JP6736906B2 - 固体撮像装置及び画像読み取り装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明に係る固体撮像装置の実施形態であるCMOSセンサ1について図面を参照しながら説明する。図1は、CMOSセンサ1のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。
次に、CMOSセンサ1が備える画素回路10の構成について図2を用いて説明する。図2は、画素回路10の詳細な構成を模式的に示したブロック図である。画素回路10は、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に対応する信号を出力するために、複数の画素ブロック100を1組にしたカラム構成である。CMOSセンサ1は、3色の色フィルタを1組にして、これに対応する垂直方向に並んだ複数の画素ブロック100を2組で1単位として構成される。
次に、CMOSセンサ1の動作について図4及び図5のタイミングチャートを用いて説明する。図4は、メモリ120へ信号レベルとリセットレベルを書き込むタイミングを例示している。また、図5はメモリ120から信号レベルとリセットレベルを読み出すタイミングを例示している。
次に、A−CDS回路20について詳細に説明する。図6は、A−CDS回路20の構成を示す回路図である。図6に示すようにA−CDS回路20は、アンプ201と、帰還用スイッチ202と、帰還容量203と、入力容量204と、入力スイッチ205と、出力スイッチ206と、を備える。
入力容量204は、帰還容量203との比率によってA−CDS回路20における増幅率を決定するための第2静電容量である。入力容量204の静電容量C1と帰還容量203の静電容量C2の比率(C1/C2)が、A−CDS回路20における増幅率になる。
次に、A−CDS回路20の動作について説明する。図7は、A−CDS回路20の動作タイミングを示すタイミングチャートである。符号t1、t2、t3、・・・は、任意の時刻を表している。
次に、本発明に係る固体撮像装置の別の実施形態について説明する。本実施形態に係るCMOSセンサ2は、図9に示すように、クリップ回路90を備える。CMOSセンサ2は、すでに説明したCMOSセンサ1と同様の構成を備えている。したがって、以下のCMOSセンサ2に関する説明において、CMOSセンサ1と同様の構成に関する部分については、同じ符号を用いて詳細な説明を省略する。
次に、本実施形態に係るA−CDS回路20の別の構成の例について図を用いて説明する。すでに説明したA−CDS回路20は、入力容量204(C1)と帰還容量203(C2)との比率によって、増幅する機能を備えている。すなわち、C1とC2の比率を可変すれば、任意の増幅率を設定することができる。
これによって、ノイズへの耐性を向上させることができる。
10 画素回路
20 A−CDS回路
30 ADC回路
40 信号処理回路
70 基準電圧生成回路
90 クリップ回路
100 画素ブロック
110 画素
201 アンプ
202 帰還用スイッチ
203 帰還容量
204 入力容量
205 入力スイッチ
206 出力スイッチ
Claims (8)
- 入射光に応じて光電変換を行う光電変換素子を複数備え、前記光電変換素子による電荷の蓄積状態に基づく信号レベルと前記電荷のリセット状態に基づくリセットレベルを出力する画素回路と、
前記画素回路から出力された前記信号レベルと前記リセットレベルに基づく相関二重サンプリングをアナログ領域において実行し出力するアナログCDS回路と、
前記アナログCDS回路からの2つの異なるアナログ信号をそれぞれデジタル信号に変換するAD変換回路と、
前記AD変換回路から出力される2つのデジタル信号の差成分を取り出す信号処理回路と、
前記AD変換回路が用いるデジタル変換用トップ基準電圧とボトム基準電圧を分圧して前記アナログCDS回路のクランプレベルを規定する第1基準電圧を生成し出力する基準電圧生成回路と、
を有し、
前記アナログCDS回路は、反転増幅器であり、
前記反転増幅器の出力端子と反転入力端子との間に第1静電容量が配置され、
前記出力端子と前記反転入力端子との間において前記第1静電容量と並列に帰還スイッチが配置され、
前記画素回路と前記反転入力端子との間に第2静電容量が配置され、
前記反転増幅器の非反転入力端子に前記基準電圧生成回路の出力が接続される、ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記アナログCDS回路は、
前記画素回路と前記第2静電容量との間に入力スイッチを備え、
前記出力端子と前記AD変換回路との間に出力スイッチを備える、ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記アナログCDS回路が前記クランプレベルを確定させた後、前記AD変換回路におけるデジタル変換の開始タイミングは、前記出力スイッチを閉じた後の前記帰還スイッチを開いて閉じた後である、ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。
- クリップ回路をさらに有し、
前記クリップ回路は前記アナログ領域ごとに、クリップ用基準電圧を供給できる回路の出力、又は前記AD変換回路の出力、のいずれかに接続される、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記クリップ回路は、1つのトランジスタにより構成されていて、
前記トランジスタは、
ソースが前記アナログ領域ごとに、クリップ用基準電圧を供給できる回路の出力又は前記AD変換回路が有するアンプの出力のいずれかに接続され、
ドレインが電源又は接地に接続され、
ゲートが第2基準電圧に接続されている、ことを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。 - 前記第2基準電圧は、前記アンプにおいて生成される、ことを特徴とする請求項5記載の固体撮像装置。
- 前記第1静電容量と前記第2静電容量の少なくともいずれか一方は可変容量である、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置を備えることを特徴とする画像読み取り装置。
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