JP6706138B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明による一実施形態の撮像装置1の概略構成を示すブロック図である。撮像装置1は、既存の典型的なCMOS撮像素子として構成される固体撮像素子2と、制御部3とを備える。制御部3は、駆動回路31及び信号処理回路32を備える。本実施形態の撮像装置1は、動画撮影可能なカメラとして構成することができる。
図2は、本発明による一実施形態の撮像装置1における固体撮像素子2の画素構造を概略的に例示する図である。図2では、固体撮像素子2としてCMOS撮像素子で一般的に用いられる4トランジスタ構造をより簡潔に例示した模式図を示している。フォトダイオード(PD)21において入射光が電荷(ここでは電子)に変換され、露光時間の間に蓄積される。PD21に蓄積された電荷は、転送信号(TX信号)により転送トランジスタ22(ここではNMOSとする)の電荷転送ゲート(TX)のゲート電圧をロー(L)からハイ(H)に制御することで電荷電圧変換部におけるフローティングディフュージョン(FD)23に転送される。FD23は容量CFDAを持つキャパシタとしてふるまい、電荷電圧変換部は転送された電荷に応じて電圧を生じさせる電荷電圧変換部として機能する。
ここで、本発明の理解を高めるために、従来の信号読み出し動作についてまず説明する。図3(a)乃至(e)は、残像が発生しない固体撮像素子2における従来の信号読み出し動作によるポテンシャルの変化を示す図である。
(本発明に係る実施例1の信号読み出し動作)
図5(a)乃至(g)は、本発明による一実施形態の撮像装置1における駆動回路31により、残像が発生する固体撮像素子2に対する実施例1の信号読み出し動作で残像の影響を除去する際のポテンシャルの変化を示す図である。図5(a)の初期状態、図5(b)の露光後の状態、及び図5(c)のリセット後の状態は、図3と同様であるためその説明を割愛する。
図6(a)乃至(h)は、本発明による一実施形態の撮像装置1における駆動回路31により、残像が発生する固体撮像素子2に対する実施例2の信号読み出し動作で残像の影響を除去する際のポテンシャルの変化を示す図である。図6(a)の初期状態、図6(b)の露光後の状態、及び図6(c)のリセット後の状態は、図3と同様であるためその説明を割愛する。ただし、ここでは、入射光が強く、PD21には図5の例より大きな電荷Qmsが蓄積した場合を想定する。
2 固体撮像素子
3 制御部
31 駆動回路
32 信号処理回路
21 フォトダイオード(PD)
22 転送トランジスタ
23 フローティングディフュージョン(FD)
24 リセットトランジスタ
Claims (5)
- 撮像装置であって、
固体撮像素子と、
前記固体撮像素子にて電荷転送ゲートによりフォトダイオードから電荷電圧変換部へ電荷転送する際に、該フォトダイオード内に所定の電荷量を残すべく前記電荷電圧変換部における基準ポテンシャルに対し前記電荷転送ゲートのチャネルの電位が深くなるポテンシャル勾配を生じさせるよう、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段は、当該電荷転送の際に前記ポテンシャル勾配により前記電荷転送ゲートのチャネルに電荷が残るようにしたことを特徴とする撮像装置。 - 前記駆動手段は、前記フォトダイオードにおける残像成分を除去するための、画素信号の読み出しに寄与しない前記電荷転送ゲートのオン・オフ及び前記電荷電圧変換部のリセット動作の組み合わせによる所定のダミーシャッター動作を1回以上前記画素信号の読み出し前に行う機能を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記駆動手段は、前記所定のダミーシャッター動作を前記画素信号の読み出し前に複数回行う機能を更に備えることを特徴とする、請求項2に記載の撮像装置。
- 前記駆動手段は、今回の画素信号の読み出し前であって、前回の画素信号の読み出し期間中に、複数回の前記電荷転送ゲートのオン・オフ動作を行う機能を更に備えることを特徴とする、請求項2又は3に記載の撮像装置。
- 前記ポテンシャル勾配を生じさせる電荷転送ゲートのチャネルの電位に対応する電荷転送ゲート用駆動電圧が、前記基準ポテンシャルに対応するリセット電圧より大きい値となるよう構成されていることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の撮像装置。
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