JP5123601B2

JP5123601B2 - 光電変換装置

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Description

本発明は、光電変換装置及び撮像システムに関する。

アクティブ型の光電変換装置として、演算増幅器を含む光電変換装置がある。このような光電変換装置１００では、図９に示すように、画素配列、複数の読み出し回路１３０、垂直シフトレジスタ１２３及び水平シフトレジスタ１１９を備える。画素配列では、複数個の画素ＧＵ１１〜ＧＵｍｎ（ｍ：自然数，ｎ：自然数）が２次元的に（行方向及び列方向に）配置されている。読み出し回路１３０は、画素配列（画素ＧＵ１１〜ＧＵｍｎ）の列ごとに設けられている。垂直シフトレジスタ１２３及び水平シフトレジスタ１１９は、それぞれ、各画素ＧＵ１１〜ＧＵｍｎに接続されている。

垂直シフトレジスタ１２３は、読み出し行（画素の行）を選択する。選択された行の各画素では、フォトダイオード１０１から転送トランジスタ１０２経由でフローティングディフュージョン（以下、ＦＤとする）に読み出された電荷による信号が、増幅トランジスタ１０４により信号（ノイズ信号又は光信号）に変換される。その信号は、画素の各列ごとに垂直信号線１０６を介して読み出し回路１３０に読み出されて保持される。水平シフトレジスタ１１９は、順次に水平転送スイッチ１１４をＯＮして、各列の読み出し回路１３０に保持された信号を順次に水平信号線１１６及び出力回路１１８を介して出力する。

この読み出し回路１３０では、クランプ容量１０８が、垂直信号線１０６を介して読み出された信号を蓄積する。演算増幅器１２０は、外部から入力された参照電圧ＶＲＥＦに基づいて、蓄積されたノイズ信号及び光信号の差分を増幅する。ラインメモリ１１２は、増幅された信号を保持する。

このように、外部から入力される参照電圧（クランプ電圧Ｖｃｌｐ）に基づいて、蓄積された信号を増幅する演算増幅器を含む読み出し回路を用いた技術として、特許文献１に示す技術が提案されている。
特開２００５−２６９４７１号公報

しかしながら、特許文献１に示す技術では、読み出し回路における演算増幅器に入力される参照電圧に外乱ノイズが混入した場合、その外乱ノイズが信号（ノイズ信号又は光信号）に重畳されるおそれがある。これにより、ノイズ信号及び光信号の差分により生成された画像に横縞状のランダムノイズが現れることがある。

本発明の目的は、外乱ノイズが信号に重畳されることを抑制できる光電変換装置及び撮像システムを提供することにある。

本発明の１つの側面に係る光電変換装置は、複数の画素が行方向及び列方向に配列され、前記複数の画素のそれぞれが、光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷による信号を増幅する増幅部とを含む画素配列と、前記画素配列における各列の画素から信号を読み出す複数の読み出し回路を含む読み出し部と、前記読み出し部を制御する制御部とを備え、前記読み出し部は、外部から供給された参照電圧を保持する保持部と、前記外部と前記保持部とを電気的に遮断する遮断部とを含み、前記複数の読み出し回路のそれぞれは、前記保持部で保持した参照電圧を基準として前記各列の画素の信号を増幅する差動増幅器を含み、前記差動増幅器は、参照入力ノードを介して入力される電圧を基準として前記画素の前記増幅部から入力された信号を増幅し、前記保持部は、前記参照入力ノードに接続されたホールド容量を含み、前記遮断部は、前記参照電圧が供給される参照電圧ラインと前記ホールド容量との間に接続されたスイッチを含み、前記複数の読み出し回路における全ての読み出し回路は、前記ホールド容量と前記スイッチとを共有し、前記制御部は、前記差動増幅器が前記各列の画素の信号を増幅する際に前記参照電圧ラインと前記参照入力ノードとを電気的に遮断するように前記スイッチを制御することを特徴とする。

本発明の第２側面に係る撮像システムは、上記の光電変換装置と、前記光電変換装置の撮像面へ像を形成する光学系と、前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第３側面に係る光電変換装置の駆動方法は、複数の画素が行方向及び列方向に配列された画素配列と、前記画素配列における画素から信号を読み出す読み出し回路とを有し、前記読み出し回路は、外部から供給された参照電圧を保持する保持部を含む光電変換装置の駆動方法であって、外部から参照電圧を前記保持部に供給する供給ステップと、前記供給ステップの後に、前記外部と前記保持部とを電気的に遮断させる遮断ステップと、前記遮断ステップの後に、前記保持部が保持する前記参照電圧を基準として前記各列の画素の信号を増幅させる増幅ステップとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、外乱ノイズが信号に重畳されることを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る光電変換装置を、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の構成図である。図２は、本発明の第１実施形態における読み出し回路の構成図である。図３は、本発明の第１実施形態における演算増幅器及びホールド容量の構成を示す図である。図４は、読み出し回路に供給される信号のタイミングチャートである。なお、図９に示す光電変換装置１００と異なる部分を中心に説明し、同様の部分いついては説明を省略する。

光電変換装置２００は、読み出し回路１３０の代わりに読み出し回路２３０及び複数の読み出し回路２３０ｉを備え、垂直シフトレジスタ１２３の代わりに垂直シフトレジスタ（制御部）２２３を備える。図２に示すように、読み出し回路２３０は、第１列目の画素のみに接続されている。複数の読み出し回路２３０ｉは、第２列目〜第ｎ列目の画素にそれぞれ接続されている。読み出し回路２３０及び複数の読み出し回路２３０ｉは、それぞれ、画素配列における各列の画素から信号を読み出す。また、読み出し回路２３０及び複数の読み出し回路２３０ｉは、垂直シフトレジスタ２２３から入力端子を介してＰＣＯＲ信号、ＰＣＶＲ信号、及びＰＴ信号を受け取り、それらの信号に応じた動作を行う。すなわち、垂直シフトレジスタ２２３は、読み出し回路２３０及び複数の読み出し回路２３０ｉをそれぞれ制御する（駆動する）。

読み出し回路２３０は、ホールド容量（保持部）４６、演算増幅器（演算増幅部）４０、及びスイッチ（遮断部）４５を備える。ホールド容量４６は、その一端が演算増幅器４０の非反転入力端子（参照入力ノード）（＋）及びスイッチ４５に接続されている。ホールド容量４６の他端は、電源もしくはＧＮＤなど（固定電位）の低インピーダンス配線に接続されている。

複数の読み出し回路２３０ｉは、それぞれ、ホールド容量４６とスイッチ４５とを読み出し回路２３０と共有する。すなわち、複数の読み出し回路２３０，２３０ｉにおける全ての読み出し回路は、ホールド容量４６とスイッチ４５とが共通化されている。

なお、次の点は、図９に示す光電変換装置１００と同様である。画素配列では、複数個の画素ＧＵ１１〜ＧＵｍｎ（ｍ：自然数，ｎ：自然数）が二次元状に（行方向及び列方向に）配列されている。垂直シフトレジスタ２２３は、読み出し行（画素の行）を選択する。選択された行の各画素では、フォトダイオード（光電変換部）１０１が、入射光を電気信号に変換する。フォトダイオード１０１から転送トランジスタ１０２経由でフローティングディフュージョン（以下、ＦＤとする）に読み出された電荷による信号が、増幅トランジスタ（増幅部）１０４により信号（ノイズ信号又は光信号）に変換される。その出力信号は、画素の各列ごとに垂直信号線１０６を介して読み出し回路２３０，２３０ｉに読み出されて保持される。水平シフトレジスタ３９は、順次に水平転送スイッチ３４をＯＮして、各列の読み出し回路２３０、２３０ｉに保持された信号を順次に水平信号線３５及び出力回路３８を介して出力する。
演算増幅器４０とホールド容量４６との詳細構成を、図３を用いて説明する。図３及び図４の説明では、トランジスタ４１及びトランジスタ４５を、機能的に、第１スイッチ４１及び第２スイッチ４５と呼ぶことにする。

演算増幅器４０の非反転入力端子（＋）には、ホールド容量４６の一端が接続されている。ホールド容量４６の他端は、ＧＮＤに接続されている。また、演算増幅器４０の非反転入力端子（＋）は、第２スイッチ４５を介して外部に接続されている。

一方、演算増幅器４０の反転入力端子（−）には、クランプ容量３１を介して垂直信号線１０６が接続されている。演算増幅器４０の出力端子と反転入力端子（−）との間には、第１スイッチ４１及び帰還容量４２が並列に接続されている。

次に、演算増幅器４０とホールド容量４６との詳細動作を、図４を用いて説明する。

タイミングＴ１直前のタイミング（供給ステップ）では、垂直シフトレジスタ２２３（制御部、図１参照）は、ＰＣＶＲ信号をＨｉにしている（活性化している）。これにより、ホールド容量４６と外部電源との間に設けられる第２スイッチ４５がＯＮしており、外部電源からホールド容量４６に参照電圧（固定電位）ＶＲＥＦが参照電圧ラインを介して供給（充電）されている。

信号読み出し期間前のタイミングＴ１（遮断ステップ）では、垂直シフトレジスタ２２３（図１参照）は、ＰＣＶＲ信号をＨｉからＬｏｗにする（非活性化する）。これにより、ホールド容量４６と外部電源との間に設けられる第２スイッチ４５がＯＦＦして、外部電源とホールド容量４６とが電気的に遮断される。そして、ホールド容量４６は、参照電圧を保持する。

タイミングＴ２では、垂直シフトレジスタ２２３（図１参照）は、ＰＣＯＲ信号をＬｏｗからＨｉにする（活性化する）。これにより、演算増幅器４０の反転入力端子と出力端子との間に接続される第１スイッチ４１がＯＮするため、演算増幅器４０は電圧フォロワ状態となり、演算増幅器４０の出力が参照電圧ＶＲＥＦにリセットされる。

タイミングＴ３では、垂直シフトレジスタ２２３（図１参照）は、ＰＣＯＲ信号をＨｉからＬｏｗにする（非活性化する）。これにより、演算増幅器４０の反転入力端子と出力端子の間に接続される第１スイッチ４１がＯＦＦするため、演算増幅器４０は帰還容量４２を介して出力から入力へ帰還がかかる状態となる。そして、演算増幅器４０は、外部から入力された参照電圧ＶＲＥＦに基づいて、クランプ容量３１に蓄積された信号を帰還容量４２とクランプ容量３１との容量比に応じて増幅する。

タイミングＴ３〜Ｔ４の期間（増幅ステップ）において、クランプ容量３１は、垂直信号線１０６を介して伝達されたノイズ信号や光信号を蓄積する。演算増幅器４０は、ノイズ信号と光信号との差分に応じた信号を増幅して出力する。

タイミングＴ４では、垂直シフトレジスタ２２３（図１参照）は、ＰＴ信号をＬｏｗからＨｉにする（活性化する）。これにより、トランジスタ３２（図２参照）がＯＮして、演算増幅器４０から出力された信号（差分の信号）がラインメモリ３３へ供給される。

タイミングＴ５では、垂直シフトレジスタ２２３（図１参照）は、ＰＴ信号をＨｉからＬｏｗにする（非活性化する）。これにより、トランジスタ３２（図２参照）がＯＦＦして、演算増幅器４０とラインメモリ３３とが遮断される。

タイミングＴ６では、垂直シフトレジスタ２２３（図１参照）は、ＰＣＶＲ信号をＨｉにしている（活性化している）。これにより、ホールド容量４６と外部電源との間に設けられる第２スイッチ４５がＯＮしており、外部電源からホールド容量４６に参照電圧ＶＲＥＦが再び供給（充電）されている。

以上のように、ノイズ信号・光信号をサンプルホールドしたり、ノイズ信号と光信号との差分を演算する際に、外部とホールド容量４６とが電気的に遮断されている。すなわち、垂直シフトレジスタ２２３は、演算増幅器４０が各列の画素の信号を増幅する際に外部とホールド容量４６とを電気的に遮断するように、第２スイッチ４５を制御する。これにより、ホールド容量４６から演算増幅器４０へ供給される参照電圧ＶＲＥＦに対する外乱ノイズからの影響を低減できる。すなわち、ノイズ信号読み出し時と光信号読み出し時とにおける参照電圧の時間的変動を抑えられるため、外乱ノイズが信号に重畳することを低減でき、画像に横縞状のランダムノイズが現れることを低減できる。

また、ホールド容量４６が全列に共通に設けられている（図１、図２参照）ため、回路スペースも確保できるとともに、ホールド容量４６の特性ばらつきが画像に与える影響を低減できる。

さらに、ＰＴ信号が非活性化した直後にＰＣＶＲ信号が活性化されているので、ホールド容量４６に参照電圧ＶＲＥＦを充電するための時間が十分確保されている。

なお、演算増幅器４０の非反転入力端子（＋）と外部との間に設けられる第２スイッチ４５は、信号読み出し期間中の少なくともノイズ信号読み出し時と光信号読み出し時との間でＯＦＦするように動作してもよい。

また、ホールド容量４６は、接合容量などの寄生容量として形成されていても良い。この場合、ホールド容量４６を形成するためのスペースを節約でき、回路スペースをさらに確保できる。

次に、第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの一例を、図５を用いて説明する。図５は、第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの構成図である。

撮像システム９０は、図５に示すように、主として、光学系、撮像装置１８６及び信号処理部を備える。光学系は、主として、シャッター９１、撮影レンズ９２及び絞り９３を備える。撮像装置１８６は、光電変換装置２００を含む。信号処理部は、主として、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６、画像信号処理部９７、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、タイミング発生部９８、全体制御・演算部９９、記録媒体８８及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を備える。なお、信号処理部は、記録媒体８８を備えなくても良い。

シャッター９１は、光路上において撮影レンズ９２の手前に設けられ、露出を制御する。

撮影レンズ９２は、入射した光を屈折させて、撮像装置１８６の光電変換装置２００の撮像面へ被写体の像を形成する。

絞り９３は、光路上において撮影レンズ９２と光電変換装置２００との間に設けられ、撮影レンズ９２を通過後に光電変換装置２００へ導かれる光の量を調節する。

撮像装置１８６の光電変換装置２００は、光電変換装置２００に結像された被写体の像を画像信号に変換する。撮像装置１８６は、その画像信号を光電変換装置２００から読み出して出力する。

撮像信号処理回路９５は、撮像装置１８６に接続されており、撮像装置１８６から出力された画像信号を処理する。

Ａ／Ｄ変換器９６は、撮像信号処理回路９５に接続されており、撮像信号処理回路９５から出力された処理後の画像信号（アナログ信号）をデジタル信号へ変換する。

画像信号処理部９７は、Ａ／Ｄ変換器９６に接続されており、Ａ／Ｄ変換器９６から出力された画像信号（デジタル信号）に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、全体制御・演算部９９及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４などへ供給される。

メモリ部８７は、画像信号処理部９７に接続されており、画像信号処理部９７から出力された画像データを記憶する。

外部Ｉ／Ｆ部８９は、画像信号処理部９７に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、外部Ｉ／Ｆ部８９を介して外部の機器（パソコン等）へ転送する。

タイミング発生部９８は、撮像装置１８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７に接続されている。これにより、撮像装置１８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７へタイミング信号を供給する。そして、撮像装置１８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７がタイミング信号に同期して動作する。

全体制御・演算部９９は、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に接続されており、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を全体的に制御する。

記録媒体８８は、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に取り外し可能に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を介して記録媒体８８へ記録する。

以上の構成により、光電変換装置２００において良好な画像信号が得られれば、良好な画像（画像データ）を得ることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置を、図６を参照して説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置の構成図である。なお、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。

光電変換装置３００は、読み出し回路２３０の代わりに読み出し回路３３０を備え、読み出し回路２３０ｉの代わりに読み出し回路３３０を備える。２列目以降の読み出し回路３３０は、１列目の読み出し回路３３０と同様の構成をしており、演算増幅器６０の非反転入力端子（＋）にホールド容量６６の一端が接続されている点で、読み出し回路２３０ｉと異なる。ホールド容量６６の他端は、ＧＮＤに接続されている。演算増幅器６０及びホールド容量６６を動作させるための信号のタイミングチャートは図４と同様である。すなわち、複数の読み出し回路３３０は、それぞれ、演算増幅器６０、ホールド容量６６、及び、スイッチ６５を含む。

このように、ホールド容量６６及びスイッチ６５が、画素ＧＵ１１〜ＧＵｍｎの列ごとに個別に設けられている。これにより、ノイズ信号読み出し時と光信号読み出し時とにおける参照電圧の時間的変動を抑えられる点は、第１実施形態と同様である。したがって、このような光電変換装置３００によっても、外乱ノイズが信号に重畳することを低減でき、横縞状のランダムノイズを低減することができる。

さらに、ノイズ信号・光信号をサンプルホールドしたり、ノイズ信号と光信号との差分を演算する際に、外部と演算増幅器とが電気的に遮断されているので、チップ内部のクロストークも軽減できる。

次に、本発明の第３実施形態に係る光電変換装置を、図７を参照して説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る光電変換装置の構成図である。なお、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。

光電変換装置４００は、読み出し回路２３０の代わりに読み出し回路４３０を備え、読み出し回路２３０ｉの代わりに読み出し回路４３０ｉを備える。

読み出し回路４３０は、画素ＧＵ１１〜ＧＵｍｎのｋ列ごと（ｋ＜ｎ；自然数）に設けられている。読み出し回路４３０ｉは、それ以外の列に設けられている。

例えば、第１列目に読み出し回路４３０が設けられていた場合、第２列目〜第ｋ列目に読み出し回路４３０ｉが設けられる。そして、第ｋ＋１列目に再び読み出し回路４３０が設けられる。以下、同様に繰り返される。すなわち、複数の読み出し回路は、ホールド容量８６とスイッチ８５とが共通化された読み出し回路群（４３０，４３０ｉ）の繰り返しで構成される。演算増幅器８０及びホールド容量８６を動作させるための信号のタイミングチャートは図４と同様である。

このように、ホールド容量８６が、ｋ列に共通に設けられているため、回路スペースを確保できる。また、ノイズ信号・光信号をサンプルホールドしたり、ノイズ信号と光信号との差分を演算する際に、外部と演算増幅器とが電気的に遮断されているので、チップ内部のクロストークも軽減できる。

ノイズ信号読み出し時と光信号読み出し時とにおける参照電圧の時間的変動を抑えられる点は、第１実施形態と同様である。したがって、このような光電変換装置４００によっても、外乱ノイズが信号に重畳することを低減でき、横縞状のランダムノイズを低減することができる。

また、ここではｋ列分の読み出し回路に対してホールド容量８６とスイッチ８５とが共通化され、これが繰り返す例を示したが、同じ数の列で共通化した単位が繰り返す構成以外にも、共通化する列の数が異なる単位が存在してもよい。すなわち、複数の読み出し回路のうち少なくとも一部でホールド容量とスイッチとを共通化していれば良い。

本発明の第４実施形態にかかる光電変換装置を、図８を参照して説明する。図８は、本発明の第４実施形態に係る光電変換装置の構成図である。ここでは、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略する。

光電変換装置５００は、複数の出力経路（第１の出力経路及び第２の出力経路）を備える点で第１実施形態と異なる。第１の出力経路は、第１の読み出し回路５３０−１、５３０ｉ−１を含む。第２の出力経路は、第２の読み出し回路５３０−２，５３０ｉ−２を含む。第１の読み出し回路５３０−１，５３０ｉ−１は、複数の垂直信号線１０６の少なくとも一部の一端に接続されている。第２の読み出し回路１，５３０−２，５３０ｉ−２は、第１の読み出し回路の接続された複数の垂直信号線とは異なる、複数の垂直信号線１０６の少なくとも一部の他端に接続されている。

例えば、図面左側から１列目の画素列（第１の列）に属する画素は、垂直信号線１０６を介して、第１の読み出し回路５３０−１に接続される。それ以外の左側から数えて奇数列の画素列（第１の列）に属する画素は、それぞれの列に対応して設けられる第１の読み出し回路５３０ｉ−１に接続される。第１の読み出し回路５３０−１及び５３０ｉ−１は、それぞれ、接続された画素から出力された信号を第１の出力線１１６−１へ出力する。

一方、図面左側から２列目の画素列（第２の列）に属する画素は、第２の読み出し回路５３０−２に接続される。その他の偶数列の画素列（第２の列）に属する画素は、それぞれの列に対応して設けられる第２の読み出し回路５３０ｉ−２に接続される。第２の読み出し回路５３０−２及び５３０ｉ−２は、それぞれ、接続された画素から出力された信号を第２の出力線１１６−２へ出力する。

このように、第１の出力経路に含まれる第１の読み出し回路が第１の列の画素から信号を読み出す動作と、第２の出力経路に含まれる前記第２の読み出し回路が第２の列の画素から信号を読み出す動作とは、並行して行われる。これにより、高速に信号を読み出すことが可能となる。

なお、第１の読み出し回路５３０−１と５３０ｉ−１とでホールド容量９６−１と第２のスイッチ９５−１とを共有し、第２の読み出し回路５３０−２と５３０ｉ−２とでホールド容量９６−２と第２のスイッチ９５−２とを共有する。すなわち、複数の第１の読み出し回路５３０−１，５３０ｉ−１における全ての読み出し回路は、ホールド容量９６−１とスイッチ９５−１とが共通化されている。複数の第２の読み出し回路５３０−２，５３０ｉ−２における全ての読み出し回路は、ホールド容量９６−２とスイッチ９５−２とが共通化されている。

また、本実施形態では一方の側の読出し回路５３０−ｎと５３０ｉ−ｎとでホールド容量とスイッチとを共有する構成を示したが、第２実施形態や第３実施形態のように構成してもよい。すなわち、複数の第１の読み出し回路は、それぞれ、演算増幅器、ホールド容量、及び、スイッチを含み、複数の第２の読み出し回路は、それぞれ、演算増幅器、ホールド容量、及び、スイッチを含んでもよい。あるいは、複数の第１の読み出し回路は、ホールド容量とスイッチとが共通化された第１の読み出し回路群の繰り返しで構成され、複数の前記第２の読み出し回路は、ホールド容量とスイッチとが共通化された第２の読み出し回路群の繰り返しで構成されてもよい。また、複数の前記第１及び第２のそれぞれの出力経路において、一部の読み出し回路でホールド容量とスイッチとを共通化した構成であってもよい。つまり、複数の前記第１及び第２のそれぞれの読み出し回路において、少なくとも一部でホールド容量とスイッチとを共通化した構成であってもよい。

更に、読み出すチャンネルの数は２に限られるものではない。

上述の実施形態は、いずれもホールド容量がスイッチに対して並列に接続される例を示しているが、ホールド容量はスイッチと直列に接続される構成でもよい。ただし、その場合には演算増幅器の参照入力側端子に接続されるホールド容量の端子にリセット電位（固定電位）を与えるための構成を追加する必要がある。具体的には、例えば、ホールド容量の演算増幅器の参照入力端子に接続される側の端子を、スイッチ（リセットスイッチ）を介して前述のリセット電位を供給する電源と接続する構成が考えられる。

本発明の第１実施形態に係る光電変換装置の構成図。本発明の第１実施形態における読み出し回路の構成図。本発明の第１実施形態における演算増幅器及びホールド容量の構成を示す図。読み出し回路に供給される信号のタイミングチャート。第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの構成図。本発明の第２実施形態に係る光電変換装置の構成図。本発明の第３実施形態に係る光電変換装置の構成図。本発明の第４実施形態に係る光電変換装置の構成図。背景技術を説明するための図。

符号の説明

４０，６０，８０，１２０演算増幅器
４６，６６，８６，９６−１，９６−２ホールド容量
１００，２００，３００，４００，５００光電変換装置

Claims

複数の画素が行方向及び列方向に配列され、前記複数の画素のそれぞれが、光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷による信号を増幅する増幅部とを含む画素配列と、
前記画素配列における各列の画素から信号を読み出す複数の読み出し回路を含む読み出し部と、
前記読み出し部を制御する制御部とを備え、
前記読み出し部は、外部から供給された参照電圧を保持する保持部と、前記外部と前記保持部とを電気的に遮断する遮断部とを含み、
前記複数の読み出し回路のそれぞれは、前記保持部で保持した参照電圧を基準として前記各列の画素の信号を増幅する差動増幅器を含み、前記差動増幅器は、参照入力ノードを介して入力される電圧を基準として前記画素の前記増幅部から入力された信号を増幅し、
前記保持部は、前記参照入力ノードに接続されたホールド容量を含み、前記遮断部は、前記参照電圧が供給される参照電圧ラインと前記ホールド容量との間に接続されたスイッチを含み、
前記複数の読み出し回路における全ての読み出し回路は、前記ホールド容量と前記スイッチとを共有し、前記制御部は、前記差動増幅器が前記各列の画素の信号を増幅する際に前記参照電圧ラインと前記参照入力ノードとを電気的に遮断するように前記スイッチを制御する
ことを特徴とする光電変換装置。