の端子(第4端子)は第n+1列の出力線12bに接続されている。スイッチ195は、タイミングジェネレータ15からの制御信号vl_swにより制御され、オン又はオフに制御される。制御信号vl_swがハイレベルのとき、スイッチ195はオンになり、制御信号vl_swがローレベルのとき、スイッチ195はオフになるものとする。スイッチ195がオンのとき、第n列の出力線12aのアナログ信号と、第n+1列の出力線12bのアナログ信号とが平均化される。
The
また、スイッチ214は、タイミングジェネレータ15からの制御信号camp_resにより制御され、オン又はオフに制御される。スイッチ214がオンからオフに遷移すると、増幅部21がリセットから解除されて、その時に入力容量211に入力されている電位がクランプされる。その他の回路構成は図5と同様であるため説明を省略する。
The
図10は、本実施形態に係る光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図である。図10には、図3(a)と同様の信号に加えて、制御信号camp_res、vl_swのレベル、第n列の出力線12aの電位vline[n]、第n+1列の出力線12bの電位vline[n+1]が示されている。図10における時刻t11から時刻t17の動作は図3(a)に示されている動作と同様であるため説明を省略する。
Figure 10 is a timing diagram showing a method of driving a photoelectric conversion device according to this embodiment. In addition to the same signals as in Figure 3(a), Figure 10 also shows the levels of the control signals camp_res and vl_sw, the potential vline[n] of the
時刻t40において、制御信号vl_swがハイレベルになる。これにより、スイッチ195がオンになり、第n列の出力線12aのアナログ信号と、第n+1列の出力線12bのアナログ信号とが平均化される。また、時刻t40において、制御信号camp_resがハイレベルになる。これにより、スイッチ214がオンになり、増幅部21がリセット状態となる。
At time t40, the control signal vl_sw goes to high level. This turns on the
時刻t41において、制御信号vl_swがローレベルになる。これにより、スイッチ195がオフになり、第n列の出力線12aのアナログ信号と、第n+1列の出力線12bのアナログ信号との平均化が解除される。
At time t41, the control signal vl_sw goes to low level. This turns off the
時刻t42において、制御信号camp_resがローレベルになり、スイッチ214がオフになる。スイッチ214がオンからオフに遷移すると、増幅部21がリセット状態から解除されて、その時に入力容量211に入力されている電位がクランプされる。時刻t42は、第n列の出力線12aのアナログ信号と、第n+1列の出力線12bのアナログ信号との平均化が時刻t41に解除され、各列の出力線のアナログ信号が元の電位に戻る前の時刻である。この動作では、時刻t42の時点で入力容量211に入力されている電位がクランプされる。
At time t42, the control signal camp_res goes to low level, and the
時刻t42の後、出力線12a、12bの電位は、平均化前の電位に戻る。そのため、入力容量211にクランプされる電位とAD変換時の出力線12a、12bの電位の間にはΔV´の差が生じる。したがって、第1実施形態と同様に、複数の比較器232の出力信号のレベルが短時間内に一斉に反転しにくくなり、各列の比較器232の出力信号のレベルが変化する際に生じるノイズが低減され得る。入力容量211にクランプされる電位は、画素100の特性ばらつきに基づいて決まる。そのため、出力信号のレベルが変化するタイミングのばらつき方が画素アレイ10内の画素100の座標に対して不規則である。したがって、このばらつきに起因する画質への影響を目立ちにくくすることができる。
After time t42, the potentials of the
また、本実施形態の光電変換装置は、増幅部21の設定又は参照信号Vrampの電位の単位時間当たりの変化量(傾き)を変化させることにより、ゲインを変えることができる構成であってもよい。この場合、例えば、時刻t41から時刻t42の時間をゲインに応じて異ならせてもよい。また、ゲインに応じて比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングのばらつきが変化することがある。あるいは、出力信号のレベルの変化により生じるノイズの程度が光電変換装置のゲインに応じて変化することもある。このように、ゲインに応じて最適な制御方法が変わり得るため、スイッチ195の動作を変えることが望ましい場合もある。
The photoelectric conversion device of this embodiment may be configured to change the gain by changing the setting of the
また、図9の構成において、オフセットクランプ動作が完了するときの参照信号Vrampの電位が列によって異なっていてもよく、この構成により比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングのばらつきを大きくすることができる。この変形例について、図9及び図11の回路図と図12のタイミング図とを参照しつつ説明する。
In addition, in the configuration of FIG. 9, the potential of the reference signal Vramp when the offset clamp operation is completed may differ depending on the column, and this configuration can increase the variability in the timing at which the level of the output signal of the
上述のように、図9には、第n列及び第n+1列の2列の回路が示されている。また、図11には、第n+2列及び第n+3列の2列の回路が示されている。このように、図9及び図11の回路図は、連続する4列分の画素100及び列回路20の構成を示している。第n+2列及び第n+3列は単に第3列及び第4列と呼ばれることもある。図11の一部の要素の符号には、2つの列の要素を区別する必要がある場合には、第n+2列の要素であることを示す添字「c」又は第n+3列の要素であることを示す添字「d」が付されていることがある。また、第n+2列の画素100cから信号が出力される出力線12cは第3出力線と呼ばれることがあり、第n+3列の画素100dから信号が出力される出力線12dは第4出力線と呼ばれることがある。第n+2列の要素及び第n+3列の要素は、第n列及び第n+1列の要素に対して、参照信号の電位を除いて概ね同一の構成を有しているため、回路構成についての説明を省略することがある。
As described above, FIG. 9 shows two circuits, the nth column and the n+1th column. FIG. 11 shows two circuits, the n+2th column and the n+3th column. Thus, the circuit diagrams in FIG. 9 and FIG. 11 show the configuration of the
図9に示されているように、第n列と第n+1列の増幅器235の入力端子には、参照信号生成回路16から参照信号Vrampが入力されている。また、図11に示されているように、第n+2列と第n+3列の増幅器235の入力端子には、参照信号生成回路16から参照信号Vrampとは異なる参照信号Vramp´が入力されている。図11に示されているその他の要素は、図9に示されている要素と同様であるため説明を省略する。
As shown in FIG. 9, a reference signal Vramp is input from the reference
図12は、本実施形態に係る光電変換装置の駆動方法の変形例を示すタイミング図である。図12には、図10と同様の信号に加えて、参照信号Vramp´の電位及び入力信号comp_in[n+2]、comp_in[n+3]の電位が示されている。また、図12においては、電位vline[n]、vline[n+1]の図示は省略されている。なお、時刻t40からt42の期間において、参照信号Vrampと参照信号Vramp´は互いに同じ電位にある。なお、時刻t51、t52、t53、t54以外の期間の動作は、図10と概ね同様であるため説明を省略又は簡略化することがある。 Figure 12 is a timing diagram showing a modified example of the driving method of the photoelectric conversion device according to the present embodiment. In addition to the same signals as in Figure 10, Figure 12 shows the potential of the reference signal Vramp' and the potentials of the input signals comp_in[n+2] and comp_in[n+3]. Also, in Figure 12, the potentials vline[n] and vline[n+1] are omitted. Note that in the period from time t40 to t42, the reference signal Vramp and the reference signal Vramp' are at the same potential. Note that the operation in the periods other than times t51, t52, t53, and t54 is generally similar to that in Figure 10, and therefore the description may be omitted or simplified.
時刻t51において、第n列と第n+1列の参照信号Vrampは第1オフセットレベルに設定される。第n+2列と第n+3列の参照信号Vramp´は第2オフセットレベルに設定される。参照信号Vramp´の第2オフセットレベルは、参照信号Vrampの第1オフセットレベルよりも高い電位に設定される。 At time t51, the reference signal Vramp of the nth and n+1th columns is set to a first offset level. The reference signal Vramp' of the n+2th and n+3th columns is set to a second offset level. The second offset level of the reference signal Vramp' is set to a potential higher than the first offset level of the reference signal Vramp.
時刻t52において、制御信号comp_resはローレベルになる。これにより、スイッチ233、234がオフになる。時刻t52における第n列と第n+1列の比較器232の第2入力端子の電位は、第1オフセットレベルである参照信号Vrampに基づくリセット電位である。時刻t52における第n+2列と第n+3列の比較器232の第2入力端子の電位は、第2オフセットレベルである参照信号Vramp´に基づくリセット電位である。
At time t52, the control signal comp_res goes to low level. This turns off the
時刻t53において、参照信号Vrampと参照信号Vramp´の第1、第2オフセットレベルへの設定が解除される。これにより、参照信号Vrampと参照信号Vramp´の電位は時刻t51より前の時点の電位に戻る。 At time t53, the settings of the reference signal Vramp and the reference signal Vramp' to the first and second offset levels are released. This causes the potentials of the reference signal Vramp and the reference signal Vramp' to return to the potentials prior to time t51.
時刻t16は、参照信号Vrampの電位が第1オフセットレベルを超える時刻である。時刻t16の付近において、入力信号comp_in[n]、comp_in[n+1]と参照信号Vrampとの大小関係が逆転し、第n列及び第n+1列の比較器232の出力信号のレベルが変化する。
Time t16 is the time when the potential of the reference signal Vramp exceeds the first offset level. Around time t16, the magnitude relationship between the input signals comp_in[n], comp_in[n+1] and the reference signal Vramp is reversed, and the levels of the output signals of the
時刻t54は、参照信号Vramp´の電位が第2オフセットレベルを超える時刻である。時刻t54の付近において、入力信号comp_in[n+2]、comp_in[n+3]と参照信号Vramp´との大小関係が逆転し、第n+2列及び第n+3列の比較器232の出力信号のレベルが変化する。
Time t54 is the time when the potential of the reference signal Vramp' exceeds the second offset level. Around time t54, the magnitude relationship between the input signals comp_in[n+2], comp_in[n+3] and the reference signal Vramp' is reversed, and the levels of the output signals of the
以上のように、第n列と第n+1列の比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングと第n+2列と第n+3列の比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングが異なる。したがって、本変形例によれば、図12の「Var」に示されているように、各列の比較器232の出力信号のレベルが変化するタイミングのばらつきを大きくすることができる。
As described above, the timing at which the level of the output signal of the
[第6実施形態]
上述の実施形態における光電変換装置は種々の機器に適用可能である。機器として、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、カメラヘッド、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星、監視カメラ等があげられる。図13に、機器の例としてデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
Sixth Embodiment
The photoelectric conversion device in the above-described embodiment can be applied to various devices, such as digital still cameras, digital camcorders, camera heads, copiers, fax machines, mobile phones, vehicle-mounted cameras, observation satellites, surveillance cameras, etc. Fig. 13 shows a block diagram of a digital still camera as an example of the device.
図13に示す機器70は、バリア706、レンズ702、絞り704、撮像装置700(光電変換装置の一例)を含む。また、機器70は、更に、信号処理部(処理装置)708、タイミング発生部720、全体制御・演算部718(制御装置)、メモリ部710(記憶装置)、記録媒体制御I/F部716、記録媒体714、外部I/F部712を含む。バリア706、レンズ702、絞り704の少なくとも1つは、機器に対応する光学装置である。バリア706はレンズ702を保護し、レンズ702は被写体の光学像を撮像装置700に結像させる。絞り704はレンズ702を通った光量を可変にする。撮像装置700は上述の実施形態のように構成され、レンズ702により結像された光学像を画像データ(画像信号)に変換する。信号処理部708は撮像装置700より出力された撮像データに対し各種の補正、データ圧縮等を行う。タイミング発生部720は撮像装置700及び信号処理部708に、各種タイミング信号を出力する。全体制御・演算部718はデジタルスチルカメラ全体を制御し、メモリ部710は画像データを一時的に記憶する。記録媒体制御I/F部716は記録媒体714に画像データの記録又は読み出しを行うためのインターフェースであり、記録媒体714は撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体である。外部I/F部712は外部コンピュータ等と通信するためのインターフェースである。タイミング信号等は機器の外部から入力されてもよい。また、更に機器70は光電変換装置で得られた情報を表示する表示装置(モニター、電子ビューファインダ等)を備えてもよい。機器は少なくとも光電変換装置を備える。更に、機器70は、光学装置、制御装置、処理装置、表示装置、記憶装置、及び光電変換装置で得られた情報に基づいて動作する機械装置の少なくともいずれかを備える。機械装置は、光電変換装置の信号を受けて動作する可動部(たとえばロボットアーム)である。
The
それぞれの画素が、複数の光電変換部(第1の光電変換部と、第2の光電変換部)を含んでもよい。信号処理部708は、第1の光電変換部で生じた電荷に基づく画素信号と、第2の光電変換部で生じた電荷に基づく画素信号とを処理し、撮像装置700から被写体までの距離情報を取得するように構成されてもよい。
Each pixel may include multiple photoelectric conversion units (a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit). The
[第7実施形態]
図14(a)、図14(b)は、本実施形態における車載カメラに関する機器のブロック図である。機器80は、上述した実施形態の撮像装置800(光電変換装置の一例)と、撮像装置800からの信号を処理する信号処理装置(処理装置)を有する。機器80は、撮像装置800により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部801と、機器80より取得された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の算出を行う視差算出部802を有する。また、機器80は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離計測部803と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部804とを有する。ここで、視差算出部802、距離計測部803は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部804はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
[Seventh embodiment]
14(a) and 14(b) are block diagrams of devices related to the vehicle-mounted camera in this embodiment. The
機器80は車両情報取得装置810と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、機器80には、衝突判定部804での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ECU820が接続されている。また、機器80は、衝突判定部804での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置830とも接続されている。例えば、衝突判定部804の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ECU820はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置830は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステム等の画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。機器80は上述のように車両を制御する動作の制御を行う制御手段として機能する。
The
本実施形態では車両の周囲、例えば前方又は後方を機器80で撮像する。図14(b)は、車両前方(撮像範囲850)を撮像する場合の機器を示している。撮像制御手段としての車両情報取得装置810が、撮像動作を行うように機器80又は撮像装置800に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。
In this embodiment, the surroundings of the vehicle, for example the front or rear, are captured by the
上述では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御等にも適用可能である。更に、機器は、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機、人工衛星、産業用ロボット及び民生用ロボット等の移動体(移動装置)に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム(ITS)、監視システム等、広く物体認識又は生体認識を利用する機器に適用することができる。 Although the above describes an example of control to avoid collision with other vehicles, the invention can also be applied to control of automatic driving by following other vehicles, control of automatic driving to avoid going out of lanes, etc. Furthermore, the device is not limited to vehicles such as automobiles, but can be applied to moving bodies (moving devices) such as ships, aircraft, artificial satellites, industrial robots, and consumer robots. In addition, the invention can be applied to a wide range of devices that use object recognition or biometric recognition, such as intelligent transport systems (ITS) and surveillance systems, and is not limited to moving bodies.
[変形実施形態]
本発明は、上述の実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。なお、本明細書において、画素1列に対して1つの列回路が設けられた例を説明したが、1列の画素に対して複数の出力線が設けられていてもよい。この場合は、複数の出力線の一部には、一部の行の画素が接続され、別の一部の出力線には別の一部の行の画素が接続される。この複数の出力線のそれぞれに、列回路が設けられていてもよい。また、複数列の画素に、1つの列回路が設けられた形態であってもよい。
[Modified embodiment]
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications are possible. For example, an example in which a part of the configuration of any of the embodiments is added to another embodiment, or an example in which a part of the configuration of another embodiment is replaced with another embodiment is also an embodiment of the present invention. In this specification, an example in which one column circuit is provided for one column of pixels has been described, but multiple output lines may be provided for one column of pixels. In this case, pixels in some rows are connected to some of the multiple output lines, and pixels in other rows are connected to another part of the output lines. A column circuit may be provided for each of the multiple output lines. Also, a form in which one column circuit is provided for multiple columns of pixels may be used.
本明細書の開示内容は、本明細書に記載した概念の補集合を含んでいる。すなわち、本明細書に例えば「AはBである」旨(A=B)の記載があれば、「AはBではない」旨(A≠B)の記載を省略しても、本明細書は「AはBではない」旨を開示又は示唆しているものとする。なぜなら、「AはBである」旨を記載している場合には、「AはBではない」場合を考慮していることが前提だからである。 The disclosure of this specification includes the complement of the concepts described in this specification. In other words, if this specification states, for example, that "A is B" (A = B), this specification is deemed to disclose or suggest that "A is not B" even if the statement that "A is not B" (A ≠ B) is omitted. This is because when it states that "A is B", it is assumed that the case where "A is not B" is taken into consideration.
本明細書の開示内容は、以下の構成を含む。
(構成1)
複数の画素と、
対応する画素から信号が各々出力される複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に対応して配され、対応する出力線に出力された信号を増幅する増幅部と、
前記複数の出力線の各々に対応して配され、第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子に前記増幅部の出力に応じた信号が入力され、前記第2入力端子に参照信号が入力される比較部と、
第1端子及び第2端子を有するスイッチと、
を有し、
前記複数の出力線は第1出力線及び第2出力線を含み、
前記第1端子は、前記第1出力線に対応する増幅部と前記第1出力線に対応する比較部の間のノードに接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線に対応する増幅部と前記第2出力線に対応する比較部の間のノードに接続されており、
前記比較部は、前記第1入力端子及び前記第2入力端子に入力されている電位に基づいてオフセットを設定するオフセットクランプ動作を行うことが可能であり、
前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記スイッチがオンになる
ことを特徴とする光電変換装置。
(構成2)
前記複数の出力線の各々に対応して配され、前記増幅部から出力された信号を保持する保持容量を更に有し、
前記第1端子は、前記第1出力線の保持容量に接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線の保持容量に接続されている
ことを特徴とする構成1に記載の光電変換装置。
(構成3)
前記複数の出力線の各々に対応して配された第1入力容量を更に有し、
前記増幅部の出力に応じた信号が前記第1入力容量を介して前記第1入力端子に入力され、
前記第1端子は、前記第1出力線の第1入力容量に接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線の第1入力容量に接続されている
ことを特徴とする構成1に記載の光電変換装置。
(構成4)
前記複数の出力線の各々に対応して配され、前記増幅部から出力された信号が保持される保持容量と、
前記複数の出力線の各々に対応して、前記保持容量と前記第1入力容量の間に配された第1バッファと、
を更に有し、
前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第1バッファと前記第1出力線に対応する第1入力容量の間のノードに接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第1バッファと前記第2出力線に対応する第1入力容量の間のノードに接続されている
ことを特徴とする構成3に記載の光電変換装置。
(構成5)
複数の画素と、
対応する画素から信号が各々出力される複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に対応して配され、対応する出力線に出力された信号を増幅する増幅部と、
前記複数の出力線の各々に対応して配され、第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子に前記増幅部の出力に応じた信号が入力され、前記第2入力端子に参照信号が入力される比較部と、
前記複数の出力線の各々に対応して配された第2入力容量と、
第1端子及び第2端子を有するスイッチと、
を有し、
前記参照信号が前記第2入力容量を介して前記第2入力端子に入力され、
前記複数の出力線は第1出力線及び第2出力線を含み、
前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第2入力容量に接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第2入力容量に接続されており、
前記比較部は、前記第1入力端子及び前記第2入力端子に入力されている電位に基づいてオフセットを設定するオフセットクランプ動作を行うことが可能であり、
前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記スイッチがオンになる
ことを特徴とする光電変換装置。
(構成6)
前記複数の出力線の各々に対応して、前記参照信号が供給される信号線と前記第2入力容量の間に配された第2バッファを更に有し、
前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第2バッファと前記第1出力線に対応する第2入力容量の間のノードに接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第2バッファと前記第2出力線に対応する第2入力容量の間のノードに接続されている
ことを特徴とする構成5に記載の光電変換装置。
(構成7)
前記スイッチの動作は、前記増幅部のゲインの設定に応じて異なる
ことを特徴とする構成1乃至6のいずれか1項に記載の光電変換装置。
(構成8)
前記スイッチの動作は、前記比較部のゲインの設定に応じて異なる
ことを特徴とする構成1乃至7のいずれか1項に記載の光電変換装置。
(構成9)
前記スイッチの動作は、前記参照信号の電位の単位時間当たりの変化量に応じて異なる
ことを特徴とする構成1乃至8のいずれか1項に記載の光電変換装置。
(構成10)
前記スイッチの動作は、前記光電変換装置の温度に応じて異なる
ことを特徴とする構成1乃至9のいずれか1項に記載の光電変換装置。
(構成11)
前記オフセットクランプ動作が完了した後に、前記スイッチがオフになる
ことを特徴とする構成1乃至10のいずれか1項に記載の光電変換装置。
(構成12)
前記スイッチがオンになり、その後にオフになった後に、前記オフセットクランプ動作が完了する
ことを特徴とする構成1乃至10のいずれか1項に記載の光電変換装置。
(構成13)
前記スイッチがオフになった後、前記参照信号の電位は時間に依存した変化を開始する
ことを特徴とする構成12に記載の光電変換装置。
(構成14)
第3端子及び第4端子を有する出力線接続スイッチを更に有し、
前記第3端子は、前記第1出力線に対応する画素と前記第1出力線に対応する増幅部の間のノードに接続されており、
前記第4端子は、前記第2出力線に対応する画素と前記第2出力線に対応する増幅部の間のノードに接続されている
ことを特徴とする構成1乃至13のいずれか1項に記載の光電変換装置。
(構成15)
前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記出力線接続スイッチがオンになる
ことを特徴とする構成14に記載の光電変換装置。
(構成16)
前記複数の出力線は第3出力線を更に含み、
前記オフセットクランプ動作が完了する時点において、前記第1出力線に対応する比較部に入力される参照信号の電位と前記第3出力線に対応する比較部に入力される参照信号の電位とが互いに異なる
ことを特徴とする構成1乃至15のいずれか1項に記載の光電変換装置。
(構成17)
複数の画素と、
対応する画素から信号が各々出力される複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に対応して配され、第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子に前記出力線の出力に応じた信号が入力され、前記第2入力端子に参照信号が入力される比較部と、
第1端子及び第2端子を有するスイッチと、
前記複数の出力線の各々に対応して配された第1入力容量と、
を有し、
前記出力線の出力に応じた信号が前記第1入力容量を介して前記第1入力端子に入力され、
前記複数の出力線は第1出力線及び第2出力線を含み、
前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第1入力容量に接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第1入力容量に接続されており、
前記比較部は、前記第1入力端子及び前記第2入力端子に入力されている電位に基づいてオフセットを設定するオフセットクランプ動作を行うことが可能であり、
前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記スイッチがオンになり、
前記オフセットクランプ動作が完了した後に、前記スイッチがオフになる
ことを特徴とする光電変換装置。
(構成18)
複数の画素と、
対応する画素から信号が各々出力される複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に対応して配され、第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子に前記出力線の出力に応じた信号が入力され、前記第2入力端子に参照信号が入力される比較部と、
前記複数の出力線の各々に対応して配された第2入力容量と、
第1端子及び第2端子を有するスイッチと、
を有し、
前記参照信号が前記第2入力容量を介して前記第2入力端子に入力され、
前記複数の出力線は第1出力線及び第2出力線を含み、
前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第2入力容量に接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第2入力容量に接続されており、
前記比較部は、前記第1入力端子及び前記第2入力端子に入力されている電位に基づいてオフセットを設定するオフセットクランプ動作を行うことが可能であり、
前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記スイッチがオンになり、
前記オフセットクランプ動作が完了した後に、前記スイッチがオフになる
ことを特徴とする光電変換装置。
(構成19)
構成1乃至18のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置に対応した光学装置、
前記光電変換装置を制御する制御装置、
前記光電変換装置から出力された信号を処理する処理装置、
前記光電変換装置で得られた情報を表示する表示装置、
前記光電変換装置で得られた情報を記憶する記憶装置、及び
前記光電変換装置で得られた情報に基づいて動作する機械装置、の少なくともいずれかと、を備えることを特徴とする機器。
(構成20)
前記処理装置は、複数の光電変換部にて生成された画像信号をそれぞれ処理し、前記光電変換装置から被写体までの距離情報を取得することを特徴とする構成19に記載の機器。
The disclosure of this specification includes the following configurations.
(Configuration 1)
A plurality of pixels;
a plurality of output lines to which signals are output from corresponding pixels;
an amplifier section arranged corresponding to each of the plurality of output lines and amplifying a signal output to the corresponding output line;
a comparison unit arranged corresponding to each of the plurality of output lines, the comparison unit having a first input terminal and a second input terminal, the first input terminal receiving a signal corresponding to an output of the amplification unit, and the second input terminal receiving a reference signal;
a switch having a first terminal and a second terminal;
having
the plurality of output lines includes a first output line and a second output line;
the first terminal is connected to a node between an amplifier section corresponding to the first output line and a comparator section corresponding to the first output line;
the second terminal is connected to a node between an amplifier section corresponding to the second output line and a comparator section corresponding to the second output line;
the comparison unit is capable of performing an offset clamp operation for setting an offset based on potentials input to the first input terminal and the second input terminal,
The photoelectric conversion device, wherein the switch is turned on during a period before the offset clamp operation is completed.
(Configuration 2)
a storage capacitor arranged corresponding to each of the plurality of output lines and configured to store a signal output from the amplifier unit;
the first terminal is connected to a storage capacitor of the first output line;
The photoelectric conversion device according to
(Configuration 3)
a first input capacitance arranged corresponding to each of the plurality of output lines;
a signal corresponding to an output of the amplifier unit is input to the first input terminal via the first input capacitance;
the first terminal is connected to a first input capacitance of the first output line;
The photoelectric conversion device according to
(Configuration 4)
a storage capacitor arranged corresponding to each of the plurality of output lines and configured to store a signal output from the amplifier;
a first buffer disposed between the storage capacitor and the first input capacitor in correspondence with each of the plurality of output lines;
and
the first terminal is connected to a node between a first buffer corresponding to the first output line and a first input capacitance corresponding to the first output line;
The photoelectric conversion device according to
(Configuration 5)
A plurality of pixels;
a plurality of output lines to which signals are output from corresponding pixels;
an amplifier section arranged corresponding to each of the plurality of output lines and amplifying a signal output to the corresponding output line;
a comparison unit arranged corresponding to each of the plurality of output lines, the comparison unit having a first input terminal and a second input terminal, the first input terminal receiving a signal corresponding to an output of the amplification unit, and the second input terminal receiving a reference signal;
a second input capacitance arranged corresponding to each of the plurality of output lines;
a switch having a first terminal and a second terminal;
having
the reference signal is input to the second input terminal via the second input capacitance;
the plurality of output lines includes a first output line and a second output line;
the first terminal is connected to a second input capacitance corresponding to the first output line;
the second terminal is connected to a second input capacitance corresponding to the second output line;
the comparison unit is capable of performing an offset clamp operation for setting an offset based on potentials input to the first input terminal and the second input terminal,
The photoelectric conversion device, wherein the switch is turned on during a period before the offset clamp operation is completed.
(Configuration 6)
a second buffer disposed between a signal line to which the reference signal is supplied and the second input capacitance, the second buffer corresponding to each of the plurality of output lines;
the first terminal is connected to a node between a second buffer corresponding to the first output line and a second input capacitance corresponding to the first output line;
The photoelectric conversion device according to configuration 5, wherein the second terminal is connected to a node between a second buffer corresponding to the second output line and a second input capacitance corresponding to the second output line.
(Configuration 7)
7. The photoelectric conversion device according to any one of the preceding claims, wherein an operation of the switch differs depending on a gain setting of the amplifier unit.
(Configuration 8)
8. The photoelectric conversion device according to any one of
(Configuration 9)
9. The photoelectric conversion device according to any one of
(Configuration 10)
10. The photoelectric conversion device according to any one of the preceding claims, wherein the operation of the switch differs depending on a temperature of the photoelectric conversion device.
(Configuration 11)
11. The photoelectric conversion device according to any one of
(Configuration 12)
11. The photoelectric conversion device according to any one of
(Configuration 13)
13. The photoelectric conversion device according to
(Configuration 14)
an output line connection switch having a third terminal and a fourth terminal;
the third terminal is connected to a node between a pixel corresponding to the first output line and an amplifier corresponding to the first output line;
The photoelectric conversion device according to any one of
(Configuration 15)
15. The photoelectric conversion device according to
(Configuration 16)
the plurality of output lines further includes a third output line;
The photoelectric conversion device described in any one of
(Configuration 17)
A plurality of pixels;
a plurality of output lines to which signals are output from corresponding pixels;
a comparison unit arranged corresponding to each of the plurality of output lines, the comparison unit having a first input terminal and a second input terminal, the first input terminal receiving a signal corresponding to an output of the output line, and the second input terminal receiving a reference signal;
a switch having a first terminal and a second terminal;
a first input capacitance arranged corresponding to each of the plurality of output lines;
having
a signal corresponding to an output of the output line is input to the first input terminal via the first input capacitance;
the plurality of output lines includes a first output line and a second output line;
the first terminal is connected to a first input capacitance corresponding to the first output line;
the second terminal is connected to a first input capacitance corresponding to the second output line;
the comparison unit is capable of performing an offset clamp operation for setting an offset based on potentials input to the first input terminal and the second input terminal,
During a period before the offset clamp operation is completed, the switch is turned on,
the switch is turned off after the offset clamp operation is completed.
(Configuration 18)
A plurality of pixels;
a plurality of output lines to which signals are output from corresponding pixels;
a comparison unit arranged corresponding to each of the plurality of output lines, the comparison unit having a first input terminal and a second input terminal, the first input terminal receiving a signal corresponding to an output of the output line, and the second input terminal receiving a reference signal;
a second input capacitance arranged corresponding to each of the plurality of output lines;
a switch having a first terminal and a second terminal;
having
the reference signal is input to the second input terminal via the second input capacitance;
the plurality of output lines includes a first output line and a second output line;
the first terminal is connected to a second input capacitance corresponding to the first output line;
the second terminal is connected to a second input capacitance corresponding to the second output line;
the comparison unit is capable of performing an offset clamp operation for setting an offset based on potentials input to the first input terminal and the second input terminal,
During a period before the offset clamp operation is completed, the switch is turned on,
the switch is turned off after the offset clamp operation is completed.
(Configuration 19)
The photoelectric conversion device according to any one of
an optical device corresponding to the photoelectric conversion device;
A control device for controlling the photoelectric conversion device;
a processing device that processes a signal output from the photoelectric conversion device;
a display device that displays information obtained by the photoelectric conversion device;
An apparatus comprising at least one of a memory device that stores information obtained by the photoelectric conversion device, and a mechanical device that operates based on the information obtained by the photoelectric conversion device.
(Configuration 20)
20. The device according to
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 The present invention can also be realized by supplying a program that realizes one or more of the functions of the above-described embodiments to a system or device via a network or storage medium, and having one or more processors in the computer of the system or device read and execute the program. It can also be realized by a circuit (e.g., an ASIC) that realizes one or more of the functions.
なお、上述の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-mentioned embodiments are merely examples of the implementation of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted in a limiting manner. In other words, the present invention can be implemented in various forms without departing from its technical concept or main features.
100、100a、100b 画素
12 出力線
21、21a、21b 増幅部
23、23a、23b AD変換部
191 スイッチ
100, 100a,
Claims (24)
対応する画素から信号が各々出力される複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に対応して配され、対応する出力線に出力された信号を増幅する増幅部と、
前記複数の出力線の各々に対応して配され、第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子に前記増幅部の出力に応じた信号が入力され、前記第2入力端子に参照信号が入力される比較部と、
第1端子及び第2端子を有するスイッチと、
を有し、
前記複数の出力線は第1出力線及び第2出力線を含み、
前記第1端子は、前記第1出力線に対応する増幅部と前記第1出力線に対応する比較部の間のノードに接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線に対応する増幅部と前記第2出力線に対応する比較部の間のノードに接続されており、
前記比較部は、前記第1入力端子及び前記第2入力端子に入力されている電位に基づいてオフセットを設定するオフセットクランプ動作を行うことが可能であり、
前記比較部は、前記増幅部の出力に応じた前記信号と、前記参照信号と、の比較動作を行うことが可能であり、
前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記スイッチがオンになり、
前記オフセットクランプ動作が完了した後かつ前記オフセットクランプ動作完了後の最初の前記比較動作が開始する前の期間において、前記スイッチがオフになる
ことを特徴とする光電変換装置。 A plurality of pixels;
a plurality of output lines to which signals are output from corresponding pixels;
an amplifier section arranged corresponding to each of the plurality of output lines and amplifying a signal output to the corresponding output line;
a comparison unit arranged corresponding to each of the plurality of output lines, the comparison unit having a first input terminal and a second input terminal, the first input terminal receiving a signal corresponding to an output of the amplification unit, and the second input terminal receiving a reference signal;
a switch having a first terminal and a second terminal;
having
the plurality of output lines includes a first output line and a second output line;
the first terminal is connected to a node between an amplifier section corresponding to the first output line and a comparator section corresponding to the first output line;
the second terminal is connected to a node between an amplifier section corresponding to the second output line and a comparator section corresponding to the second output line;
the comparison unit is capable of performing an offset clamp operation for setting an offset based on potentials input to the first input terminal and the second input terminal,
the comparison unit is capable of performing a comparison operation between the signal corresponding to the output of the amplification unit and the reference signal,
During a period before the offset clamp operation is completed, the switch is turned on,
The switch is turned off during a period after the offset clamp operation is completed and before the first comparison operation after the offset clamp operation is completed starts.
A photoelectric conversion device comprising:
前記第1端子は、前記第1出力線の保持容量に接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線の保持容量に接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 a storage capacitor arranged corresponding to each of the plurality of output lines and configured to store a signal output from the amplifier unit;
the first terminal is connected to a storage capacitor of the first output line;
The photoelectric conversion device according to claim 1 , wherein the second terminal is connected to a storage capacitor of the second output line.
前記増幅部の出力に応じた信号が前記第1入力容量を介して前記第1入力端子に入力され、
前記第1端子は、前記第1出力線の第1入力容量に接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線の第1入力容量に接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 a first input capacitance arranged corresponding to each of the plurality of output lines;
a signal corresponding to an output of the amplifier unit is input to the first input terminal via the first input capacitance;
the first terminal is connected to a first input capacitance of the first output line;
The photoelectric conversion device according to claim 1 , wherein the second terminal is connected to a first input capacitance of the second output line.
前記複数の出力線の各々に対応して、前記保持容量と前記第1入力容量の間に配された第1バッファと、
を更に有し、
前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第1バッファと前記第1出力線に対応する第1入力容量の間のノードに接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第1バッファと前記第2出力線に対応する第1入力容量の間のノードに接続されている
ことを特徴とする請求項3に記載の光電変換装置。 a storage capacitor arranged corresponding to each of the plurality of output lines and configured to store a signal output from the amplifier;
a first buffer disposed between the storage capacitor and the first input capacitor in correspondence with each of the plurality of output lines;
and
the first terminal is connected to a node between a first buffer corresponding to the first output line and a first input capacitance corresponding to the first output line;
The photoelectric conversion device according to claim 3 , wherein the second terminal is connected to a node between a first buffer corresponding to the second output line and a first input capacitance corresponding to the second output line.
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 The signal includes a noise signal and a photoelectric conversion signal, and the comparison operation uses the noise signal and the photoelectric conversion signal.
2. The photoelectric conversion device according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項5に記載の光電変換装置。 The pixel includes a transfer transistor, and when the transfer transistor is turned on, the pixel outputs the photoelectric conversion signal, and the switch is turned off during a period before the transfer transistor is turned on.
6. The photoelectric conversion device according to claim 5 .
対応する画素から信号が各々出力される複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に対応して配され、対応する出力線に出力された信号を増幅する増幅部と、
前記複数の出力線の各々に対応して配され、第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子に前記増幅部の出力に応じた信号が入力され、前記第2入力端子に参照信号が入力される比較部と、
前記複数の出力線の各々に対応して配された第2入力容量と、
第1端子及び第2端子を有するスイッチと、
を有し、
前記参照信号が前記第2入力容量を介して前記第2入力端子に入力され、
前記複数の出力線は第1出力線及び第2出力線を含み、
前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第2入力容量に接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第2入力容量に接続されており、
前記比較部は、前記第1入力端子及び前記第2入力端子に入力されている電位に基づいてオフセットを設定するオフセットクランプ動作を行うことが可能であり、
前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記スイッチがオンになる
ことを特徴とする光電変換装置。 A plurality of pixels;
a plurality of output lines to which signals are output from corresponding pixels;
an amplifier section arranged corresponding to each of the plurality of output lines and amplifying a signal output to the corresponding output line;
a comparison unit arranged corresponding to each of the plurality of output lines, the comparison unit having a first input terminal and a second input terminal, the first input terminal receiving a signal corresponding to an output of the amplification unit, and the second input terminal receiving a reference signal;
a second input capacitance arranged corresponding to each of the plurality of output lines;
a switch having a first terminal and a second terminal;
having
the reference signal is input to the second input terminal via the second input capacitance;
the plurality of output lines includes a first output line and a second output line;
the first terminal is connected to a second input capacitance corresponding to the first output line;
the second terminal is connected to a second input capacitance corresponding to the second output line;
the comparison unit is capable of performing an offset clamp operation for setting an offset based on potentials input to the first input terminal and the second input terminal,
The photoelectric conversion device, wherein the switch is turned on during a period before the offset clamp operation is completed.
前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第2バッファと前記第1出力線に対応する第2入力容量の間のノードに接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第2バッファと前記第2出力線に対応する第2入力容量の間のノードに接続されている
ことを特徴とする請求項7に記載の光電変換装置。 a second buffer disposed between a signal line to which the reference signal is supplied and the second input capacitance, the second buffer corresponding to each of the plurality of output lines;
the first terminal is connected to a node between a second buffer corresponding to the first output line and a second input capacitance corresponding to the first output line;
The photoelectric conversion device according to claim 7 , wherein the second terminal is connected to a node between a second buffer corresponding to the second output line and a second input capacitance corresponding to the second output line.
前記オフセットクランプ動作が完了した後かつ前記オフセットクランプ動作完了後の最初の前記比較動作が開始する前の期間において、前記スイッチがオフになる
ことを特徴とする請求項7に記載の光電変換装置。 the comparison unit is capable of performing a comparison operation between the signal corresponding to the output of the amplification unit and the reference signal,
The switch is turned off during a period after the offset clamp operation is completed and before the first comparison operation after the offset clamp operation is completed starts.
8. The photoelectric conversion device according to claim 7 .
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to claim 1 , wherein the operation of the switch differs depending on a gain setting of the amplifier section.
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to claim 1 , wherein the operation of the switch differs depending on a gain setting of the comparator.
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 2 . The photoelectric conversion device according to claim 1 , wherein the operation of the switch differs depending on a change amount per unit time of the potential of the reference signal.
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to claim 1 , wherein the operation of the switch differs depending on the temperature of the photoelectric conversion device.
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 2. The photoelectric conversion device according to claim 1 , wherein after the switch is turned off, the potential of the reference signal starts to change depending on time.
前記第3端子は、前記第1出力線に対応する画素と前記第1出力線に対応する増幅部の間のノードに接続されており、
前記第4端子は、前記第2出力線に対応する画素と前記第2出力線に対応する増幅部の間のノードに接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 an output line connection switch having a third terminal and a fourth terminal;
the third terminal is connected to a node between a pixel corresponding to the first output line and an amplifier corresponding to the first output line;
The photoelectric conversion device according to claim 1 , wherein the fourth terminal is connected to a node between a pixel corresponding to the second output line and an amplifier section corresponding to the second output line.
ことを特徴とする請求項15に記載の光電変換装置。 16. The photoelectric conversion device according to claim 15 , wherein the output line connection switch is turned on during a period before the offset clamp operation is completed.
前記オフセットクランプ動作が完了する時点において、前記第1出力線に対応する比較部に入力される参照信号の電位と前記第3出力線に対応する比較部に入力される参照信号の電位とが互いに異なる
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 the plurality of output lines further includes a third output line;
2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein at the time when the offset clamp operation is completed, a potential of a reference signal input to a comparison unit corresponding to the first output line and a potential of a reference signal input to a comparison unit corresponding to the third output line are different from each other.
対応する画素から信号が各々出力される複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に対応して配され、第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子に前記出力線の出力に応じた信号が入力され、前記第2入力端子に参照信号が入力される比較部と、
第1端子及び第2端子を有するスイッチと、
前記複数の出力線の各々に対応して配された第1入力容量と、
を有し、
前記出力線の出力に応じた信号が前記第1入力容量を介して前記第1入力端子に入力され、
前記複数の出力線は第1出力線及び第2出力線を含み、
前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第1入力容量に接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第1入力容量に接続されており、
前記比較部は、前記第1入力端子及び前記第2入力端子に入力されている電位に基づいてオフセットを設定するオフセットクランプ動作を行うことが可能であり、
前記比較部は、前記出力線の出力に応じた前記信号と、前記参照信号と、の比較動作を行うことが可能であり、
前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記スイッチがオンになり、
前記オフセットクランプ動作が完了した後かつ前記オフセットクランプ動作完了後の最初の前記比較動作が開始する前の期間において、前記スイッチがオフになる
ことを特徴とする光電変換装置。 A plurality of pixels;
a plurality of output lines to which signals are output from corresponding pixels;
a comparison unit arranged corresponding to each of the plurality of output lines, the comparison unit having a first input terminal and a second input terminal, the first input terminal receiving a signal corresponding to an output of the output line, and the second input terminal receiving a reference signal;
a switch having a first terminal and a second terminal;
a first input capacitance arranged corresponding to each of the plurality of output lines;
having
a signal corresponding to an output of the output line is input to the first input terminal via the first input capacitance;
the plurality of output lines includes a first output line and a second output line;
the first terminal is connected to a first input capacitance corresponding to the first output line;
the second terminal is connected to a first input capacitance corresponding to the second output line;
the comparison unit is capable of performing an offset clamp operation for setting an offset based on potentials input to the first input terminal and the second input terminal,
the comparison unit is capable of performing a comparison operation between the signal corresponding to the output of the output line and the reference signal,
During a period before the offset clamp operation is completed, the switch is turned on,
the switch is turned off during a period after the offset clamp operation is completed and before a first comparison operation after the offset clamp operation is completed starts .
ことを特徴とする請求項18に記載の光電変換装置。 The signal includes a noise signal and a photoelectric conversion signal, and the comparison operation uses the noise signal and the photoelectric conversion signal.
20. The photoelectric conversion device according to claim 18 ,
ことを特徴とする請求項19に記載の光電変換装置。 The pixel includes a transfer transistor, and when the transfer transistor is turned on, the pixel outputs the photoelectric conversion signal, and the switch is turned off during a period before the transfer transistor is turned on.
20. The photoelectric conversion device according to claim 19 .
対応する画素から信号が各々出力される複数の出力線と、
前記複数の出力線の各々に対応して配され、第1入力端子及び第2入力端子を有し、前記第1入力端子に前記出力線の出力に応じた信号が入力され、前記第2入力端子に参照信号が入力される比較部と、
前記複数の出力線の各々に対応して配された第2入力容量と、
第1端子及び第2端子を有するスイッチと、
を有し、
前記参照信号が前記第2入力容量を介して前記第2入力端子に入力され、
前記複数の出力線は第1出力線及び第2出力線を含み、
前記第1端子は、前記第1出力線に対応する第2入力容量に接続されており、
前記第2端子は、前記第2出力線に対応する第2入力容量に接続されており、
前記比較部は、前記第1入力端子及び前記第2入力端子に入力されている電位に基づいてオフセットを設定するオフセットクランプ動作を行うことが可能であり、
前記オフセットクランプ動作が完了する前の期間において、前記スイッチがオンになり、
前記オフセットクランプ動作が完了した後に、前記スイッチがオフになる
ことを特徴とする光電変換装置。 A plurality of pixels;
a plurality of output lines to which signals are output from corresponding pixels;
a comparison unit arranged corresponding to each of the plurality of output lines, the comparison unit having a first input terminal and a second input terminal, the first input terminal receiving a signal corresponding to an output of the output line, and the second input terminal receiving a reference signal;
a second input capacitance arranged corresponding to each of the plurality of output lines;
a switch having a first terminal and a second terminal;
having
the reference signal is input to the second input terminal via the second input capacitance;
the plurality of output lines includes a first output line and a second output line;
the first terminal is connected to a second input capacitance corresponding to the first output line;
the second terminal is connected to a second input capacitance corresponding to the second output line;
the comparison unit is capable of performing an offset clamp operation for setting an offset based on potentials input to the first input terminal and the second input terminal,
During a period before the offset clamp operation is completed, the switch is turned on,
the switch is turned off after the offset clamp operation is completed.
ことを特徴とする請求項21に記載の光電変換装置。 The comparator is capable of performing a comparison operation between the signal corresponding to the output of the output line and the reference signal, and the switch is turned off during a period before the first comparison operation starts after the offset clamp operation is completed.
22. The photoelectric conversion device according to claim 21 .
前記光電変換装置に対応した光学装置、
前記光電変換装置を制御する制御装置、
前記光電変換装置から出力された信号を処理する処理装置、
前記光電変換装置で得られた情報を表示する表示装置、
前記光電変換装置で得られた情報を記憶する記憶装置、及び
前記光電変換装置で得られた情報に基づいて動作する機械装置、の少なくともいずれかと、を備えることを特徴とする機器。 The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 22 ,
an optical device corresponding to the photoelectric conversion device;
A control device for controlling the photoelectric conversion device;
a processing device that processes a signal output from the photoelectric conversion device;
a display device that displays information obtained by the photoelectric conversion device;
An apparatus comprising at least one of a memory device that stores information obtained by the photoelectric conversion device, and a mechanical device that operates based on the information obtained by the photoelectric conversion device.
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