JP2015056840A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光電変換した電荷を蓄積する画素PCがマトリックス状に配置された画素アレイ部1と、画素PCから読み出された画素信号Vsigと基準電圧VREFとの比較結果に基づいて画素信号VsigのAD変換値をカラムごとに算出するカラムADC回路4と、その比較結果の出力タイミングのカラム間の分散を制御するタイミング制御回路7とを設ける。
【選択図】図1
Description
図1は、第1の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
図1において、固体撮像装置には、画素アレイ部1が設けられている。画素アレイ部1には、光電変換した電荷を蓄積する画素PCがロウ方向RDおよびカラム方向CDにm(mは正の整数)行×n(nは正の整数)列分だけマトリックス状に配置されている。また、この画素アレイ部1において、ロウ方向RDには画素PCの読み出し制御を行う水平制御線Hlinが設けられ、カラム方向CDには画素PCから読み出された信号を伝送する垂直信号線Vlinが設けられている。
図2において、各画素PCには、フォトダイオードPD、行選択トランジスタTa、増幅トランジスタTb、リセットトランジスタTrおよび読み出しトランジスタTdが設けられている。また、増幅トランジスタTbとリセットトランジスタTrと読み出しトランジスタTdとの接続点には検出ノードとしてフローティングディフュージョンFDが形成されている。
図5において、画素PC1〜PC4がカラムごとに設けられ、画素PC1〜PC4は、垂直信号線Vlin1〜Vlin4をそれぞれ介して比較回路CP1〜CP4にそれぞれ接続されている。垂直信号線Vlin1、Vlin2間にはスイッチS1が接続され、垂直信号線Vlin2、Vlin3間にはスイッチS2が接続され、垂直信号線Vlin3、Vlin4間にはスイッチS3が接続されている。比較回路CP1〜CP4において、コンパレータPA2にバイアスを供給するバイアスラインBA1が共通に設けられるとともに、インバータVにバイアスを供給するバイアスラインBA2が共通に設けられている。
図6(a)において、画素信号Vsigの出力電位は画素PC1〜PC4ごとにばらつきがある。そして、アナログサンプリングを行うことにより、画素信号Vsigの出力電位のばらつきに対応した電荷がコンデンサC2にカラムごとに保持され、画素信号Vsigの出力電位のばらつきがコンパレータPA2の入力に反映されるのを防止することができる。
ここで、画素信号Vsigの出力電位のばらつきは、リセットレベルRLのデジタル値DRと信号レベルSLのデジタル値DSに等しく反映される。このため、リセットレベルRLのデジタル値DRと信号レベルSLのデジタル値DSとの差分DR−DSを出力信号S1として出力することにより、画素信号Vsigの出力電位のばらつきを解消することができる。
図7(a)に示すように、リセットレベルの検出時、ある1カラムのコンパレータを自己カラムCAXとして見た時、大多数の他のカラムCA1〜CA4のコンパレータ出力は、自己カラムCAXとほぼ同時に反転するため、その一斉反転に起因するノイズの影響を大きく受け、自己カラムCAXの反転タイミングは前後に大きく揺さぶられる。一方、信号レベルの検出時は、各カラムの画素の光量が異なり、一斉反転するカラムコンパレータの数が変わるため、他のカラムから受けるノイズ量も大きく変わる。このノイズ量の変化に対する自己カラムCAXの出力レベルの変動が、ストリーキングとして観測される。
一方、図7(b)に示すように、リセットレベルの検出時、大多数の他のカラムCA1〜CA4のコンパレータ出力の反転タイミングが分散されると、その反転に起因するノイズが小さくなる。このため、自己のカラムCAXのコンパレータに伝わるノイズが小さくなり、自己のカラムCAXのコンパレータの反転タイミングの前後のずれを減らすことができる。これにより、リセットレベル検出時と信号レベル検出時に他カラムから受けるノイズ量の変化が減少することで、カラムの信号レベルの変化に依存する自己カラムCAXの出力レベルの変動が減少し、ストリーキングが改善される。
図8は、第2の実施形態に係る固体撮像装置が適用されたデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
図8において、デジタルカメラ11は、カメラモジュール12および後段処理部13を有する。カメラモジュール12は、撮像光学系14および固体撮像装置15を有する。後段処理部13は、イメージシグナルプロセッサ(ISP)16、記憶部17及び表示部18を有する。なお、固体撮像装置15は、図1の構成を用いることができる。また、ISP16の少なくとも一部の構成は固体撮像装置15とともに1チップ化するようにしてもよい。
Claims (5)
- 光電変換した電荷を蓄積する画素がマトリックス状に配置された画素アレイ部と、
基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、
前記画素から読み出された画素信号と前記基準電圧とを比較するコンパレータが設けられ、前記コンパレータの比較結果に基づいて前記画素信号のAD変換値をカラムごとに算出するカラムADC回路と、
前記画素信号を前記カラムごとに伝送する垂直信号線と、
前記画素信号に対応した電荷を前記カラムごとに保持することでアナログサンプリングを行うコンデンサと、
前記アナログサンプリングの前に前記垂直信号線を前記カラム間でショートするカラム間ショート回路と、
前記カラム間のショートを解除してから前記アナログサンプリングまでの時間を制御するアナログサンプリング時間制御部を備えることを特徴とする固体撮像装置。 - 光電変換した電荷を蓄積する画素がマトリックス状に配置された画素アレイ部と、
前記画素から読み出された画素信号と基準電圧との比較結果に基づいて前記画素信号のAD変換値をカラムごとに算出するカラムADC回路と、
前記比較結果の出力タイミングの前記カラム間の分散を制御するタイミング制御回路とを備えることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記画素信号の出力電位のばらつきに基づいて、前記比較結果の出力タイミングの前記カラム間の分散を制御することを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
- 前記画素信号を前記カラムごとに伝送する垂直信号線と、
前記画素信号の出力電位のばらつきを補償するアナログサンプリングを行うアナログサンプリング部と、
前記アナログサンプリングの前に前記垂直信号線を前記カラム間でショートするカラム間ショート回路とを備えることを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置。 - 前記カラム間のショートを解除してから前記アナログサンプリングまでの時間を制御するアナログサンプリング時間制御部を備えることを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。
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