JP2008042677A - Photoelectric conversion apparatus and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電変換装置及び撮像装置に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion device and an imaging device.
近年、増幅型の光電変換装置を用いた固体撮像装置、特にMOS型の固体撮像装置が注目されている。MOS型固体撮像装置では、画角内に太陽が存在する場合のように非常に強い光が撮像面に入射した場合に、その強い光の入射部分が黒く映し出される現象が発生することがある。この現象は、高輝度黒沈み、黒沈み、或いは、黒化現象と呼ばれる。ここでは、この現象を"黒沈み"と呼ぶことにする。 In recent years, solid-state imaging devices using amplification type photoelectric conversion devices, particularly MOS-type solid-state imaging devices, have attracted attention. In the MOS type solid-state imaging device, when very strong light is incident on the imaging surface as in the case where the sun is present within the angle of view, a phenomenon in which the incident portion of the strong light appears black may occur. This phenomenon is called a high-luminance black sun, black sun, or blackening phenomenon. Here, this phenomenon is called “black sun”.
黒沈みは、画素からS出力(データレベル)とN出力(ノイズレベル)を読み出し、両者の差分を演算して出力するCDS(Correlated Double Sampling)方式において見られる。N出力を読み出す際に高輝度の光が入射していると、それによって生成される電荷が浮遊拡散部に入り込んで該浮遊拡散部の電位を低下させる。これに応じて画素から出力されるN出力が低下する。この低下が過度になると、S出力とN出力との差分が極めて小さくなり、黒沈みが発生する。 Black sun is seen in a CDS (Correlated Double Sampling) system in which an S output (data level) and an N output (noise level) are read from a pixel, and the difference between the two is calculated and output. If high-intensity light is incident when the N output is read, the charge generated thereby enters the floating diffusion portion and lowers the potential of the floating diffusion portion. In response to this, the N output output from the pixel decreases. When this decrease becomes excessive, the difference between the S output and the N output becomes extremely small, and black sun is generated.
特許文献1には、ノイズレベルがある閾値を超えた時(黒沈みが発生しうる時)に、ノイズレベルをリセット電源電位で置き換えて、データレベルとの差分演算を行う技術が記載されている。この技術によって、黒沈みを抑えることができる。
特許文献1に記載された技術では、太陽光のような強い光が入射した場合において、データレベルとリセットレベルとの差分に基づいて画素信号が生成されるので、画素のトランジスタのばらつきが出力画像に現れることになる。
In the technique described in
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、強い光が入射した場合における画素間の特性ばらつきによる画質低下を抑制することを目的とする。 The present invention has been made with the above problem recognition as an opportunity, and for example, an object of the present invention is to suppress deterioration in image quality due to variation in characteristics between pixels when strong light is incident.
本発明の第1の側面は、光電変換装置に係り、前記光電変換装置は、画素と、前記画素によって駆動される画素出力線と、前記画素出力線を介して前記画素から画素信号を読み出す読み出し回路とを備える。前記画素は、光電変換部、電荷電圧変換部、活性化されることにより前記光電変換部の電荷を前記電荷電圧変換部に転送する転送ゲート、前記電荷電圧変換部をリセットするリセット部、及び、前記電荷電圧変換部の電位に基づいて前記画素出力線を駆動する増幅部を含む。前記読み出し回路は、前記電荷電圧変換部のリセット中において前記画素から前記読み出し回路に読み出される第1電位と前記電荷電圧変換部のリセット解除後かつ前記転送ゲートの活性化前において前記画素から前記読み出し回路に読み出される第2電位との差に基づいて決定される方法で、前記画素から画素信号を読み出す。 A first aspect of the present invention relates to a photoelectric conversion device, wherein the photoelectric conversion device reads out a pixel signal from the pixel via a pixel, a pixel output line driven by the pixel, and the pixel output line. Circuit. The pixel includes a photoelectric conversion unit, a charge voltage conversion unit, a transfer gate that is activated to transfer the charge of the photoelectric conversion unit to the charge voltage conversion unit, a reset unit that resets the charge voltage conversion unit, and An amplifier that drives the pixel output line based on the potential of the charge-voltage converter; The readout circuit reads the first potential read from the pixel to the readout circuit during the reset of the charge-voltage conversion unit and the readout from the pixel after the reset of the charge-voltage conversion unit is released and before the transfer gate is activated. A pixel signal is read out from the pixel by a method determined based on a difference from the second potential read out to the circuit.
本発明によれば、例えば、強い光が入射した場合における画素間の特性ばらつきによる画質低下を抑制することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to suppress deterioration in image quality due to characteristic variation between pixels when strong light is incident.
図1は、本発明の第1実施形態の光電変換装置(固体撮像装置)の構成を示す図である。図1に示すような光電変換装置(固体撮像装置)100は、増幅型固体撮像装置又は増幅型MOSセンサとも呼ばれうる。光電変換装置100は、一次元状又は二次元状に配列された複数の画素101を有する。画素101は、入射する光に応じて画素出力線130を駆動する。画素101は、例えば、光電変換部102、転送ゲート103、電荷電圧変換部104、増幅トランジスタ(増幅部)105、リセットトランジスタ(リセット部)106を含みうるが、これに限定はされない。光電変換部102は、例えばフォトダイオードを含み、光を受けて電荷を発生する。転送ゲート103は、転送パルスptxの活性化に従って活性化され、光電変換部102で発生した電荷を電荷電圧変換部104に転送する。電荷電圧変換部104は、一般に、フローティングディフュージョンとして構成されうる。電荷電圧変換部104の電位は、それに転送された電荷の量によって決定される。よって、電荷電圧変換部104は、電荷の量を電位に変換する素子として把握されうる。増幅トランジスタ105は、電荷電圧変換部104の電圧に基づいて電荷を増幅して画素出力線130に出力する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a photoelectric conversion device (solid-state imaging device) according to a first embodiment of the present invention. A photoelectric conversion device (solid-state imaging device) 100 as shown in FIG. 1 can also be called an amplification-type solid-state imaging device or an amplification-type MOS sensor. The
リセットトランジスタ106は、電荷電圧変換部104の電位を所定電位にリセットする。リセットトランジスタ106のソースは、電荷電圧変換部104及び増幅トランジスタ105ゲートに接続され、リセットトランジスタ106のドレインは、増幅トランジスタ105のドレインと共にドレイン線VDに接続される。
The
図1では、説明の便宜のために、画素101の配列は、2行×2列の配列として簡略化されている。また、図1では、一例として、奇数列の画素の信号を下側の読み出し回路で読み出し、偶数列の画素の信号を上側の読み出し回路で読み出す方式の光電変換装置において上側の読み出し回路の図示が省略されている。
In FIG. 1, for convenience of explanation, the arrangement of the
画素出力線130上に出力される信号は、各列に配置された読み出し回路200によって読み出される。読み出し回路200によって読み出された画素信号は、水平走査回路119による制御の下で、差動アンプ120に提供される。
A signal output on the
図2は、図1に示す読み出し回路200の構成例を示す図である。画素出力線130には、入力容量412を介して列アンプ401が接続されている。列アンプ401は、入力容量8と帰還容量9との比で定まる反転ゲインで画素信号線130上の信号を増幅する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the
転送トランジスタ403は、電荷電圧変換部104のリセット中におけるノイズレベルであるリセット中ノイズレベルVNR(=vn)を転送パルスptnの活性化に従って容量405に転送する。ここで、リセット中ノイズレベルVNR(=vn)は、読み出し対象の画素101の電荷電圧変換部104のリセット中において該画素101から読み出し回路200に読み出される電位(第1電位)である。転送トランジスタ404は、データレベルVSを転送パルスptsの活性化に従って容量406に転送する。
The
容量405は、コンパレータ411の一方の入力端子に接続されている。転送トランジスタ410は、転送パルスpSWの活性化に従って、リセット後ノイズレベルVN(=vn+vn1)をコンパレータ411に入力端子に転送する。ここで、リセット後ノイズレベルVNは、読み出し対象の画素101の電荷電圧変換部104のリセット解除後かつ転送ゲート103の活性化前において該画素101から読み出し回路200に読み出される電位(第2電位)である。
The
スイッチトランジスタ412は、転送トランジスタ410がオンしているときに、コンパレータ412による比較結果によって制御される。具体的には、コンパレータ412による比較結果は、リセット後ノイズレベルVN(第1電位)とリセット中ノイズレベルVNR(第2電位)との差分が許容値以下であるか否かを示す。スイッチトランジスタ412は、リセット後ノイズレベルVNとリセット中ノイズレベルVNRとの差分が許容値以下である場合にオンし、該差分が該許容値を超えている場合にオフする。ここで、リセット後ノイズレベルVNとリセット中ノイズレベルVNRとの差分が許容値を超えている場合として、強い光が画素101に入射している場合が考えられる。画素に強い光が入射すると、ノイズレベルの読み出し時に電荷電圧変換部104に電荷が入り込んで電荷電圧変換部104の電位を低下させる。
The
リセット後ノイズレベルVNとリセット中ノイズレベルVNRとの差分が許容値以下である場合には、スイッチトランジスタ412がオンするので、リセット中ノイズレベルVNRが読み出される経路が容量405に接続される。これによって、容量405に保持されたVNRがVNによって書き換えられる。
When the difference between the noise level VN after reset and the noise level VNR during reset is equal to or less than the allowable value, the
したがって、読み出し回路200は、リセット後ノイズレベルVN(第1電位)とリセット中ノイズレベルVNR(第2電位)との差に基づいて決定される方法で、読み出し対象の画素101から画素信号を読み出す。
Therefore, the
第m列の読み出し回路200のスイッチトランジスタ407、408のゲートには、水平走査回路119が発生する列選択信号CSL(m)が提供される。スイッチトランジスタ407、408は、列選択信号CSL(m)がハイレベルのときに、容量405に蓄積された信号VN又はVNR、容量406に蓄積された信号VSを差動アンプ409に提供する。
A column selection signal CSL (m) generated by the
この実施形態の光電変換装置100では、読み出し対象の行の選択は、増幅トランジスタ105のゲートの電位を制御することによってなされる。具体的には、非選択行の増幅用トランジスタ105がオフするようにそのゲート電位を低くし、選択行の増幅用トランジスタ105がオンするようにそのゲート電位を高くすることにより行選択が行われる。画素出力線130は、選択された行の増幅用トランジスタ190と定電流負荷109によって形成されるソースフォロア回路の出力ノードである。画素出力線130は、選択された行の電荷電圧変換部104の電位に従った電位となる。なお、以下の説明において、"n"は、光電変換装置100の第n行を意味し、"n+1"は、光電変換装置100の第(n+1)行を意味する。
In the
第n行の画素読み出し期間中の画素非選択動作期間において、垂直走査回路110によって全行のリセット信号pres(0)、・・・、pres(n)、pres(n+1)、・・・がハイレベルにされる。これにより、全画素の電荷電圧変換部104がドレイン線VD及びリセットトランジスタ106を介してローレベルにリセットされる。このときのドレイン線VDは、ローレベルとなっている。
In the pixel non-selection operation period during the pixel readout period of the n-th row, the reset signals pres (0),..., Pres (n), pres (n + 1),. To the level. As a result, the charge /
続いて、画素選択動作期間において、選択行(第n行)を除く行のリセット信号がローレベルとなり、選択行(第n行)のドレイン線VDがハイレベルとなる。これにより、選択行(第n行)の電荷電圧変換部104は、ハイレベルにリセットされる。その後、選択行(第n行)のリセット信号pres(n)もローレベルとなる。このとき、画素リセット状態に対応する出力(すなわち、N出力或いはノイズレベル)が画素出力線130に読み出される。
Subsequently, in the pixel selection operation period, the reset signal of the rows other than the selected row (n-th row) becomes low level, and the drain line VD of the selected row (n-th row) becomes high level. As a result, the charge-
以下、図3を参照しながら図1及び図2に示す光電変換装置100の動作を更に詳細に説明する。なお、以下では、選択行を第n行として説明する。図3に示す信号は、不図示の制御回路によって生成されうる。
Hereinafter, the operation of the
まず、電荷電圧変換部104をリセットするためのリセットパルスpres(n)がハイレベルであるときに、列アンプリセットパルスpamp_resがハイレベルにされ、列アンプ401がリセットされる。その後、転送パルスptnがハイレベルに活性化され、転送トランジスタ403を介して、容量405にリセット中ノイズレベルVNRが書き込まれる。この時、電荷電圧変換部104をリセットするためのリセットパルスpres(n)がハイレベルになっており、リセットトランジスタ106がオンしているため、電荷電圧変換部104がリセットされ続ける。したがって、リセット中ノイズレベルVNRを容量405に書き込んでいる際に仮に高輝度の光が画素101に入射したとしても、リセット中ノイズレベルVNRが変動することはない。
First, when the reset pulse pres (n) for resetting the charge-
次いで、リセットパルスpresがローレベルにされる一方で、列アンプリセットパルスpamp_resがハイレベルにされて列アンプ402がリセットされる。
Next, while the reset pulse pres is set to the low level, the column amplifier reset pulse pamp_res is set to the high level to reset the
その後、転送パルスpSWがハイレベルに活性化されて、転送トランジスタ410がオンする。これにより、コンパレータ411の第1入力端子には、列アンプ401からリセット後ノイズレベルVNが提供され、コンパレータ411の第2入力端子には、容量405に書き込まれたリセット中ノイズレベルVNRが提供される。
Thereafter, the transfer pulse pSW is activated to a high level, and the
コンパレータ412は、リセット後ノイズレベルVNとリセット中ノイズレベルVNRとの差分が許容値以下である場合に、スイッチトランジスタ412をオンさせる論理レベル、ここでは、ローレベルを出力する。コンパレータ412は、リセット後ノイズレベルVNとリセット中ノイズレベルVNRとの差分が許容値を超えている場合に、スイッチトランジスタ412をオフさせる論理レベル、ここでは、ハイレベルを出力する。
The
スイッチトランジスタ412がオンする場合には、容量405に保持されたVNRがVNによって書き換えられる。すなわち、容量405には、リセット後ノイズレベルVNが書き込まれる。スイッチトランジスタ412がオフ状態を維持する場合には、容量405に書き込まれたリセット中ノイズレベルVNRが維持される。
When the
その後、選択行の転送パルスptx(n)がハイレベルに活性化される。これによって、転送ゲート103が活性化されて光電変換部102から電荷電圧変換部104に電荷が伝送され、増幅トランジスタ105によるソースフォロア動作によって画素出力線130に入射光量に応じた電位が現れる。この電位は、列アンプ401によって増幅され、データレベルVSとして出力される。その後、転送パルスptsがハイレベルに活性化され、転送トランジスタ404を介して、容量406にデータレベルVSが書き込まれる。
Thereafter, the transfer pulse ptx (n) of the selected row is activated to a high level. As a result, the
その後、水平走査回路119が複数の列選択パルスCSLを順にオンさせることによって、複数の列が走査される。例えば、第m列の列選択パルスCSL(m)がハイレベルされると、第m列の読み出し回路200のスイッチトランジスタ407、408がオンする。これによって、第m列のノイズレベル(VN又はVNR)とデータレベル(VS)が差動アンプ120の入力端子に提供される。差動アンプ120は、ノイズレベル(VN又はVNR)と、データレベル(VS)とを順次差動増幅して画素信号を出力する。差動アンプ120がノイズレベル(VN又はVNR)とデータレベル(VS)とを差動増幅する動作は、CDS(Correlated Double Sampling)動作と呼ばれる。
Thereafter, the
ここで、ノイズレベルの読み出し時に電荷電圧変換部104に電荷が入り込むような強い光が画素に入射していない通常時は、電荷電圧変換部104への電荷の入り込みによるノイズレベルvn1は0である。よって、差動アンプ120の出力は、VS−VN=(vs+vn)−(vn+vn1)=vsとなる。
Here, at the normal time when strong light that enters the charge-
一方、ノイズレベルの読み出し時に電荷電圧変換部104に電荷が入り込むような強い光が画素に入射している時は、スイッチトランジスタ412がオンして、容量405に保持されたVNRがVNによって書き換えられる。よって、差動アンプ120の出力は、VS−VNR=(vs+vn)−vn=vsとなる。
On the other hand, when strong light that charges into the charge-
以上のように、この実施形態によれば、複数の画素101で構成される画素アレイに局所的に強い光が入射しても、その部分の画素については、CDS動作用のノイズレベルとしてリセット中ノイズレベルVNRが使用される。よって、黒沈みが効果的に抑制される。更に、この実施形態によれば、画素アレイ内の画素に強い光が入射した場合において、その画素のリセット中にその画素から読み出されるノイズレベルがCDS動作用のノイズレベルとして使用される。よって、画素間のトランジスタの特性のばらつきの影響を受け難く、画質の低下が抑制される。
As described above, according to this embodiment, even if strong light is locally incident on the pixel array formed of the plurality of
更に、例えば、動画撮影時など、高速な画素読み出しが必要である場合、pSWをハイレベルにする期間を省略することにより、常に浮遊拡散部のリセット中のノイズレベルをCDS用のノイズレベルとして使用してもよい。 Furthermore, for example, when high-speed pixel readout is required, such as during moving image shooting, the noise level during resetting of the floating diffusion unit is always used as the noise level for CDS by omitting the period during which pSW is set to the high level. May be.
図4は、本発明の第2実施形態の光電変換装置(固体撮像装置)の構成を示す図である。図4に示すような光電変換装置(固体撮像装置)100'は、読み出し回路200を200'で置き換え、差動アンプ120をアンプ120'で置き換えたものである。なお、ここで言及しない事項は、第1実施形態の説明に従いうる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a photoelectric conversion device (solid-state imaging device) according to the second embodiment of the present invention. A photoelectric conversion device (solid-state imaging device) 100 ′ as shown in FIG. 4 has a
図5は、図4に示す読み出し回路200'の構成例を示す図である。画素出力線130には、入力容量615、616を介して列アンプ601a、601bがそれぞれ接続されている。列アンプ601aは、入力容量615と帰還容量617との比で定まる反転ゲインで画素信号線130上の信号を増幅する。列アンプ601bは、入力容量616と帰還容量618との比で定まる反転ゲインで画素信号線130上の信号を増幅する。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the read
転送トランジスタ603は、電荷電圧変換部104のリセット解除後のノイズレベルVNを転送パルスptnに従って容量605に転送する。転送トランジスタ604は、データレベルVSを転送パルスptsの活性化に従って容量606に転送する。
The
列アンプ601aは、リセットパルスpamp_res_aによってリセットされ、その後、画素出力線130に現れる電位を増幅して第1差分演算電位を出力する。第1差分演算電位は、電荷電圧変換部104のリセット中に画素出力線130に現れる電位と転送ゲート1−3の活性化後に画素出力線130に現れる電位との差分を列アンプ601aで演算した結果である。
The
差動アンプ609は、容量606に書き込まれたデータレベルVSと容量605に書き込まれたノイズレベルVNとの差分を演算して第2差分演算電圧を出力する。第2差分演算電圧は、電荷電圧変換部104のリセット解除後かつ転送ゲート103の活性化前において画素出力線130に現れる電位と転送ゲート130の活性化後に画素出力線130に現れる電位との差分を差動アンプ609で演算した結果である。
The
差動アンプ609の出力と列アンプ601aの出力は、コンパレータ611の入力端子に提供され、コンパレータ611は、列アンプ601aの出力と差動アンプ609の出力とを比較する。スイッチトランジスタ612、613は、コンパレータ611による比較結果によって排他的に制御される。コンパレータ611による比較結果は、列アンプ601aの出力と差動アンプ609の出力との差分が許容値以下であるか否かを示す。ここで、列アンプ601aの出力と差動アンプ609の出力との差分が許容値を超えている場合として、強い光が画素101に入射している場合が考えられる。画素に強い光が入射すると、ノイズレベルの読み出し時に電荷電圧変換部104に電荷が入り込んで電荷電圧変換部104の電位を低下させる。これによって、データレベルとノイズレベルとの差分を演算する差動アンプ609の出力が低下する。
The output of the
列アンプ601aの出力と差動アンプ609の出力との差分が許容値以下である場合には、スイッチトランジスタ612がオンし、スイッチトランジスタ613がオフし、差動アンプ609の出力がアンプ120'に提供される。列アンプ601aの出力と差動アンプ609の出力との差分が許容値を超えている場合には、スイッチトランジスタ613がオンし、スイッチトランジスタ612がオフし、列アンプ601aの出力がアンプ120'に提供される。
When the difference between the output of the
したがって、読み出し回路200'は、列アンプ601aから出力される第1差分演算電位と差動アンプ609から出力される第2差分演算電位との差に基づいて決定される方法で、読み出し対象の画素101から画素信号を読み出す。
Therefore, the
以下、図6参照しながら図4及び図5に示す光電変換装置100'の動作を更に詳細に説明する。なお、以下では、選択行を第n行として説明する。図6に示す信号は、不図示の制御回路によって生成されうる。
Hereinafter, the operation of the
まず、画素101の電荷電圧変換部104のリセット中(presがハイレベルである期間)にリセットパルスpamp_res_aがハイレベルにされて、列アンプ601aがリセットされる。このリセットの解除後は、列アンプ601aは、電荷電圧変換部104のリセット中の電荷電圧変換部104の電位からの変動分を増幅した第1差分演算電位vsr(=vs)を出力する。
First, the reset pulse pamp_res_a is set to a high level while the charge
電荷電圧変換部104のリセットの完了した後に、リセットパルスpamp_res_bがハイレベルにされ、列アンプ601bがリセットされる。
After the reset of the charge-
その後、選択行の転送パルスptx(n)がハイレベルにされる。これによって、転送ゲート103がオンして光電変換部102から電荷電圧変換部104に電荷が伝送され、増幅トランジスタ105によるソースフォロア動作によって画素出力線130に入射光量に応じた電位が現れる。この電位は、列アンプ601bによって増幅され、データレベルVSとして出力される。その後、転送パルスptsがハイレベルされ、転送トランジスタ604を介して、容量606にデータレベルVSが書き込まれる。
Thereafter, the transfer pulse ptx (n) of the selected row is set to the high level. As a result, the
その後、スイッチトランジスタ607、608がオンする。これにより、容量606に保持されたVS(=vs+vn)と容量605に保持されたVN(=vn+vn1)とが差動アンプ609に提供される。差動アンプ609からは、第2差分演算電位(vs−vn1)が出力される。
Thereafter, the
コンパレータ611は、列アンプ601aから出力される第1差分演算電位vsr(=vs)と差動アンプ609から出力される第2差分演算電位(vs−vn1)とを比較する。第1差分演算電位vsr(=vs)と第2差分演算電位(vs−vn1)との差(vn1)が許容値以下である場合には、黒沈みが発生していないと判定され、コンパレータ611によって、スイッチトランジスタ612がオン、613がオフされる。一方、第1差分演算電位vsr(=vs)と第2差分演算電位(vs−vn1)との差(vn1)が許容値を超えている場合は、黒沈みが発生していると判定され、コンパレータ611によって、スイッチトランジスタ612がオフ、613がオンされる。このようにして、第1差分演算電位vsr(=vs)と第2差分演算電位(vs−vn1)との差(vn1)に応じて、列アンプ601aの出力又は差動アンプ609の出力が画素信号として選択される。
The
その後、水平走査回路119が複数の列選択パルスCSLを順にオンさせることによって、複数の列が走査される。例えば、第m列の列選択パルスCSL(m)がハイレベルされると、第m列の読み出し回路200'のスイッチトランジスタ619がオンする。これにより、第m列の画素信号がアンプ120'に提供される。
Thereafter, the
以上のように、この実施形態によれば、複数の画素101で構成される画素アレイに局所的に強い光が入射しても、その部分の画素については、データレベルからノイズレベルを差し引くことなく出力する。よって、黒沈みが抑制される。ここで、データレベルからノイズレベルを差し引くことなく出力する画素については、列アンプ601aの特性のばらつき(例えば、オフセットばらつき)が残りうる。しかしながら、この列アンプのオフセットばらつきについては、有効画素周辺に配置されるオプティカルブラック画素の出力を用いて補正することが可能である。
As described above, according to this embodiment, even if strong light is locally incident on the pixel array including the plurality of
本発明の第1、第2実施形態によれば、光電変換装置の画素に局所的に強い光が入射した場合に、その強い光が入射した画素のノイズレベルとしてその画素自体から得られるレベルを使用してCDS動作を行うので、画素間のばらつきを抑制することができる。よって、低ノイズの画像を得ることができる。 According to the first and second embodiments of the present invention, when locally intense light is incident on a pixel of the photoelectric conversion device, the level obtained from the pixel itself is set as the noise level of the pixel to which the intense light is incident. Since the CDS operation is performed using this, variation between pixels can be suppressed. Therefore, a low noise image can be obtained.
図7は、本発明の好適な実施形態の撮像装置の概略構成を示す図である。撮像装置400は、第1、第2実施形態の光電変換装置100、100'に代表される固体撮像装置1004を備える。
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. The
被写体の光学像は、レンズ1002によって固体撮像装置1004の撮像面に結像する。レンズ1002の外側には、レンズ002のプロテクト機能とメインスイッチを兼ねるバリア1001が設けられうる。レンズ1002には、それから出射される光の光量を調節するための絞り1003が設けられうる。固体撮像素子1004から複数チャンネルで出力される撮像信号は、撮像信号処理回路1005によって各種の補正、クランプ等の処理が施される。撮像信号処理回路1005から複数チャンネルで出力される撮像信号は、A/D変換器6でアナログ−ディジタル変換される。A/D変換器1006から出力される画像データは、信号処理部1007によって各種の補正、データ圧縮などがなされる。固体撮像素子1004、撮像信号処理回路1005、A/D変換器1006及び信号処理部1007は、タイミング発生部1008が発生するタイミング信号にしたがって動作する。
An optical image of the subject is formed on the imaging surface of the solid-
ブロック1005〜1008は、固体撮像素子1004と同一チップ上に形成されてもよい。撮像装置400の各ブロックは、全体制御・演算部1009によって制御される。撮像装置400は、その他、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部1010、記録媒体への画像の記録又は読み出しのための記録媒体制御インターフェース部1011を備える。記録媒体1012は、半導体メモリ等を含んで構成され、着脱が可能である。撮像装置400は、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース(I/F)部1013を備えてもよい。
The
次に、図7に示す撮像装置400の動作について説明する。バリア1001のオープンに応じて、メイン電源、コントロール系の電源、A/D変換器1006等の撮像系回路の電源が順にオンする。その後、露光量を制御するために、全体制御・演算部1009が絞り1003を開放にする。固体撮像装置1004から出力された信号は、撮像信号処理回路1005をスルーしてA/D変換器1006へ提供される。A/D変換器1006は、その信号をA/D変換して信号処理部1007に出力する。信号処理部1007は、そのデータを処理して全体制御・演算部1009に提供し、全体制御・演算部1009において露出量を決定する演算を行う。全体制御・演算部1009は、決定した露出量に基づいて絞りを制御する。
Next, the operation of the
次に、全体制御・演算部1009は、固体撮像装置1004から出力され信号処理部1007で処理された信号にから高周波成分を取り出して、高周波成分に基づいて被写体までの距離を演算する。その後、レンズ1002を駆動して、合焦か否かを判断する。合焦していないと判断したときは、再びレンズ1002を駆動し測距を行う。
Next, the overall control /
そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像装置1004から出力された撮像信号は、撮像信号処理回路1005において補正等がされ、A/D変換器1006でA/D変換され、信号処理部1007で処理される。信号処理部1007で処理された画像データは、全体制御・演算1009によりメモリ部1010に蓄積される。
Then, after the in-focus state is confirmed, the main exposure starts. When the exposure is completed, the imaging signal output from the solid-
その後、メモリ部1010に蓄積された画像データは、全体制御・演算部9の制御により記録媒体制御I/F部を介して記録媒体1012に記録される。また、画像データは、外部I/F部1013を通してコンピュータ等に提供されて処理されうる。
Thereafter, the image data stored in the
Claims (6)
前記画素によって駆動される画素出力線と、
前記画素出力線を介して前記画素から画素信号を読み出す読み出し回路とを備え、
前記画素は、光電変換部、電荷電圧変換部、活性化されることにより前記光電変換部の電荷を前記電荷電圧変換部に転送する転送ゲート、前記電荷電圧変換部をリセットするリセット部、及び、前記電荷電圧変換部の電位に基づいて前記画素出力線を駆動する増幅部を含み、
前記読み出し回路は、前記電荷電圧変換部のリセット中において前記画素から前記読み出し回路に読み出される第1電位と前記電荷電圧変換部のリセット解除後かつ前記転送ゲートの活性化前において前記画素から前記読み出し回路に読み出される第2電位との差に基づいて決定される方法で、前記画素から画素信号を読み出す、
ことを特徴とする光電変換装置。 Pixels,
A pixel output line driven by the pixel;
A readout circuit that reads out a pixel signal from the pixel via the pixel output line,
The pixel includes a photoelectric conversion unit, a charge voltage conversion unit, a transfer gate that is activated to transfer the charge of the photoelectric conversion unit to the charge voltage conversion unit, a reset unit that resets the charge voltage conversion unit, and An amplifying unit that drives the pixel output line based on the potential of the charge-voltage conversion unit;
The readout circuit reads the first potential read from the pixel to the readout circuit during the reset of the charge-voltage conversion unit and the readout from the pixel after the reset of the charge-voltage conversion unit is released and before the transfer gate is activated. Reading a pixel signal from the pixel in a manner determined based on a difference from a second potential read into the circuit;
A photoelectric conversion device characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 The readout circuit reads out a pixel signal from the pixel by a CDS operation using the second potential as a noise level when a difference between the first potential and the second potential is an allowable value or less;
The photoelectric conversion device according to claim 1.
前記第1電位を保持する容量と、
前記第2電位が読み出される経路と、
前記第1電位と前記第2電位との差が前記許容値以下である場合に前記経路を前記容量に接続するスイッチトランジスタとを含む、
ことを特徴とする請求項2に記載の光電変換装置。 The readout circuit is
A capacitor for holding the first potential;
A path through which the second potential is read;
A switch transistor that connects the path to the capacitor when a difference between the first potential and the second potential is less than or equal to the allowable value;
The photoelectric conversion device according to claim 2.
前記画素によって駆動される画素出力線と、
前記画素出力線を介して前記画素から画素信号を読み出す読み出し回路とを備え、
前記画素は、光電変換部、電荷電圧変換部、活性化されることにより前記光電変換部の電荷を前記電荷電圧変換部に転送する転送ゲート、前記電荷電圧変換部をリセットするリセット部、及び、前記電荷電圧変換部の電位に基づいて前記画素出力線を駆動する増幅部を含み、
前記読み出し回路は、前記電荷電圧変換部のリセット中に前記画素出力線に現れる電位と前記転送ゲートの活性化後に前記画素出力線に現れる電位との差分演算を行った第1差分演算電位と、前記電荷電圧変換部のリセット解除後かつ前記転送ゲートの活性化前において前記画素出力線に現れる電位と前記転送ゲートの活性化後に前記画素出力線に現れる電位との差分演算を行った第2差分演算電位との差に基づいて決定される方法で、前記画素から画素信号を読み出す、
ことを特徴とする光電変換装置。 Pixels,
A pixel output line driven by the pixel;
A readout circuit that reads out a pixel signal from the pixel via the pixel output line,
The pixel includes a photoelectric conversion unit, a charge voltage conversion unit, a transfer gate that is activated to transfer the charge of the photoelectric conversion unit to the charge voltage conversion unit, a reset unit that resets the charge voltage conversion unit, and An amplifying unit that drives the pixel output line based on the potential of the charge-voltage conversion unit;
The read circuit includes a first difference calculation potential obtained by performing a difference calculation between a potential appearing on the pixel output line during reset of the charge-voltage conversion unit and a potential appearing on the pixel output line after activation of the transfer gate; A second difference obtained by calculating a difference between a potential appearing on the pixel output line after reset release of the charge-voltage conversion unit and before activation of the transfer gate and a potential appearing on the pixel output line after activation of the transfer gate A pixel signal is read from the pixel in a method determined based on a difference from the calculation potential.
A photoelectric conversion device characterized by that.
前記光電変換装置から提供される信号を処理する処理回路と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 5,
A processing circuit for processing a signal provided from the photoelectric conversion device;
An imaging apparatus comprising:
Priority Applications (1)
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JP2006216218A JP2008042677A (en) | 2006-08-08 | 2006-08-08 | Photoelectric conversion apparatus and imaging apparatus |
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CN107633832A (en) * | 2017-10-25 | 2018-01-26 | 南京中电熊猫平板显示科技有限公司 | Liquid crystal display device and its driving method |
-
2006
- 2006-08-08 JP JP2006216218A patent/JP2008042677A/en not_active Withdrawn
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