JPWO2018105475A1 - 固体撮像装置、及びそれを用いる撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[固体撮像装置の構成例]
図1は、実施の形態1に係る固体撮像装置1の構成例を示すブロック図である。
次に実施の形態2における固体撮像装置1について説明する。
実施の形態3では、DAC82からテスト信号としての第1アナログ信号A1をアナログ画素信号の代替として、画素アレイ部10に供給する構成例について説明する。
実施の形態4では、実施の形態3におけるテスト領域が、画素アレイ部10の列方向の両端に2つ設けられる構成例について説明する。
以下、図面を参照しながら、実施の形態5に係る撮像装置について説明する。なお、本実施の形態に備わる撮像装置は、上述した実施の形態1〜4に係る固体撮像装置1を1つ以上備える。以下、詳細を説明する。
以上、本開示の固体撮像装置、及びそれを用いる撮像装置について、上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本開示の固体撮像装置、及びそれを用いる撮像装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本開示の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の固体撮像装置、及びそれを用いる撮像装置を内蔵した各種機器も本開示に含まれる。
3 画素回路
10 画素アレイ部
12 水平走査回路
14 垂直走査回路
15 水平走査線群
18 水平信号線
19 垂直信号線
20 タイミング制御部
25 カラムAD回路
26 カラム処理部
27 参照信号生成部
80 信号処理部
81 テスト信号生成回路
82 DAC
83 判定回路
84 選択回路
85 セレクタ
Claims (19)
- 行列状に配置された複数の画素回路を有する画素アレイ部と、
アナログ画素信号をデジタル画素信号に変換するために前記複数の画素回路の列毎に設けられた列ADCを有するカラム処理部と、
テスト用の第1デジタル信号を生成するテスト信号生成回路と、
前記第1デジタル信号を第1アナログ信号に変換し、前記第1アナログ信号を前記アナログ画素信号の代替として前記画素アレイ部または前記カラム処理部に供給するDACと、
前記第1デジタル信号と、前記カラム処理部によって前記第1アナログ信号から変換された第2デジタル信号との差分が期待値の範囲内であるか否かを判定する判定回路と、を備え、
前記テスト信号生成回路は、前記第1デジタル信号の生成動作を、撮像動作中の垂直帰線区間に含まれる1水平走査期間内に実行し、
前記カラム処理部は、前記第1アナログ信号から第2デジタル信号への変換動作を、撮像動作中の前記垂直帰線区間に含まれる前記1水平走査期間内に実行する
固体撮像装置。 - 前記カラム処理部は、さらに、
前記列ADCと同じ内部構成を有するテスト用回路を備え、
前記第1アナログ信号は、前記アナログ画素信号の代替として前記テスト用回路に供給される
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記固体撮像装置は、さらに、
前記複数の画素回路の列毎に設けられたセレクタを備え、
前記セレクタは、
前記アナログ画素信号および前記第1アナログ信号の一方を選択して対応する列ADCに出力し、
撮像動作中の前記垂直帰線区間に含まれる前記1水平走査期間では、前記第1アナログ信号を選択し、
撮像動作中の前記垂直帰線区間に含まれない1水平走査期間では、前記アナログ画素信号を選択する
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記画素アレイ部は、前記複数の画素回路の行のうち少なくとも1行を構成する画素回路からなるテスト領域を有し、
前記複数の画素回路のそれぞれは、
前記アナログ画素信号に対応する信号電荷を保持する浮遊拡散層と、
前記浮遊拡散層にリセット電位を設定するリセットトランジスタと、
前記浮遊拡散層に接続されたゲートを有し前記ゲートの電位を垂直信号線に出力する増幅トランジスタと、を備え、
前記リセットトランジスタのソースは、前記浮遊拡散層に接続され、
前記テスト領域内の前記リセットトランジスタのドレインには、撮像動作中の前記垂直帰線区間に含まれる前記1水平走査期間では、前記第1アナログ信号が供給される
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記固体撮像装置は、時間的に変化するランプ波形を有する参照信号を生成する参照信号生成部を有し、
前記列ADCは、
前記参照信号と前記アナログ画素信号とを比較する電圧比較器と、
前記ランプ波形の変化開始から前記電圧比較器の判定結果が反転するまでの時間に応じたカウント値を前記デジタル画素信号として出力するカウンタとを有し、
前記DACは、前記第1アナログ信号が前記ランプ波形の振幅より大きくならないように、参照信号生成部と連動して前記第1アナログ信号の出力ゲインを調整する
請求項1から4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記テスト信号生成回路は、撮像動作中の垂直帰線区間毎に、または、撮像動作中の垂直帰線区間内の水平走査期間毎に、前記第1デジタル信号を増加または減少させる
請求項1から5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記テスト信号生成回路は、前記第1デジタル信号を、下限値から上限値まで順次増加させること、または、上限値から下限値まで順次減少させることを繰り返し、
前記所定の範囲は、前記列ADCの入力レンジに対応する
請求項6に記載の固体撮像装置。 - 前記テスト領域を構成する前記少なくとも1行は、前記カラム処理部から最も離れた行を含む
請求項4に記載の固体撮像装置。 - 前記カラム処理部は、
前記複数の画素回路の列のうち半数の列に対応する第1カラム処理部と、
前記複数の画素回路の列のうち残り半数の列に対応する第2カラム処理部とを備え、
前記第1カラム処理部と第2カラム処理部とは、前記列方向に前記画素アレイ部を挟んで配置され、
前記複数の画素回路は、
前記第1カラム処理部から最も離れた少なくとも1行中の前記半数の列に対応するテスト用の画素回路を有する第1テスト領域と、
前記第2カラム処理部から最も離れた少なくとも1行中の前記残り半数の列に対応するテスト用の画素回路を有する第2テスト領域とを有し、
前記複数の画素回路のそれぞれは、
前記アナログ画素信号に対応する信号電荷を保持する浮遊拡散層と、
前記浮遊拡散層にリセット電位を設定するリセットトランジスタと、
前記浮遊拡散層に接続されたゲートを有し前記ゲートの電位を垂直信号線に出力する増幅トランジスタと、を備え、
前記リセットトランジスタのソースは、前記浮遊拡散層に接続され、
前記第1テスト領域および前記第2テスト領域内の前記リセットトランジスタのドレインには、撮像動作中の前記垂直帰線区間に含まれる前記1水平走査期間では、前記第1アナログ信号が供給される
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記アナログ画素信号は、リセットレベルおよび信号レベルを含み、
前記列ADCは、前記アナログ画素信号のリセットレベルおよび信号レベルそれぞれをデジタル化して、デジタル化したリセットレベルとデジタル化した信号レベルとの差分を前記デジタル画素信号として検出する相関二重検出を行い、
前記テスト信号生成回路は、第1デジタル値および第2デジタル値を含む第1デジタル信号を生成し、
前記1水平走査期間は、リセットレベル読み出し期間と信号読み出し期間とを含み、
前記テスト信号生成回路は、
前記垂直帰線区間に含まれる前記1水平走査期間内のリセットレベル読み出し期間において前記第1デジタル値を生成し、
前記垂直帰線区間に含まれる前記1水平走査期間内の信号レベル読み出し期間において前記第2デジタル値を生成する
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記テスト信号生成回路は、
前記第1デジタル値を電源電圧に対応する固定値として生成し、
撮像動作中の垂直帰線区間毎に、または、撮像動作中の垂直帰線区間内の水平走査期間毎に、前記第2デジタル値を増加または減少させる
請求項10に記載の固体撮像装置。 - 前記テスト信号生成回路は、
撮像動作中の垂直帰線区間毎に、または、撮像動作中の垂直帰線区間内の水平走査期間毎に、前記第1デジタル値を増加または減少させ、
前記第2デジタル値を、接地レベルを示す固定値として生成する
請求項10に記載の固体撮像装置。 - 前記DACは、前記第1デジタル値を第1アナログ値に変換し、前記第1アナログ値を前記アナログ画素信号のリセットレベルの代替として前記画素アレイ部または前記カラム処理部に供給し、前記第2デジタル値を第2アナログ値に変換し、前記第2アナログ値を前記アナログ画素信号の信号レベルの代替として前記画素アレイ部または前記カラム処理部に供給し、
前記固体撮像装置は、前記リセットレベル読み出し期間において時間的に変化する第1ランプ波形と、前記信号レベル読み出し期間において時間的に変化する第2ランプ波形とを有する参照信号を生成する参照信号生成部を有し、
前記列ADCは、
前記垂直帰線区間に含まれる前記1水平走査期間内の前記リセットレベル読み出し期間において前記第1ランプ波形と、前記第1アナログ値とを比較し、前記信号レベル読み出し期間において前記第2ランプ波形と前記第2アナログ値とを比較する電圧比較器と、
前記第1ランプ波形の変化開始から前記電圧比較器の判定結果が反転するまでの時間を示す第1カウント値と、前記第2ランプ波形の変化開始から前記電圧比較器の判定結果が反転するまでの時間を示す第2カウント値との差分を前記デジタル画素信号として出力するカウンタとを有する
請求項10から12のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記判定回路は、前記第1デジタル信号と、前記第2デジタル信号との差分が期待値の範囲内であれば正常と判定し、範囲外であれば異常と判定する
請求項1から13のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記テスト信号生成回路は、撮像動作中の垂直帰線区間毎に、または、撮像動作中の垂直帰線区間内の水平走査期間毎に、前記第1デジタル値および第2デジタル値の少なくとも一方を増加または減少させ、
前記DACの出力ゲインは、前記第1アナログ値が前記第1ランプ波形の振幅より大きくならないように、かつ、前記第2アナログ値が前記第2ランプ波形の振幅より大きくならないように調整される
請求項13に記載の固体撮像装置。 - 前記参照信号生成部は、前記参照信号を生成するデジタル−アナログ変換回路を有し、
前記テスト信号生成回路は、撮像動作中の垂直帰線区間毎に、または、撮像動作中の垂直帰線区間内の水平走査期間毎に、前記第1デジタル信号を所定ステップ量だけ増加または減少させ、
前記所定ステップ量は、前記デジタル−アナログ変換回路における最小ステップ量よりも大きい
請求項1から15のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記テスト領域は、前記カラム処理部から最も離れたN行に対応するテスト用の画素回路を有し、
前記テスト信号生成回路は、撮像動作中の1垂直帰線区間内のN個の水平走査期間に、前記第1デジタル信号をN回増加または減少させる
請求項4に記載の固体撮像装置。 - 請求項1〜17のいずれか1項に記載の固体撮像装置を備え、
ビューシステム、ADAS(先進運転支援システム)のセンシングシステム、および、自動運転のセンシングシステムのいずれか1つのシステムを構成する
撮像装置。 - 前記撮像装置は、輸送機器の前方、左サイド、右サイド、左ドアミラー、右ドアミラー、ルームミラーの1つ以上に搭載される
請求項18記載の撮像装置。
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