WO2018235360A1 - Imaging device - Google Patents
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- WO2018235360A1 WO2018235360A1 PCT/JP2018/010898 JP2018010898W WO2018235360A1 WO 2018235360 A1 WO2018235360 A1 WO 2018235360A1 JP 2018010898 W JP2018010898 W JP 2018010898W WO 2018235360 A1 WO2018235360 A1 WO 2018235360A1
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
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- H04N25/779—Circuitry for scanning or addressing the pixel array
Definitions
- the present invention relates to an imaging device.
- CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
- APS Active Pixel Sensor
- PPS Passive Pixel Sensor
- the imaging device has an imaging unit in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally.
- one pixel is provided with a photoelectric conversion unit and a switch for controlling conduction / non-conduction between the photoelectric conversion unit and a readout line.
- one pixel is connected to each readout line provided for each column of pixels.
- the charge stored in the photodiode (photoelectric conversion element) of each pixel is read row by row, and when the read switch of the selected row is turned on, the charge stored in the photodiode of the pixel of the selected row Are supplied to the readout unit of the imaging device via the readout line.
- the charge stored in the photodiode of the pixel is removed by supplying the charge to the readout unit of the imaging device.
- the imaging device can not display an accurate image because the remaining charge is read out at the next reading.
- generation of charge may continue for a while after the irradiation of light to the imaging unit is finished. In this case, even if the charge is supplied to the reading unit of the imaging device, there is a problem that erroneous detection is performed when the light is irradiated to the pixel that should be detected as dark.
- the photoelectric conversion device disclosed in Patent Document 1 includes a read control unit that reads out the charge stored in the charge storage unit that stores light as a charge. Further, the photoelectric conversion device disclosed in Patent Document 1 includes a reset unit which is connected to the read signal line and discharges the charge remaining in the charge storage unit in units of the read signal line.
- Japanese Patent Publication Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-011033 (published on January 14, 2010)
- Japanese Patent Publication Japanese Patent Application Publication No. 2003-298942 (October 17, 2003)"
- An object of one embodiment of the present invention is to realize high-speed charge reading processing.
- an imaging device concerning one mode of the present invention is the imaging device by which a plurality of pixels including a photoelectric conversion element which stores electric charge according to the quantity of light were arranged two-dimensionally.
- the row of the pixels different from the row of the pixels for which readout of the charge accumulated in the photoelectric conversion element is performed by the readout circuit; Removing the charges remaining in the serial photoelectric conversion element.
- the effect of being able to perform charge readout processing at high speed is achieved.
- (A) is a block diagram which shows a structure of the imaging device based on Embodiment 1 of this invention
- (b) is a circuit diagram which shows the internal structure of the pixel shown to (a).
- (A) is a block diagram which shows an example of a structure of the imaging device shown in FIG. 1
- (b) is a circuit diagram which shows the internal structure of the pixel shown to (a). It is a figure which shows an example of a switch operation of the imaging device shown in FIG. It is a figure which shows another example of switch operation of the imaging device shown in FIG. It is a timing chart which shows the signal waveform of the reset control line of an imaging device shown in FIG. 1, and a read-out control line.
- FIG. 5 is a timing chart showing other signal waveforms of a reset control line and a read control line of the imaging device shown in FIG.
- A is a figure which shows the electric potential of PD in case the residual electric charge is not removed, an integrator output, and the signal waveform of a read-out signal
- (b) is an electric potential of PD when the residual electric charge is removed
- It is a figure which shows an integrator output and the signal waveform of a read-out signal and a reset signal.
- It is a timing chart which shows the signal waveform of the reset control line of an imaging device concerning Embodiment 2 of the present invention, and a reading control line.
- FIG. 1 It is a timing chart which shows the signal waveform of the reset control line of an imaging device concerning Embodiment 3 of the present invention, and a reading control line.
- (A) is an example of the block diagram which shows the structure of the imaging device which concerns on Embodiment 4 of this invention
- (b) is a circuit diagram which shows the internal structure of the pixel shown to (a).
- FIG. 1A is a block diagram showing the configuration of the imaging device 1 according to Embodiment 1 of the present invention
- FIG. 1B is a circuit showing the internal structure of the pixel PX1_ij shown in FIG. FIG.
- the imaging device 1 has a structure in which a plurality of pixels PX1_ij (i and j are integers of 1 or more and 5 or less) are two-dimensionally arranged, and includes integrators I_1 to I_5. ing.
- the imaging device 1 further includes a control circuit 10, a read signal generation circuit 20 (read out circuit), a reset signal generation circuit 30 (reset circuit), a bias power supply 40, a read power supply 50, and a reset power supply 60.
- the imaging device 1 captures an image according to the amount of light that has been irradiated to a subject.
- the imaging device 1 may be a radiation detector that detects a dose of incident radiation, a photoelectric conversion panel that converts incident light into electric power, or an X-ray detector that detects a dose of incident X-rays. .
- the first column from the left, the second column, the third column, the fourth column, and the fifth column are used.
- the first to fifth lines indicate that i is 1 to 5
- the first to fifth columns indicate that j is 1 to 5, respectively.
- the pixel PX1_ij corresponding to the first row and the fourth column is described as a pixel PX1_14
- the pixel PX1_ij corresponding to the third row and the fifth column is described as a pixel PX1_35.
- FIG. 1 is a circuit diagram showing an internal structure of the pixel PX1_11.
- the other pixels PX1_ij also have the same structure as the pixels PX1_11.
- the pixel PX1_11 is provided with a photodiode PD (photoelectric conversion element), a reset switch SW10, and a read switch SW20. Further, the reset control line CL10_1, the read control line CL20_1, the PD bias line PDBL_1, the bias line BL_1, and the read line RL_1 pass through the pixel PX1_11.
- the reset switch SW10 and the readout switch SW20 have a first terminal, a second terminal, and a third terminal.
- the first terminal of the reset switch SW10 is connected to the bias line BL_1
- the second terminal of the reset switch SW10 is connected to the cathode electrode of the photodiode PD and the first terminal of the readout switch SW20.
- the second terminal of the read switch SW20 is connected to the read line RL_1.
- the anode electrode of the photodiode PD is connected to the PD bias line PDBL_1.
- the third terminal of the reset switch SW10 is connected to the reset control line CL10_1, and the reset switch SW10 is controlled to be ON / OFF by a reset signal supplied from the reset control line CL10_1.
- the third terminal of the read switch SW20 is connected to the read control line CL20_1, and the read switch SW20 is controlled to be ON / OFF by a read signal supplied from the read control line CL20_1.
- the photodiode PD is not limited to the use of a photodiode, and any other photoelectric conversion element may be used.
- the photodiode PD includes a capacitance, and accumulates a charge according to the amount of incident light.
- Reset control lines CL10_1 to CL10_5, read control lines CL20_1 to CL20_5, and PD bias lines PDBL_1 to PDBL_5 are provided in each row of the pixels PX1_ij.
- Bias lines BL_1 to BL_5 and readout lines RL_1 to RL_5 are provided in each column of the pixels PX1_ij.
- the control circuit 10 instructs the read signal generation circuit 20 to supply the read signal, and instructs the reset signal generation circuit 30 to supply the reset signal.
- the read signal generation circuit 20 supplies a read signal for each row of the pixels PX1_ij via the read control lines CL20_1 to CL20_5. Therefore, the readout switch SW20 provided in the pixels PX1_11 to PX1_15, which are the five pixels PX1_ij belonging to the same row, is controlled by the readout signal supplied via the readout control line CL20_1.
- the readout switches SW20 provided in the pixels PX1_21 to PX1_25 are controlled by a readout signal supplied via the readout control line CL20_2.
- the readout switches SW20 provided in the pixels PX1_3 1 to PX1_35 are controlled by the readout signal supplied via the readout control line CL20_3.
- the readout switch SW20 provided in the pixel PX1_41 to the pixel PX1_45 is controlled by the readout signal supplied via the readout control line CL20_4.
- the readout switches SW20 provided in the pixels PX1_51 to PX1_55 are controlled by the readout signal supplied via the readout control line CL20_5.
- the read switch SW20 is a switching element.
- the reset signal generation circuit 30 supplies a reset signal for each row of the pixels PX1_ij through the reset control lines CL10_1 to CL10_5. Therefore, the reset switches SW10 provided in the pixels PX1_11 to PX1_15, which are five pixels PX1_ij belonging to the same row, are controlled by the reset signal supplied via the reset control line CL10_1.
- the reset switch SW10 is a switching element.
- the reset switches SW10 provided in the pixels PX1_21 to PX1_25 are controlled by a reset signal supplied via the reset control line CL10_2.
- the reset switches SW10 provided in the pixels PX1_3 1 to PX1_35 are controlled by a reset signal supplied via the reset control line CL10_3.
- the reset switches SW10 provided to the pixels PX1_41 to PX1_45 are controlled by a reset signal supplied via the reset control line CL10_4.
- the reset switch SW10 provided in the pixel PX1_51 to the pixel PX1_55 is controlled by a reset signal supplied via the reset control line CL10_5.
- the bias power supply 40 applies a predetermined bias potential to the anode electrode of the photodiode PD via the PD bias lines PDBL_1 to PDBL_5.
- the read power supply 50 applies a predetermined potential to the second terminal of the read switch SW20 and the negative terminals of the operational amplifiers O_1 to O_5 via the read lines RL_1 to RL_5.
- the reset power supply 60 applies a reset potential to the first terminal of the reset switch SW10 and the positive terminals of the operational amplifiers O_1 to O_5 via the bias lines BL_1 to BL_5.
- the integrators I_1 to I_5 are connected to the read lines RL_1 to RL_5, respectively.
- the integrators I_1 to I_5 respectively include operational amplifiers O_1 to O_5 and capacitors C_1 to C_5.
- the integrator I_1 includes an operational amplifier O_1 and a capacitor C_1
- the integrator I_2 includes an operational amplifier O_2 and a capacitor C_2.
- Other integrators also have op amps and capacitances as well.
- the integrators I_1 to I_5 have a configuration in which the potential to be output is determined by virtual short at the time of charge readout.
- FIG. 2A is a block diagram showing an example of the configuration of the imaging device 1
- FIG. 2B is a circuit diagram showing the internal structure of the pixel PX1_ij shown in FIG.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of the switch operation of the imaging device 1.
- the read signal generation circuit 20 reads out the charge accumulated in the photodiode PD of the fourth row (pixel PX1_41 to pixel PX1_45) of the pixel PX1_ij.
- the read signal generation circuit 20 supplies a read signal to the read switch SW20 in the fourth row of the pixel PX1_ij via the read control line CL20_4.
- the readout switch SW20 in the fourth row of the pixel PX1_ij is turned ON when the readout signal is supplied from the readout signal generation circuit 20.
- the readout switch SW20 in the fourth row of the pixel PX1_ij is turned on, the charge accumulated in the photodiode PD is read out through the readout switch SW20, readout lines RL_1 to RL_5, and integrators I_1 to I_5.
- the charge accumulated in the photodiode PD provided in the pixel PX1_41 is read out via the read switch SW20, the read line RL_1, and the integrator I_1. Therefore, the read signal generation circuit 20 reads the charge accumulated in the photodiode PD in the fourth row of the pixel PX1_ij by supplying a read signal to the read control line CL20_4.
- the reset switch SW10 in the fourth row of the pixel PX1_ij is in the OFF state.
- the readout switch SW20 in the first, second, third, and fifth rows of the pixel PX1_ij is in the OFF state.
- the reset signal generation circuit 30 While the read out signal generation circuit 20 reads out the charge accumulated in the photodiode PD in the fourth row of the pixel PX1_ij, the reset signal generation circuit 30 remains in the photodiode PD in the second and third rows of the pixel PX1_ij. Remove the charge. Specifically, as shown in FIG. 3, the reset signal generation circuit 30 supplies a reset signal to the reset switch SW10 in the second and third rows of the pixel PX1_ij via the reset control lines CL10_2 and CL10_3. The reset switch SW10 in the second and third rows of the pixel PX1_ij is turned on when a reset signal is supplied from the reset signal generation circuit 30.
- the reset switch SW10 in the second and third rows of the pixel PX1_ij When the reset switch SW10 in the second and third rows of the pixel PX1_ij is turned on, the charge remaining in the photodiode PD is removed via the reset switch SW10 and the bias lines BL_1 to BL_5. For example, the charge remaining in the photodiode PD provided in the pixel PX1_21 is removed via the reset switch SW10 and the bias line BL_1. Therefore, the reset signal generation circuit 30 removes the charges remaining in the photodiodes PD in the second and third rows of the pixel PX1_ij by supplying a reset signal to the reset control lines CL10_2 and CL10_3.
- the readout switch SW20 in the second and third rows of the pixel PX1_ij is in the OFF state. It is.
- the reset switch SW10 in the first, fourth, and fifth rows of the pixel PX1_ij is in the OFF state.
- the read signal generation circuit 20 reads the charge stored in the photodiode PD in the fourth row of the pixel PX1_ij
- the reset switch SW10 and the read switch SW20 in the first and fifth rows of the pixel PX1_ij are in the OFF state. It is.
- charges are accumulated in the photodiodes PD in the first and fifth rows of the pixel PX1_ij in accordance with the amount of incident light. That is, the first and fifth rows of the pixel PX1_ij are in a state in which charge is accumulated in the photodiode PD according to the amount of incident light.
- the read signal generation circuit 20 reads the charge stored in the photodiode PD of the fifth row (the pixel PX1_51 to the pixel PX1_55) of the pixel PX1_ij. As shown in FIG. 4, the read signal generation circuit 20 supplies a read signal to the read switch SW20 in the fifth row of the pixel PX1_ij via the read control line CL20_5.
- the readout switch SW20 in the fifth row of the pixel PX1_ij is turned ON when a readout signal is supplied from the readout signal generation circuit 20.
- the readout switch SW20 in the fifth row of the pixel PX1_ij is turned on, the charges accumulated in the photodiode PD are read out through the readout switch SW20, readout lines RL_1 to RL_5, and integrators I_1 to I_5.
- the charge accumulated in the photodiode PD provided in the pixel PX1_51 is read out via the read switch SW20, the read line RL_1, and the integrator I_1. Therefore, the read signal generation circuit 20 reads the charge accumulated in the photodiode PD in the fifth row of the pixel PX1_ij by supplying a read signal to the read control line CL20_5.
- the reset switch SW10 in the fifth row of the pixel PX1_ij is in the OFF state while the read signal generation circuit 20 reads the charge accumulated in the photodiode PD in the fifth row of the pixel PX1_ij. Further, the readout switch SW20 in the first to fourth rows of the pixel PX1_ij is in the OFF state.
- the reset signal generation circuit 30 While the read signal generation circuit 20 reads the charge accumulated in the photodiode PD in the fifth row of the pixel PX1_ij, the reset signal generation circuit 30 remains in the photodiode PD in the third and fourth rows of the pixel PX1_ij. Remove the charge. Specifically, as shown in FIG. 4, the reset signal generation circuit 30 supplies a reset signal to the reset switch SW10 in the third and fourth rows of the pixel PX1_ij via the reset control lines CL10_3 and CL10_4. When the reset signal is supplied from the reset signal generation circuit 30, the reset switch SW10 in the third and fourth rows of the pixel PX1_ij is turned ON.
- the reset switch SW10 in the third and fourth rows of the pixel PX1_ij When the reset switch SW10 in the third and fourth rows of the pixel PX1_ij is turned on, the charge remaining in the photodiode PD is removed via the reset switch SW10 and the bias lines BL_1 to BL_5. For example, the charge remaining in the photodiode PD provided in the pixel PX1_31 is removed via the reset switch SW10 and the bias line BL_3. Therefore, the reset signal generation circuit 30 removes the charges remaining in the photodiodes PD in the third and fourth rows of the pixel PX1_ij by supplying a reset signal to the reset control lines CL10_3 and CL10_4.
- the readout switch SW20 in the third and fourth rows of the pixel PX1_ij is in the OFF state. It is.
- the reset switch SW10 in the first, second, and fifth rows of the pixel PX1_ij is in the OFF state.
- the read signal generation circuit 20 reads the charge stored in the photodiode PD in the fifth row of the pixel PX1_ij
- the reset switch SW10 and the read switch SW20 in the first and second rows of the pixel PX1_ij are in the OFF state. It is.
- charges are accumulated in the photodiodes PD in the first row and the second row of the pixel PX1_ij in accordance with the amount of incident light. That is, the first and second rows of the pixel PX1_ij are in a state where charge is accumulated in the photodiode PD in accordance with the amount of incident light.
- the time for which the reset signal generation circuit 30 removes the charge remaining in the photodiode PD is twice the time for the read signal generation circuit 20 to read out the charge accumulated in the photodiode PD. This is because charge readout is performed on two rows of pixels PX1_ij, while removal of remaining charge is performed on one row of pixels PX1_ij. Therefore, the time taken for the reset signal generation circuit 30 to remove the charge remaining in the photodiode PD is longer than the time taken for the read signal generation circuit 20 to read the charge accumulated in the photodiode PD.
- FIG. 5 is a timing chart showing signal waveforms of the reset control line and the read control line of the imaging device 1.
- a read signal is supplied to the read control line CL20_1, and the charge accumulated in the photodiode PD in the first row of the pixel PX1_ij is read.
- a reset signal is supplied to the reset control line CL10_1, and the charge remaining in the photodiode PD in the first row of the pixel PX1_ij is removed.
- a read signal is supplied to the read control line CL20_2, and the charge accumulated in the photodiode PD in the second row of the pixel PX1_ij is read out.
- a reset signal is supplied to the reset control line CL10_2, and the charge remaining on the photodiode PD in the second row of the pixel PX1_ij is removed.
- a read signal is supplied to the read control line CL20_3, and the charge accumulated in the photodiode PD in the third row of the pixel PX1_ij is read out.
- the timing at which the supply of the reset signal to the reset control line CL10_1 ends is the same as the timing at which the supply of the read signal to the read control line CL20_3 ends.
- the subsequent processing is performed in the same manner.
- the process in the case of FIG. 3 described above corresponds to the process performed at time t1 and time t3
- the process in the case of FIG. 4 corresponds to the process performed at time t2 and time t4.
- FIG. 6 is a timing chart showing other signal waveforms of the reset control line and the readout control line of the imaging device 1.
- the imaging device 1 While charge readout is performed on one row of the pixels PX1 _ij, charge removal is performed on the other rows of the pixels PX1 _ij. Therefore, the imaging time in the imaging device 1 is not significantly increased.
- the charge readout process can be performed at high speed. Further, in the imaging device 1, since the charge remaining in the photodiode PD is removed, it is possible to prevent an afterimage from appearing in a captured image.
- the row of the pixels PX1 _ij from which the charge is read out is adjacent to the row of the pixels PX1 _ij from which the charge removal is performed.
- the row of the pixels PX1_ij from which the charge is read and the row of the pixels PX1_ij from which the charge is removed need not necessarily be adjacent to each other.
- FIG. 7 is a figure which shows the electric potential of PD in case the residual electric charge is not removed, an integrator output, and the signal waveform of a read-out signal.
- FIG. (B) of FIG. 7 is a diagram showing the electric potential of the PD, the integrator output, and the signal waveforms of the read signal and the reset signal when the remaining charge is removed.
- the rightward direction in (a) and (b) of FIG. 7 is time.
- the output of the integrator I_1 in the pixel PX1_11 increases with time (a large amount of charge is read) Become).
- the potential of the photodiode PD increases. Since the charge remaining in the photodiode PD is read out at the time of the next reading, the influence of the charge remaining in the photodiode PD appears as an afterimage in the captured image captured by the imaging device 1.
- each pixel PX1 _ij of the imaging device 1 processing is performed in the order of charge accumulation, charge readout, and removal of the charge remaining in the photodiode PD, and then the process is performed again from charge accumulation.
- FIG. 8 is a timing chart showing signal waveforms of the reset control line and the read control line of the imaging device according to the second embodiment of the present invention.
- a pulse is applied to the reset control line CL10_1.
- a reset signal may be provided. That is, a plurality of pulsed reset signals (eight pulsed reset signals in FIG. 8) may be supplied to the reset control line CL10_1. Supplying a pulse-like reset signal as shown in FIG. 8 to reset control line CL10_1 is easier to realize than supplying a reset signal as shown in FIG. 6 to reset control line CL10_1. It is possible. Therefore, by setting the signal supplied to the reset control line CL10_1 to be a pulse-like reset signal, it is possible to more easily realize an imaging device that performs charge readout processing at high speed.
- FIG. 9 is a timing chart showing signal waveforms of the reset control line and the read control line of the imaging device according to the third embodiment of the present invention.
- the charge may be read out simultaneously for a plurality of rows of the pixel PX1_ij.
- the process shown in FIG. 9 is performed. Specifically, the read signal is simultaneously supplied to the read control line CL20_1 and the read control line CL20_2.
- the charges accumulated in the photodiodes PD in the first and second rows of the pixels PX1_ij are simultaneously read out.
- the reset signal is simultaneously supplied to the reset control line CL10_1 and the reset control line CL10_2.
- the charges remaining on the photodiodes PD in the first and second rows of the pixels PX1_ij are removed.
- the read signal is simultaneously supplied to the read control line CL20_3 and the read control line CL20_4.
- the charges accumulated in the photodiodes PD in the third and fourth rows of the pixel PX1_ij are simultaneously read out.
- the subsequent processing is performed in the same manner.
- the resolution is 1 / m times that of the case where the charge is read out on one row.
- the time required is 1 / m times, and the processing speed of charge readout can be increased. Therefore, it is effective when priority is given to the processing speed of charge readout over the resolution of the captured image.
- FIG. 10 is an example of a block diagram showing the configuration of the imaging device 2 according to Embodiment 4 of the present invention, and (b) of FIG. 10 shows the internal structure of the pixel PX2_ij shown in (a) of FIG. It is a circuit diagram shown.
- a plurality of pixels PX2_ij (i and j are integers of 1 or more and 5 or less) are two-dimensionally arranged in place of the pixels PX1_ij as shown in FIG. It differs in that it has a different structure. Further, the imaging device 2 is different from the imaging device 1 in that the reset signal generation circuit 30 is changed to the reset signal generation circuit 31, and instead of the reset power supply 60, a first reset power supply 61 (power supply) and a second The difference is that a reset power supply 62 (power supply) is provided.
- the first column from the left, the second column, the third column, the fourth column, and the fifth column are used.
- the first to fifth lines indicate that i is 1 to 5
- the first to fifth columns indicate that j is 1 to 5, respectively.
- the pixel PX2_ij corresponding to the first row and the fourth column is described as a pixel PX2_14
- the pixel PX2_ij corresponding to the third row and the fifth column is described as a pixel PX2_35.
- the pixel PX2_11 is selected from the plurality of pixels PX2_ij and described. That is, (b) of FIG. 10 is a circuit diagram showing an internal structure of the pixel PX2_11.
- the other pixels PX2_ij also have the same structure as the pixels PX2_11.
- the pixel PX2_11 is provided with a first reset transistor TFT11 (switching element) and a second reset transistor TFT12 (switching element) instead of the reset transistor TFT10 as compared to the pixel PX1_11.
- the pixel PX2_11 is different from the pixel PX1_11 in that the first reset control line CL11_1 and the second reset control line CL12_1 pass in place of the reset control line CL10_1. Further, the pixel PX2_11 differs from the pixel PX1_11 in that the first bias line BL1_1 and the second bias line BL2_1 pass in place of the bias line BL_1.
- the first reset transistor TFT11, the second reset transistor TFT12, and the read transistor TFT20 have a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode.
- the source electrodes of the first reset transistor TFT11 and the second reset transistor TFT12 are connected to the bias line BL_1.
- the drain electrodes of the first reset transistor TFT11 and the second reset transistor TFT12 are connected to the cathode electrode of the photodiode PD and the drain electrode of the readout transistor TFT20.
- the source electrode of the read out transistor TFT20 is connected to the read out line RL_1.
- the anode electrode of the photodiode PD is connected to the PD bias line PDBL_1.
- the gate electrode of the first reset transistor TFT11 is connected to a first reset control line CL11_1, and the first reset transistor TFT11 is controlled to be ON / OFF by a first reset signal supplied from the first reset control line CL11_1.
- the gate electrode of the second reset transistor TFT12 is connected to a second reset control line CL12_1, and the second reset transistor TFT12 is controlled to be ON / OFF by a second reset signal supplied from the second reset control line CL12_1.
- the gate electrode of the read transistor TFT20 is connected to the read control line CL20_1, and the read transistor TFT20 is controlled to be ON / OFF by the read signal supplied from the read control line CL20_1.
- First reset control lines CL11_1 to CL11_5, second reset control lines CL12_1 to CL12_5, read control lines CL20_1 to CL20_5, and PD bias lines PDBL_1 to PDBL_5 are provided in each row of the pixels PX2_ij.
- first bias lines BL1_1 to BL1_5, second bias lines BL2_1 to BL2_5, and read lines RL_1 to RL_5 are provided.
- first reset transistor TFT11 and second reset transistor TFT12 are provided in the pixel PX2_ij
- the number of reset transistors is not limited to two, and is three or more. It is also good. Further, the number of reset control lines and bias lines may be changed in accordance with the number of reset transistors of the pixel PX2_ij.
- This reset control line has the same role as the first reset control lines CL11_1 to CL11_5 and the second reset control lines CL12_1 to CL12_5. Also, this bias line has the same role as the first bias lines BL1_1 to BL1_5 and the second bias lines BL2_1 to BL2_5.
- the reset signal generation circuit 31 supplies a first reset signal for each row of the pixels PX2_ij via the first reset control lines CL11_1 to CL11_5. Further, the reset signal generation circuit 31 supplies a second reset signal for each row of the pixels PX2_ij through the second reset control lines CL12_1 to CL12_5.
- the first reset transistor TFT11 provided in the pixels PX2_11 to PX2_15 which are five pixels PX2_ij belonging to the same row, is controlled by a first reset signal supplied via the first reset control line CL11_1.
- the second reset transistor TFT12 provided in the pixel PX2_11 to the pixel PX2_15 is controlled by a second reset signal supplied via the second reset control line CL12_1.
- the first reset transistor TFT11 provided in the pixel PX2_21 to the pixel PX2_25 is controlled by a first reset signal supplied via the first reset control line CL11_2.
- the first reset transistor TFT11 provided in the pixels PX1_3 1 to PX1_35 is controlled by a first reset signal supplied via the first reset control line CL11_3.
- the first reset transistor TFT11 provided in the pixels PX1_41 to PX1_45 is controlled by a first reset signal supplied via the first reset control line CL11_4.
- the first reset transistor TFT11 provided in the pixels PX1_51 to PX1_55 is controlled by a first reset signal supplied via the first reset control line CL11_5.
- the second reset transistor TFT12 provided in the pixel PX2_21 to the pixel PX2_25 is controlled by a second reset signal supplied via the second reset control line CL12_2.
- the second reset transistor TFT12 provided in the pixels PX2_3 1 to PX2_35 is controlled by a second reset signal supplied via the second reset control line CL12_3.
- the second reset transistor TFT12 provided in the pixel PX2_41 to the pixel PX2_45 is controlled by the second reset signal supplied via the second reset control line CL12_4.
- the second reset transistor TFT12 provided in the pixel PX2_51 to the pixel PX2_55 is controlled by a second reset signal supplied via the second reset control line CL12_5.
- the first reset power source 61 applies a first reset potential to the source electrode of the first reset transistor TFT11 and the positive terminals of the operational amplifiers O_1 to O_5 via the first bias lines BL1_1 to BL1_5.
- the second reset power supply 62 applies a second reset potential to the source electrode of the second reset transistor TFT12 via the second bias lines BL2_1 to BL2_5.
- the operation of the imaging device 2 is different from the operation of the imaging device 1 in the process of removing the charge remaining in the photodiode PD.
- the reset signal generation circuit 31 removes the charge remaining in the photodiode PD in the second and third rows of the pixel PX1_ij.
- the reset signal generation circuit 31 supplies the first reset signal to the first reset transistor TFT11 in the second and third rows of the pixel PX2_ij through the first reset control lines CL11_2 and CL11_3.
- the first reset transistor TFT11 in the second and third rows of the pixel PX2_ij is turned on when the first reset signal is supplied from the reset signal generation circuit 31.
- the first reset transistor TFT11 in the second and third rows of the pixel PX2_ij is turned on, the charge remaining in the photodiode PD is removed via the first reset transistor TFT11 and the first bias lines BL1_1 to BL1_5. Therefore, the reset signal generation circuit 31 removes the charge remaining in the photodiode PD by supplying the first reset signal to the first reset control lines CL11_2 and CL11_3.
- the reset signal generation circuit 31 stops the supply of the first reset signal to the first reset transistor TFT11 in the second and third rows of the pixel PX2_ij. Thereafter, the reset signal generation circuit 31 supplies a second reset signal to the second reset transistor TFT12 in the second and third rows of the pixel PX2_ij. When the second reset signal is supplied from the reset signal generation circuit 31, the second reset transistor TFT12 in the second and third rows of the pixel PX2_ij is turned ON.
- the second reset potential is applied to the photodiode PD from the second reset power supply 62 via the second bias lines BL2_1 to BL2_5.
- the first reset potential is set to a voltage low enough to apply a forward bias to the photodiode PD, charges remaining in the photodiode PD can be removed quickly.
- the second reset potential is applied to the photodiode PD, so that the photodiode PD can store the charge according to the amount of light.
- the second reset potential is a potential applied to the photodiode PD when the photodiode PD performs a process of accumulating a charge according to the amount of light.
- reset potentials can be applied to the photodiode PD in two steps.
- one reset potential is set to a potential at which the charge remaining in the photodiode PD is easily removed, and the other reset potential is applied to the photodiode PD when the photodiode PD is charged. It can be set to an applied potential.
- the photodiode PD can accumulate charge while efficiently removing the charge remaining in the photodiode PD.
- the first reset transistor TFT11 and the readout transistor TFT20 have a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode.
- the first reset transistor TFT11 is not controlled by supplying a reset signal to the gate electrode of the first reset transistor TFT11, but is controlled by the following process.
- the reset transistor TFT 10 may be controlled by changing the first reset potential applied from the first reset power supply 61 to the source electrode of the first reset transistor TFT 11.
- a constant potential is applied to the gate electrode of the first reset transistor TFT11 by the reset signal generation circuit 31, and a bias line is provided for each row of the pixels PX2_ij.
- the bias line is a line connected to the first reset power supply 61 and the source electrode of the first reset transistor TFT11.
- the first reset potential is Vr
- the potential applied to the drain electrode of the first reset transistor TFT11 is Vd
- the potential applied to the gate electrode of the first reset transistor TFT11 is Vg
- the threshold potential of the first reset transistor TFT11 is set to Vth.
- the first reset power supply 61 changes the first reset potential applied to the source electrode of the first reset transistor TFT11 via the bias line for each row of the pixels PX2_ij.
- the first reset power supply 61 lowers the first reset potential Vr.
- the first reset power supply 61 applies the first reset potential Vr to the source electrode of the first reset transistor TFT11 so that Vg >> Vr + Vth.
- a forward bias is applied to the photodiode PD.
- charges remaining in the photodiode PD are removed via the bias line.
- the first reset power supply 61 raises the first reset potential Vr. Specifically, the first reset power supply 61 applies the first reset potential Vr to the source electrode of the first reset transistor TFT11 so that Vr ⁇ Vd. When the first reset transistor TFT11 is turned off, Vg ⁇ Vd + Vth.
- the charge remaining in the photodiode PD is removed by applying a negative potential while applying the first reset signal to the gate electrode of the first reset transistor TFT11.
- a constant negative potential is applied to the source electrode of the first reset transistor TFT 11 by the first reset power supply 61.
- the reset signal generation circuit 31 raises the potential Vg (the potential of the first reset signal). Specifically, the reset signal generation circuit 31 applies the potential Vg to the gate electrode of the first reset transistor TFT11 such that Vg >> Vr + Vth.
- the reset signal generation circuit 31 lowers the potential Vg. Specifically, the reset signal generation circuit 31 applies the potential Vg to the gate electrode of the first reset transistor TFT11 so that Vg ⁇ Vr + Vth. That is, to turn off the first reset transistor TFT11, the potential (Vg) of the first reset signal is sufficiently lower than the constant negative potential (Vr) applied to the source electrode of the first reset transistor TFT11. You need to For this reason, the potential (Vg) of the first reset signal is set to a potential sufficiently lower than the constant negative potential (Vr) applied to the source electrode of the first reset transistor TFT11, so that the power consumption increases. is there.
- the first reset transistor TFT 11 when removing the charge remaining in the photodiode PD by applying a negative potential, it is desirable to control the first reset transistor TFT 11 by changing the first reset potential Vr.
- the first reset transistor TFT11 can be controlled by changing the first reset potential Vr.
- the potential applied to the first reset transistor TFT11 is smaller than in the case of changing the potential (Vg) of the first reset signal, so power consumption can be reduced. it can.
- the potential applied to the first reset transistor TFT 11 and the potential applied to the read transistor TFT 20 may be able to be shared. The reason for this will be described below.
- the potential applied to the first reset transistor TFT11 is smaller than in the case of changing the potential (Vg) of the first reset signal. Since the potential applied to the readout transistor TFT 20 is small, the potential applied to the first reset transistor TFT 11 and the potential applied to the readout transistor TFT 20 can be easily equalized.
- FIG. 11 is an example of a block diagram showing a configuration of an imaging device 3 according to Embodiment 6 of the present invention.
- the reset control line CL10_1 is connected to the readout control line CL20_2 of the next row of the pixels PX1_ij to form one line, and the one line is connected to the common signal generation circuit 70.
- the reset control line CL10_2 is connected to the readout control line CL20_3 of the next row of the pixels PX1_ij to be one line, and the one line is connected to the common signal generation circuit 70.
- the reset control line CL10_3 is connected to the read control line CL20_4 to be one line, and the one line is connected to the common signal generation circuit 70.
- the reset control line CL10_4 is connected to the read control line CL20_5 to be one line, and the one line is connected to the common signal generation circuit 70.
- the reset control line CL10_5 is connected to the common signal generation circuit 70.
- the common signal generation circuit 70 supplies common signals to the reset control lines CL10_1 to CL10_5 and the read control lines CL20_1 to CL20_5, and controls the reset transistor TFT10 and the read transistor TFT20. Specifically, the common signal generation circuit 70 supplies a common signal to, for example, the reset control line CL10_1 and the read control line CL20_2. Thus, the common signal generation circuit 70 turns on the reset transistor TFT10 in the first row of the pixels PX1_ij, and turns on the read transistor TFT20 in the second row of the pixels PX1_ij.
- the reset transistor TFT10 in the first row of the pixel PX1_ij When the reset transistor TFT10 in the first row of the pixel PX1_ij is turned on, the charge remaining in the photodiode PD in the first row of the pixel PX1_ij is removed.
- the readout transistor TFT20 in the second row of the pixel PX1_ij When the readout transistor TFT20 in the second row of the pixel PX1_ij is turned on, the charge accumulated in the photodiode PD in the second row of the pixel PX1_ij is read out. The same process is performed on the other lines of the pixel PX1_ij.
- the imaging device 3 the charge of the photodiode PD can be read out and removed only by the common signal generation circuit 70. Therefore, since the number of circuits of the imaging device 3 is reduced as compared with the imaging device 1, the manufacturing cost of the imaging device 3 can be reduced.
- the time for removing the charge remaining in the photodiode PD is the same as the time for reading out the charge. This is because both readout of the charge and removal of the charge are performed for each row of the pixel PX1_ij.
- the imaging device 4 differs from the imaging device 2 in that the reset signal generation circuit 31 is changed to the common signal generation circuit 71 and that the readout signal generation circuit 20 is not provided, as shown in FIG. 12. . Further, in the imaging device 4, the read control lines CL20_1 to CL20_5 are connected to the common signal generation circuit 71.
- FIG. 12 is an example of a block diagram showing another configuration of the imaging device 4 according to Embodiment 6 of the present invention.
- the first reset control line CL11_1 is connected to the readout control line CL20_2 of the next row of the pixel PX2_ij to be a single line, and the one line is connected to the common signal generation circuit 71.
- the second reset control line CL12_1 is connected to the first reset control line CL11_2 in the next row of the pixel PX1_ij and the read control line CL20_3 in the next row of the pixel PX1_ij to form one line.
- the one line is connected to the common signal generation circuit 71.
- the second reset control line CL12_2 is connected to the first reset control line CL11_3 and the read control line CL20_4 to form one line, and the one line is connected to the common signal generation circuit 71.
- the second reset control line CL12_3 is connected to the first reset control line CL11_4 and the read control line CL20_5 to form one line, and the one line is connected to the common signal generation circuit 71.
- the second reset control line CL12_4 is connected to the first reset control line CL11_5 to be a single line, and the single line is connected to the common signal generation circuit 71.
- the second reset control line CL12_5 is connected to the common signal generation circuit 71.
- the common signal generation circuit 71 supplies a common signal to the first reset control lines CL11_1 to CL11_5, the second reset control lines CL12_1 to CL12_5, and the read control lines CL20_1 to CL20_5.
- the common signal generation circuit 71 controls the first reset transistor TFT11, the second reset transistor TFT12, and the read transistor TFT20 by supplying a common signal.
- the common signal generation circuit 71 supplies a common signal to, for example, the second reset control line CL12_1, the first reset control line CL11_2, and the read control line CL20_3.
- the common signal generation circuit 71 turns on the second reset transistor TFT12 in the first row of the pixel PX2_ij, and turns on the first reset transistor TFT11 in the second row of the pixel PX2_ij.
- the readout transistor TFT 20 in the third row of the pixel PX2_ij is turned on.
- the second reset transistor TFT12 in the first row of the pixel PX2_ij When the second reset transistor TFT12 in the first row of the pixel PX2_ij is turned on, the second reset potential is applied to the photodiode PD from the second reset power supply 62 via the second bias lines BL2_1 to BL2_5.
- the first reset transistor TFT11 in the second row of the pixel PX2_ij When the first reset transistor TFT11 in the second row of the pixel PX2_ij is turned on, the charge remaining in the photodiode PD in the second row of the pixel PX2_ij is removed.
- the readout transistor TFT20 in the third row of the pixel PX2_ij When the readout transistor TFT20 in the third row of the pixel PX2_ij is turned on, the charge accumulated in the photodiode PD in the third row of the pixel PX2_ij is read out. The same process is performed on the other lines of
- the charge of the photodiode PD can be read out and removed only by the common signal generation circuit 71.
- the reset potential first reset potential and second reset potential
- the photodiode PD only by the common signal generation circuit 71. Therefore, since the number of circuits of the imaging device 4 is reduced as compared with the imaging device 2, the manufacturing cost of the imaging device 4 can be reduced.
- the time for removing the charge remaining in the photodiode PD is the same as the time for reading out the charge. This is because both readout of the charge and removal of the charge are performed for each row of the pixel PX2_ij.
- the row of the pixels PX2 _ij from which the charge is read out is adjacent to the row of the pixels PX2 _ij from which the charge removal is performed.
- the row of the pixels PX2_ij from which the charge is read out and the row of the pixels PX2_ij from which the charge removal is performed do not necessarily have to be adjacent to each other.
- a plurality of pixels PX1_ij and PX2_ij including a photoelectric conversion element (photodiode PD) that accumulates electric charge according to the amount of light are two-dimensionally arranged.
- Readout circuit readout signal generation circuit 20
- readout control lines CL20_1 to CL20_5 connected to the pixels.
- reset circuits reset signal generation circuits 30, 31
- reset control lines for removing charges remaining in the photoelectric conversion elements by outputting reset signals to the reset control lines CL10_1 to CL10_5 connected to the pixels for each row of the pixels.
- the reset circuit is configured to use the charge remaining in the photoelectric conversion element for the row of the pixels different from the row of the pixels on which the charge accumulated in the photoelectric conversion element is read by the reading circuit. Remove.
- the reset circuit reads the charge accumulated in the photoelectric conversion element by the read out circuit, and the row of pixels and Target the rows of other pixels to remove the charge remaining in the photoelectric conversion element.
- the charge readout process and the charge removal process are performed in parallel, so that the charge readout process can be performed at high speed.
- the time during which the reset circuit (reset signal generation circuits 30 and 31) removes the charge remaining in the photoelectric conversion element (photodiode PD) is the readout It may be longer than the time for the circuit (readout signal generation circuit 20) to read out the charge accumulated in the photoelectric conversion element.
- the time taken for the reset circuit to remove the charge remaining in the photoelectric conversion element is longer than the time taken for the reading circuit to read the charge accumulated in the photoelectric conversion element. Accordingly, since the reset circuit takes a long time to remove the charge remaining in the photoelectric conversion element, the charge remaining in the photoelectric conversion element can be accurately removed.
- the pixel PX2_ij includes a plurality of switching elements (the first reset transistor TFT11, the second reset transistor TFT12), and the plurality of switching elements
- the reset circuit (reset signal generation circuit 31) is connected to a plurality of power supplies (first reset power supply 61, second reset power supply 62) for applying different potentials, and the photoelectric conversion element (photodiode PD).
- different potentials can be applied to the photoelectric conversion element.
- one of the potentials is set to a potential at which the charge remaining in the photoelectric conversion element is easily removed, and the other potential is a photoelectric conversion element when the photoelectric conversion element is charged Can be set to the potential applied to the
- the photoelectric conversion element can accumulate the charge while efficiently removing the charge remaining in the photoelectric conversion element.
- the pixel PX2_ij includes two switching elements (first reset transistor TFT11, second reset transistor TFT12), and the two switching elements are respectively
- the reset circuit reset signal generation circuit 31
- the photoelectric conversion element photodiode PD.
- the photoelectric conversion element is controlled by controlling a switching element It may be applied to different potentials.
- different potentials can be applied to the photoelectric conversion element.
- one of the potentials is set to a potential at which the charge remaining in the photoelectric conversion element is easily removed, and the other potential is a photoelectric conversion element when the photoelectric conversion element is charged Can be set to the potential applied to the
- the photoelectric conversion element can accumulate the charge while efficiently removing the charge remaining in the photoelectric conversion element.
- the switching element (the first reset transistor TFT11, the second reset transistor TFT12) is a transistor having a source electrode and a gate electrode, and the reset circuit (reset The signal generation circuit 31) outputs the reset signal having a constant potential to the gate electrode, and one of the two power supplies (the first reset power supply 61 and the second reset power supply 62) is the source electrode.
- the switching element may be controlled by changing the negative potential applied to the
- the reset circuit outputs a reset signal having a constant potential to the gate electrode, and one of the two power supplies changes the switching element by changing the negative potential applied to the source electrode. Control. Thereby, even in the case where a negative potential is applied to the imaging device 2, the switching element can be controlled by changing the negative potential.
- control circuit 20 readout signal generation circuit (readout circuit) 30, 31 Reset signal generation circuit (reset circuit) 40 bias power supply 50 read power supply 60 reset power supply 61 first reset power supply (power supply) 62 2nd reset power supply (power supply) 70, 71 Common signal generation circuit CL10_1 to CL10_5 reset control line CL11_1 to CL11_5 first reset control line CL12_1 to CL12_5 second reset control line CL20_1 to CL20_5 read control line SW10 reset switch SW20 read switch TFT10 reset transistor TFT11 first reset transistor ( Switching element) TFT12 Second reset transistor (switching element) TFT20 Readout transistor PDBL_1 to PDBL_5 PD bias line PD photodiode (photoelectric conversion element) BL_1 to BL_5 bias line BL1_1 to BL1_5 first bias line BL2_1 to BL2_5 second bias line RL_1 to RL_5 readout line PX1_ij, PX2
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Abstract
撮像装置(1)は、読み出し信号生成回路(20)と、リセット信号生成回路(30)とを備え、読み出し信号生成回路(20)がフォトダイオード(PD)に蓄積された電荷を読み出している間に、リセット信号生成回路(30)は、読み出し信号生成回路(20)によって電荷の読み出しが行われている画素(PX1_ij)の行とは別の画素(PX1_ij)の行を対象として、フォトダイオード(PD)に残留した電荷を除去する。The imaging device (1) includes a read signal generation circuit (20) and a reset signal generation circuit (30), while the read signal generation circuit (20) reads out the charge accumulated in the photodiode (PD). The reset signal generation circuit (30) is a photodiode (a row of pixels (PX1_ij) that is different from the row of the pixels (PX1_ij) whose charge is being read out by the readout signal generation circuit (20). Remove the charge remaining on PD.
Description
本発明は撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device.
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型固体撮像装置には大きく分けて、APS(Active Pixel Sensor)方式とPPS(Passive Pixel Sensor)方式とがある。医療用または非破壊検査用などのX線撮像装置では回路構造が簡単であることから、PPS方式の撮像方式が採用されていることが多い。 A CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type solid-state imaging device is roughly classified into an APS (Active Pixel Sensor) method and a PPS (Passive Pixel Sensor) method. In the medical or nondestructive inspection X-ray imaging apparatus, the PPS imaging system is often adopted because the circuit structure is simple.
撮像装置は、複数の画素(ピクセル)を2次元的に並べて配置した撮像部を有している。PPS方式では、1つの画素に光電変換部と、その光電変換部と読み出し線との導通/非導通を制御するスイッチとが設けられる。また、PPS方式では、1つの画素は画素の列ごとに設けられた各読み出し線と接続されている。 The imaging device has an imaging unit in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally. In the PPS method, one pixel is provided with a photoelectric conversion unit and a switch for controlling conduction / non-conduction between the photoelectric conversion unit and a readout line. Moreover, in the PPS method, one pixel is connected to each readout line provided for each column of pixels.
各画素のフォトダイオード(光電変換素子)に蓄積された電荷の読み出しは行ごとに行われ、選択された行の読み出しスイッチがONになると、選択された行の画素のフォトダイオードに蓄積された電荷が読み出し線を介して、撮像装置の読み出し部に供給される。撮像装置の読み出し部に電荷が供給されることにより画素のフォトダイオードに蓄積された電荷は除去される。 The charge stored in the photodiode (photoelectric conversion element) of each pixel is read row by row, and when the read switch of the selected row is turned on, the charge stored in the photodiode of the pixel of the selected row Are supplied to the readout unit of the imaging device via the readout line. The charge stored in the photodiode of the pixel is removed by supplying the charge to the readout unit of the imaging device.
しかし、読み出し時間が短い場合、電荷が画素のフォトダイオードに残留することがある。電荷がフォトダイオードに残留する場合、次の読み出し時に残留した電荷が読み出されることになるので、撮像装置は正確な画像を表示することができない。 However, when the readout time is short, charge may remain in the photodiode of the pixel. If the charge remains in the photodiode, the imaging device can not display an accurate image because the remaining charge is read out at the next reading.
また、撮像装置が備えるフォトダイオードの種類によっては、撮像部への光の照射が終わった後、フォトダイオードに電荷の発生がしばらく続く場合がある。この場合、撮像装置の読み出し部に電荷が供給されていても、本来暗く検出されるべき画素において光が照射されていると誤検出されるという問題がある。 Further, depending on the type of photodiode included in the imaging device, generation of charge may continue for a while after the irradiation of light to the imaging unit is finished. In this case, even if the charge is supplied to the reading unit of the imaging device, there is a problem that erroneous detection is performed when the light is irradiated to the pixel that should be detected as dark.
この問題を解決するために、例えば、特許文献1に開示されている光電変換装置は、光を電荷として蓄積する電荷蓄積部に蓄積された電荷を読み出す読み出し制御部を備える。また、特許文献1に開示されている光電変換装置は、読み出し信号ラインに接続され、電荷蓄積部に残留した電荷を読み出し信号ライン単位で放電するリセット部を備える。
In order to solve this problem, for example, the photoelectric conversion device disclosed in
また、特許文献2に開示されている固体撮像装置は、画素リセットスイッチによりフォトダイオードに残留した電荷を除去した後、光電変換された電荷をフォトダイオードに蓄積し、フォトダイオードに蓄積された電荷を読み出す。
Further, in the solid-state imaging device disclosed in
特許文献1に開示されている光電変換装置、及び特許文献2に開示されている固体撮像装置では、電荷の読み出し処理の前に、フォトダイオードに残留する電荷を除去する処理が必要になるので、電荷の読み出し処理を高速に行うことができないという問題がある。
In the photoelectric conversion device disclosed in
本発明の一態様は、電荷の読み出し処理を高速に行うことを実現することを目的とする。 An object of one embodiment of the present invention is to realize high-speed charge reading processing.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る撮像装置は、光の量に応じた電荷を蓄積する光電変換素子を含む画素が2次元的に複数配置された撮像装置において、前記画素と接続する読み出し制御線に、前記画素の行ごとに読み出し信号を出力することにより前記光電変換素子に蓄積された電荷を読み出す読み出し回路と、前記画素と接続するリセット制御線に、前記画素の行ごとにリセット信号を出力することにより前記光電変換素子に残留した電荷を除去するリセット回路とを備え、前記読み出し回路が前記光電変換素子に蓄積された電荷を読み出している間に、前記リセット回路は、前記読み出し回路によって前記光電変換素子に蓄積された電荷の読み出しが行われている前記画素の行とは別の前記画素の行を対象として、前記光電変換素子に残留した電荷を除去する。 In order to solve the above-mentioned subject, an imaging device concerning one mode of the present invention is the imaging device by which a plurality of pixels including a photoelectric conversion element which stores electric charge according to the quantity of light were arranged two-dimensionally. A readout circuit for reading out the charge accumulated in the photoelectric conversion element by outputting a readout signal for each row of the pixels to a readout control line connected to the pixel, and a reset control line connected to the pixel And a reset circuit for removing charges remaining in the photoelectric conversion element by outputting a reset signal for each row, and the reset circuit while the readout circuit reads out the charge accumulated in the photoelectric conversion element. The row of the pixels different from the row of the pixels for which readout of the charge accumulated in the photoelectric conversion element is performed by the readout circuit; Removing the charges remaining in the serial photoelectric conversion element.
本発明の一態様によれば、電荷の読み出し処理を高速に行うことができるという効果を奏する。 According to one embodiment of the present invention, the effect of being able to perform charge readout processing at high speed is achieved.
〔実施形態1〕
本発明の実施形態について、図1~図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。図1の(a)は本発明の実施形態1に係る撮像装置1の構成を示すブロック図であり、図1の(b)は図1の(a)に示す画素PX1_ijの内部構造を示す回路図である。
The embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. 1A is a block diagram showing the configuration of the
(撮像装置1の構成)
撮像装置1は、図1の(a)に示すように、画素PX1_ij(i及びjは1以上5以下の整数)が2次元的に複数配置された構造を備え、積分器I_1~I_5を備えている。また、撮像装置1は、制御回路10、読み出し信号生成回路20(読み出し回路)、リセット信号生成回路30(リセット回路)、バイアス電源40、読み出し電源50、及びリセット電源60を備えている。撮像装置1は、被写体に対する照射を経た光の量に応じた画像を撮像するものである。また、撮像装置1は、入射した放射線の線量を検出する放射線検出器、入射した光を電力に変換する光電変換パネル、または入射したX線の線量を検出するX線検出器であってもよい。
(Configuration of imaging device 1)
As shown in FIG. 1A, the
ここで、図1の(a)に示す画素PX1_ijが複数配置された領域において、左から1列目、2列目、3列目、4列目、及び5列目とし、上から1行目、2行目、3行目、4行目、及び5行目とする。1~5行目はそれぞれ、iが1~5であることを示し、1~5列目はそれぞれ、jが1~5であることを示す。例えば、1行目及び4列目に該当する画素PX1_ijを、画素PX1_14と表記し、3行目及び5列目に該当する画素PX1_ijを、画素PX1_35と表記する。 Here, in a region where a plurality of pixels PX1_ij shown in (a) of FIG. 1 are arranged, the first column from the left, the second column, the third column, the fourth column, and the fifth column are used. The second line, the third line, the fourth line, and the fifth line. The first to fifth lines indicate that i is 1 to 5, and the first to fifth columns indicate that j is 1 to 5, respectively. For example, the pixel PX1_ij corresponding to the first row and the fourth column is described as a pixel PX1_14, and the pixel PX1_ij corresponding to the third row and the fifth column is described as a pixel PX1_35.
画素PX1_ijの内部構造について図1の(b)に基づいて説明する。ここでは、複数の画素PX1_ijの中から、画素PX1_11を選択して説明している。つまり、図1の(b)は、画素PX1_11の内部構造を示す回路図である。他の画素PX1_ijも、画素PX1_11と同様の構造を有している。画素PX1_11は、図1の(b)に示すように、フォトダイオードPD(光電変換素子)、リセットスイッチSW10、及び読み出しスイッチSW20が設けられる。また、画素PX1_11には、リセット制御線CL10_1、読み出し制御線CL20_1、PDバイアス線PDBL_1、バイアス線BL_1、及び読み出し線RL_1が通過する。 The internal structure of the pixel PX1_ij will be described based on FIG. 1 (b). Here, the pixel PX1_11 is selected from the plurality of pixels PX1_ij and described. That is, (b) of FIG. 1 is a circuit diagram showing an internal structure of the pixel PX1_11. The other pixels PX1_ij also have the same structure as the pixels PX1_11. As shown in FIG. 1B, the pixel PX1_11 is provided with a photodiode PD (photoelectric conversion element), a reset switch SW10, and a read switch SW20. Further, the reset control line CL10_1, the read control line CL20_1, the PD bias line PDBL_1, the bias line BL_1, and the read line RL_1 pass through the pixel PX1_11.
ここで、リセットスイッチSW10及び読み出しスイッチSW20が第1端子、第2端子、及び第3端子を備えているものとする。リセットスイッチSW10の第1端子はバイアス線BL_1と接続され、リセットスイッチSW10の第2端子はフォトダイオードPDのカソード電極及び読み出しスイッチSW20の第1端子と接続されている。読み出しスイッチSW20の第2端子は読み出し線RL_1と接続されている。フォトダイオードPDのアノード電極はPDバイアス線PDBL_1と接続されている。リセットスイッチSW10の第3端子はリセット制御線CL10_1と接続され、リセットスイッチSW10は、リセット制御線CL10_1から供給されるリセット信号によってON/OFFを制御される。読み出しスイッチSW20の第3端子は読み出し制御線CL20_1と接続され、読み出しスイッチSW20は、読み出し制御線CL20_1から供給される読み出し信号によってON/OFFを制御される。フォトダイオードPDにおいては、フォトダイオードを用いることに限定されず、光電変換素子であれば他のものを用いてもよい。フォトダイオードPDは容量を含み、入射した光の量に応じた電荷を蓄積する。 Here, it is assumed that the reset switch SW10 and the readout switch SW20 have a first terminal, a second terminal, and a third terminal. The first terminal of the reset switch SW10 is connected to the bias line BL_1, and the second terminal of the reset switch SW10 is connected to the cathode electrode of the photodiode PD and the first terminal of the readout switch SW20. The second terminal of the read switch SW20 is connected to the read line RL_1. The anode electrode of the photodiode PD is connected to the PD bias line PDBL_1. The third terminal of the reset switch SW10 is connected to the reset control line CL10_1, and the reset switch SW10 is controlled to be ON / OFF by a reset signal supplied from the reset control line CL10_1. The third terminal of the read switch SW20 is connected to the read control line CL20_1, and the read switch SW20 is controlled to be ON / OFF by a read signal supplied from the read control line CL20_1. The photodiode PD is not limited to the use of a photodiode, and any other photoelectric conversion element may be used. The photodiode PD includes a capacitance, and accumulates a charge according to the amount of incident light.
画素PX1_ijの各行には、リセット制御線CL10_1~CL10_5、読み出し制御線CL20_1~CL20_5、及びPDバイアス線PDBL_1~PDBL_5が設けられている。画素PX1_ijの各列には、バイアス線BL_1~BL_5及び読み出し線RL_1~RL_5が設けられている。 Reset control lines CL10_1 to CL10_5, read control lines CL20_1 to CL20_5, and PD bias lines PDBL_1 to PDBL_5 are provided in each row of the pixels PX1_ij. Bias lines BL_1 to BL_5 and readout lines RL_1 to RL_5 are provided in each column of the pixels PX1_ij.
制御回路10は、読み出し信号生成回路20に読み出し信号を供給するように指示し、リセット信号生成回路30にリセット信号を供給するように指示する。
The
読み出し信号生成回路20は、読み出し制御線CL20_1~CL20_5を介して、画素PX1_ijの行ごとに読み出し信号を供給する。したがって、同一行に属する5つの画素PX1_ijである画素PX1_11~画素PX1_15に設けられた読み出しスイッチSW20は、読み出し制御線CL20_1を介して供給される読み出し信号によって制御される。
The read
画素PX1_21~画素PX1_25に設けられた読み出しスイッチSW20は、読み出し制御線CL20_2を介して供給される読み出し信号によって制御される。画素PX1_31~画素PX1_35に設けられた読み出しスイッチSW20は、読み出し制御線CL20_3を介して供給される読み出し信号によって制御される。画素PX1_41~画素PX1_45に設けられた読み出しスイッチSW20は、読み出し制御線CL20_4を介して供給される読み出し信号によって制御される。画素PX1_51~画素PX1_55に設けられた読み出しスイッチSW20は、読み出し制御線CL20_5を介して供給される読み出し信号によって制御される。読み出しスイッチSW20はスイッチング素子である。 The readout switches SW20 provided in the pixels PX1_21 to PX1_25 are controlled by a readout signal supplied via the readout control line CL20_2. The readout switches SW20 provided in the pixels PX1_3 1 to PX1_35 are controlled by the readout signal supplied via the readout control line CL20_3. The readout switch SW20 provided in the pixel PX1_41 to the pixel PX1_45 is controlled by the readout signal supplied via the readout control line CL20_4. The readout switches SW20 provided in the pixels PX1_51 to PX1_55 are controlled by the readout signal supplied via the readout control line CL20_5. The read switch SW20 is a switching element.
リセット信号生成回路30は、リセット制御線CL10_1~CL10_5を介して、画素PX1_ijの行ごとにリセット信号を供給する。したがって、同一行に属する5つの画素PX1_ijである画素PX1_11~画素PX1_15に設けられたリセットスイッチSW10は、リセット制御線CL10_1を介して供給されるリセット信号によって制御される。リセットスイッチSW10はスイッチング素子である。
The reset
画素PX1_21~画素PX1_25に設けられたリセットスイッチSW10は、リセット制御線CL10_2を介して供給されるリセット信号によって制御される。画素PX1_31~画素PX1_35に設けられたリセットスイッチSW10は、リセット制御線CL10_3を介して供給されるリセット信号によって制御される。画素PX1_41~画素PX1_45に設けられたリセットスイッチSW10は、リセット制御線CL10_4を介して供給されるリセット信号によって制御される。画素PX1_51~画素PX1_55に設けられたリセットスイッチSW10は、リセット制御線CL10_5を介して供給されるリセット信号によって制御される。 The reset switches SW10 provided in the pixels PX1_21 to PX1_25 are controlled by a reset signal supplied via the reset control line CL10_2. The reset switches SW10 provided in the pixels PX1_3 1 to PX1_35 are controlled by a reset signal supplied via the reset control line CL10_3. The reset switches SW10 provided to the pixels PX1_41 to PX1_45 are controlled by a reset signal supplied via the reset control line CL10_4. The reset switch SW10 provided in the pixel PX1_51 to the pixel PX1_55 is controlled by a reset signal supplied via the reset control line CL10_5.
バイアス電源40は、PDバイアス線PDBL_1~PDBL_5を介して、所定のバイアス電位をフォトダイオードPDのアノード電極に印加する。
The
読み出し電源50は、読み出し線RL_1~RL_5を介して、所定の電位を読み出しスイッチSW20の第2端子及びオペアンプO_1~O_5それぞれのマイナス端子に印加する。
The read
リセット電源60は、バイアス線BL_1~BL_5を介して、リセット電位をリセットスイッチSW10の第1端子及びオペアンプO_1~O_5それぞれのプラス端子に印加する。
The
積分器I_1~I_5はそれぞれ、読み出し線RL_1~RL_5に接続されている。積分器I_1~I_5はそれぞれ、オペアンプO_1~O_5及び容量C_1~C_5を備えている。例えば、積分器I_1はオペアンプO_1及び容量C_1を備えており、積分器I_2はオペアンプO_2及び容量C_2を備えている。他の積分器も同様にオペアンプ及び容量を備えている。積分器I_1~I_5は、電荷の読み出し時にヴァーチャルショートによって、出力する電位が決定される構成である。 The integrators I_1 to I_5 are connected to the read lines RL_1 to RL_5, respectively. The integrators I_1 to I_5 respectively include operational amplifiers O_1 to O_5 and capacitors C_1 to C_5. For example, the integrator I_1 includes an operational amplifier O_1 and a capacitor C_1, and the integrator I_2 includes an operational amplifier O_2 and a capacitor C_2. Other integrators also have op amps and capacitances as well. The integrators I_1 to I_5 have a configuration in which the potential to be output is determined by virtual short at the time of charge readout.
図2の(a)及び(b)に示すように、リセットスイッチSW10には、リセットトランジスタTFT10を用いてもよく、読み出しスイッチSW20には、読み出しトランジスタTFT20を用いてもよい。図2の(a)は撮像装置1の構成の一例を示すブロック図であり、(b)は(a)に示す画素PX1_ijの内部構造を示す回路図である。
As shown in (a) and (b) of FIG. 2, the reset transistor TFT10 may be used as the reset switch SW10, and the readout transistor TFT20 may be used as the readout switch SW20. FIG. 2A is a block diagram showing an example of the configuration of the
(撮像装置1の動作)
次に、撮像装置1の動作について図3に基づいて説明する。図3は、撮像装置1のスイッチ動作の一例を示す図である。例えば、読み出し信号生成回路20が、画素PX1_ijの4行目(画素PX1_41~画素PX1_45)のフォトダイオードPDに蓄積された電荷を読み出す場合を考える。この場合、図3に示すように、読み出し信号生成回路20は、読み出し制御線CL20_4を介して、画素PX1_ijの4行目の読み出しスイッチSW20に読み出し信号を供給する。画素PX1_ijの4行目の読み出しスイッチSW20は、読み出し信号生成回路20から読み出し信号が供給されるとONになる。画素PX1_ijの4行目の読み出しスイッチSW20がONになると、フォトダイオードPDに蓄積された電荷が読み出しスイッチSW20、読み出し線RL_1~RL_5、及び積分器I_1~I_5を介して読み出される。例えば、画素PX1_41に設けられたフォトダイオードPDに蓄積された電荷は、読み出しスイッチSW20、読み出し線RL_1、及び積分器I_1を介して読み出される。よって、読み出し信号生成回路20は、読み出し制御線CL20_4に読み出し信号を供給することにより、画素PX1_ijの4行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷を読み出す。
(Operation of imaging device 1)
Next, the operation of the
なお、読み出し信号生成回路20が、画素PX1_ijの4行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷を読み出す間、画素PX1_ijの4行目のリセットスイッチSW10はOFFの状態である。また、画素PX1_ijの1行目、2行目、3行目、及び5行目の読み出しスイッチSW20はOFFの状態である。
While the read out
読み出し信号生成回路20が、画素PX1_ijの4行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷を読み出す間、リセット信号生成回路30は、画素PX1_ijの2行目及び3行目のフォトダイオードPDに残留した電荷を除去する。具体的には、図3に示すように、リセット信号生成回路30は、リセット制御線CL10_2・CL10_3を介して、画素PX1_ijの2行目及び3行目のリセットスイッチSW10にリセット信号を供給する。画素PX1_ijの2行目及び3行目のリセットスイッチSW10は、リセット信号生成回路30からリセット信号を供給されるとONになる。画素PX1_ijの2行目及び3行目のリセットスイッチSW10がONになると、フォトダイオードPDに残留した電荷がリセットスイッチSW10及びバイアス線BL_1~BL_5を介して除去される。例えば、画素PX1_21に設けられたフォトダイオードPDに残留した電荷は、リセットスイッチSW10及びバイアス線BL_1を介して除去される。よって、リセット信号生成回路30は、リセット制御線CL10_2・CL10_3にリセット信号を供給することにより、画素PX1_ijの2行目及び3行目のフォトダイオードPDに残留した電荷を除去する。
While the read out
なお、リセット信号生成回路30が、画素PX1_ijの2行目及び3行目のフォトダイオードPDに残留した電荷を除去する間、画素PX1_ijの2行目及び3行目の読み出しスイッチSW20はOFFの状態である。また、画素PX1_ijの1行目、4行目、及び5行目のリセットスイッチSW10はOFFの状態である。
While the reset
また、読み出し信号生成回路20が、画素PX1_ijの4行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷を読み出す間、画素PX1_ijの1行目及び5行目のリセットスイッチSW10及び読み出しスイッチSW20はOFFの状態である。これにより、画素PX1_ijの1行目及び5行目のフォトダイオードPDには、入射した光の量に応じて電荷が蓄積される。つまり、画素PX1_ijの1行目及び5行目は、入射した光の量に応じてフォトダイオードPDに電荷を蓄積する状態になっている。
Also, while the read
また、画素PX1_ijの4行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷が読み出される処理、及び画素PX1_ijの2行目及び3行目のフォトダイオードPDに残留した電荷が除去される処理が終了すると、以下の処理が行われる。具体的には、読み出し信号生成回路20が、画素PX1_ijの5行目(画素PX1_51~画素PX1_55)のフォトダイオードPDに蓄積された電荷を読み出す。図4に示すように、読み出し信号生成回路20は、読み出し制御線CL20_5を介して、画素PX1_ijの5行目の読み出しスイッチSW20に読み出し信号を供給する。図4は、撮像装置1のスイッチ動作の他の一例を示す図である。画素PX1_ijの5行目の読み出しスイッチSW20は、読み出し信号生成回路20から読み出し信号が供給されるとONになる。画素PX1_ijの5行目の読み出しスイッチSW20がONになると、フォトダイオードPDに蓄積された電荷が読み出しスイッチSW20、読み出し線RL_1~RL_5、及び積分器I_1~I_5を介して読み出される。例えば、画素PX1_51に設けられたフォトダイオードPDに蓄積された電荷は、読み出しスイッチSW20、読み出し線RL_1、及び積分器I_1を介して読み出される。よって、読み出し信号生成回路20は、読み出し制御線CL20_5に読み出し信号を供給することにより、画素PX1_ijの5行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷を読み出す。
Further, when the processing for reading out the charge accumulated in the photodiode PD in the fourth row of the pixel PX1_ij and the processing for removing the charge remaining in the photodiode PD in the second and third rows of the pixel PX1_ij are completed, The following processing is performed. Specifically, the read
なお、読み出し信号生成回路20が、画素PX1_ijの5行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷を読み出す間、画素PX1_ijの5行目のリセットスイッチSW10はOFFの状態である。また、画素PX1_ijの1~4行目の読み出しスイッチSW20はOFFの状態である。
The reset switch SW10 in the fifth row of the pixel PX1_ij is in the OFF state while the read
読み出し信号生成回路20が、画素PX1_ijの5行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷を読み出す間、リセット信号生成回路30は、画素PX1_ijの3行目及び4行目のフォトダイオードPDに残留した電荷を除去する。具体的には、図4に示すように、リセット信号生成回路30は、リセット制御線CL10_3・CL10_4を介して、画素PX1_ijの3行目及び4行目のリセットスイッチSW10にリセット信号を供給する。画素PX1_ijの3行目及び4行目のリセットスイッチSW10は、リセット信号生成回路30からリセット信号が供給されるとONになる。画素PX1_ijの3行目及び4行目のリセットスイッチSW10がONになると、フォトダイオードPDに残留した電荷がリセットスイッチSW10及びバイアス線BL_1~BL_5を介して除去される。例えば、画素PX1_31に設けられたフォトダイオードPDに残留した電荷は、リセットスイッチSW10及びバイアス線BL_3を介して除去される。よって、リセット信号生成回路30は、リセット制御線CL10_3・CL10_4にリセット信号を供給することにより、画素PX1_ijの3行目及び4行目のフォトダイオードPDに残留した電荷を除去する。
While the read
なお、リセット信号生成回路30が、画素PX1_ijの3行目及び4行目のフォトダイオードPDに残留した電荷を除去する間、画素PX1_ijの3行目及び4行目の読み出しスイッチSW20はOFFの状態である。また、画素PX1_ijの1行目、2行目、及び5行目のリセットスイッチSW10はOFFの状態である。
While the reset
また、読み出し信号生成回路20が、画素PX1_ijの5行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷を読み出す間、画素PX1_ijの1行目及び2行目のリセットスイッチSW10及び読み出しスイッチSW20はOFFの状態である。これにより、画素PX1_ijの1行目及び2行目のフォトダイオードPDには、入射した光の量に応じて電荷が蓄積される。つまり、画素PX1_ijの1行目及び2行目は、入射した光の量に応じてフォトダイオードPDに電荷を蓄積する状態になっている。
Also, while the read
また、撮像装置1では、リセット信号生成回路30がフォトダイオードPDに残留した電荷を除去する時間は、読み出し信号生成回路20がフォトダイオードPDに蓄積された電荷を読み出す時間の2倍になる。これは、電荷の読み出しが画素PX1_ijの2行に対して行われるのに対し、残留した電荷の除去が画素PX1_ijの1行に対して行われるからである。よって、リセット信号生成回路30がフォトダイオードPDに残留した電荷を除去する時間は、読み出し信号生成回路20がフォトダイオードPDに蓄積された電荷を読み出す時間よりも長くなる。
In addition, in the
撮像装置1において読み出し信号及びリセット信号が出力されるタイミングをタイミングチャートで表すと、図5に示すようになる。図5は、撮像装置1のリセット制御線及び読み出し制御線の信号波形を示すタイミングチャートである。具体的には、例えば、読み出し制御線CL20_1に読み出し信号が供給され、画素PX1_ijの1行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷が読み出される。その後、リセット制御線CL10_1にリセット信号が供給され、画素PX1_ijの1行目のフォトダイオードPDに残留した電荷が除去される。リセット制御線CL10_1にリセット信号が供給されると同時に、読み出し制御線CL20_2に読み出し信号が供給され、画素PX1_ijの2行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷が読み出される。その後、リセット制御線CL10_2にリセット信号が供給され、画素PX1_ijの2行目のフォトダイオードPDに残留した電荷が除去される。リセット制御線CL10_2にリセット信号が供給されると同時に、読み出し制御線CL20_3に読み出し信号が供給され、画素PX1_ijの3行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷が読み出される。なお、リセット制御線CL10_1へのリセット信号の供給が終わるタイミングは、読み出し制御線CL20_3への読み出し信号の供給が終わるタイミングと同一である。同様にして以降の処理が行われる。前述した、図3の場合における処理は、時間t1及び時間t3に行われる処理に該当し、図4の場合における処理は、時間t2及び時間t4に行われる処理に該当する。
The timing at which the read signal and the reset signal are output in the
なお、図5の場合では、フォトダイオードPDに残留した電荷の除去の時間が、電荷の読み出しの時間の2倍であった。しかし、図6に示すように、フォトダイオードPDに残留した電荷の除去の時間を必ずしも、電荷の読み出しの時間の2倍にする必要はなく、所定時間に設定してもよい。図6は撮像装置1のリセット制御線及び読み出し制御線の他の信号波形を示すタイミングチャートである。
In the case of FIG. 5, the removal time of the charge remaining in the photodiode PD was twice as long as the charge readout time. However, as shown in FIG. 6, the time for removing the charge remaining in the photodiode PD does not necessarily have to be twice the time for reading out the charge, and may be set to a predetermined time. FIG. 6 is a timing chart showing other signal waveforms of the reset control line and the readout control line of the
撮像装置1では、画素PX1_ijの1行に対して電荷の読み出しを行う間、画素PX1_ijの他の行に対して電荷の除去を行うので、撮像装置1における撮像時間を大幅に増加させることはなく、電荷の読み出し処理を高速に行うことができる。また、撮像装置1では、フォトダイオードPDに残留した電荷の除去を行うので、撮像画像に残像が現れることを防ぐことができる。
In the
また、ここでは電荷の読み出しが行われる画素PX1_ijの行と、電荷の除去が行われる画素PX1_ijの行とが隣接している。しかし、電荷の読み出しが行われる画素PX1_ijの行と、電荷の除去が行われる画素PX1_ijの行とは必ずしも隣接している必要はない。 Further, in this case, the row of the pixels PX1 _ij from which the charge is read out is adjacent to the row of the pixels PX1 _ij from which the charge removal is performed. However, the row of the pixels PX1_ij from which the charge is read and the row of the pixels PX1_ij from which the charge is removed need not necessarily be adjacent to each other.
(撮像装置1の出力結果について)
次に撮像装置1の出力結果について図7に基づいて説明する。図7の(a)は残留した電荷を除去していない場合のPDの電位、積分器出力、及び読み出し信号の信号波形を示す図である。図7の(b)は残留した電荷を除去した場合のPDの電位、積分器出力、並びに読み出し信号及びリセット信号の信号波形を示す図である。図7の(a)及び(b)において右方向は時間である。
(About the output result of the imaging device 1)
Next, the output result of the
画素PX1_ijのフォトダイオードPDに、異なる時間に同一の量の光が入射したとしても、画素PX1_ijから同一の電荷が読み出されるべきである。しかし、フォトダイオードPDに残留した電荷を除去しない場合、同一の電荷が読み出されないことがある。フォトダイオードPDに残留した電荷を除去しない場合、電荷の読み出し処理が終わった後、フォトダイオードPDに電荷が残留する。フォトダイオードPDに電荷が残留していると、図7の(a)に示すように、フォトダイオードPDの電位、及び積分器の出力が時間によって変化する。具体的には、例えば、画素PX1_11のフォトダイオードPDに同一の量の光が入射していたとしても、画素PX1_11において積分器I_1の出力が、時間が経過するにつれて大きくなる(読み出される電荷が多くなる)。また、時間が経過するにつれて、フォトダイオードPDの電位が大きくなる。フォトダイオードPDに残留した電荷が次の読み出し時に読み出されることになるので、フォトダイオードPDに残留した電荷の影響が、撮像装置1が撮像する撮像画像に残像として現れる。
Even if the same amount of light is incident on the photodiode PD of the pixel PX1_ij at different times, the same charge should be read out from the pixel PX1_ij. However, if the charge remaining in the photodiode PD is not removed, the same charge may not be read out. If the charge remaining in the photodiode PD is not removed, the charge remains in the photodiode PD after the charge readout process is completed. When charge remains in the photodiode PD, as shown in FIG. 7A, the potential of the photodiode PD and the output of the integrator change with time. Specifically, for example, even if the same amount of light is incident on the photodiode PD of the pixel PX1_11, the output of the integrator I_1 in the pixel PX1_11 increases with time (a large amount of charge is read) Become). In addition, as time passes, the potential of the photodiode PD increases. Since the charge remaining in the photodiode PD is read out at the time of the next reading, the influence of the charge remaining in the photodiode PD appears as an afterimage in the captured image captured by the
そこで、撮像装置1の各画素PX1_ijにおいては、電荷の蓄積、電荷の読み出し、及びフォトダイオードPDに残留した電荷の除去の順に処理が行われた後、再度、電荷の蓄積から処理が行われる。
Therefore, in each pixel PX1 _ij of the
図7の(b)に示すように、読み出し信号生成回路20が読み出し信号を供給した後、リセット信号生成回路30がリセット信号を供給することにより、フォトダイオードPDに電荷が残留していたとしても、フォトダイオードPDに残留した電荷は除去される。よって、例えば、画素PX1_11のフォトダイオードPDに同一の量の光が入射していた場合、画素PX1_11において時間が経過しても、積分器I_1の出力が変わらない(読み出される電荷の量が変わらない)。このため、フォトダイオードPDに残留した電荷の影響が、撮像装置1が撮像する撮像画像に残像として現れることを防ぐことができる。
As shown in (b) of FIG. 7, even if the reset
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図8は本発明の実施形態2に係る撮像装置のリセット制御線及び読み出し制御線の信号波形を示すタイミングチャートである。
Second Embodiment
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In addition, about the member which has the same function as the member demonstrated in the said embodiment for convenience of explanation, the same code | symbol is appended and the description is abbreviate | omitted. FIG. 8 is a timing chart showing signal waveforms of the reset control line and the read control line of the imaging device according to the second embodiment of the present invention.
図8に示すように、例えば、読み出し制御線CL20_1に読み出し信号が供給され、画素PX1_ijの1行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷が読み出された後、リセット制御線CL10_1にパルス状のリセット信号が供給されてもよい。つまり、リセット制御線CL10_1に複数回のパルス状のリセット信号(図8では8回のパルス状のリセット信号)が供給されてもよい。リセット制御線CL10_1に、図6に示すようなリセット信号を供給する場合よりも、リセット制御線CL10_1に、図8に示すようなパルス状のリセット信号を供給する場合の方が、容易に実現が可能である。よって、リセット制御線CL10_1に供給する信号を、パルス状のリセット信号にすることにより、電荷の読み出し処理を高速に行う撮像装置を、より容易に実現することができる。 As shown in FIG. 8, for example, after a read signal is supplied to the read control line CL20_1 and charges accumulated in the photodiode PD in the first row of the pixels PX1 _ij are read, a pulse is applied to the reset control line CL10_1. A reset signal may be provided. That is, a plurality of pulsed reset signals (eight pulsed reset signals in FIG. 8) may be supplied to the reset control line CL10_1. Supplying a pulse-like reset signal as shown in FIG. 8 to reset control line CL10_1 is easier to realize than supplying a reset signal as shown in FIG. 6 to reset control line CL10_1. It is possible. Therefore, by setting the signal supplied to the reset control line CL10_1 to be a pulse-like reset signal, it is possible to more easily realize an imaging device that performs charge readout processing at high speed.
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図9は本発明の実施形態3に係る撮像装置のリセット制御線及び読み出し制御線の信号波形を示すタイミングチャートである。
Third Embodiment
Another embodiment of the present invention is described below with reference to FIG. In addition, about the member which has the same function as the member demonstrated in the said embodiment for convenience of explanation, the same code | symbol is appended and the description is abbreviate | omitted. FIG. 9 is a timing chart showing signal waveforms of the reset control line and the read control line of the imaging device according to the third embodiment of the present invention.
フォトダイオードPDに蓄積された電荷の読み出しの処理速度を上げる場合、画素PX1_ijの複数行に対して同時に電荷の読み出しを行ってもよい。例えば、画素PX1_ijの2行に対して同時に電荷の読み出しを行う場合、図9に示す処理になる。具体的には、読み出し制御線CL20_1及び読み出し制御線CL20_2に読み出し信号が同時に供給される。これにより、画素PX1_ijの1行目及び2行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷が同時に読み出される。 When the processing speed for reading out the charge accumulated in the photodiode PD is increased, the charge may be read out simultaneously for a plurality of rows of the pixel PX1_ij. For example, in the case where charge is read out simultaneously for two rows of pixels PX1_ij, the process shown in FIG. 9 is performed. Specifically, the read signal is simultaneously supplied to the read control line CL20_1 and the read control line CL20_2. Thus, the charges accumulated in the photodiodes PD in the first and second rows of the pixels PX1_ij are simultaneously read out.
その後、リセット制御線CL10_1及びリセット制御線CL10_2にリセット信号が同時に供給される。これにより、画素PX1_ijの1行目及び2行目のフォトダイオードPDに残留した電荷が除去される。また、リセット制御線CL10_1及びリセット制御線CL10_2にリセット信号が供給されると同時に、読み出し制御線CL20_3及び読み出し制御線CL20_4に読み出し信号が同時に供給される。これにより、画素PX1_ijの3行目及び4行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷が同時に読み出される。同様にして以降の処理が行われる。 After that, the reset signal is simultaneously supplied to the reset control line CL10_1 and the reset control line CL10_2. As a result, the charges remaining on the photodiodes PD in the first and second rows of the pixels PX1_ij are removed. At the same time as the reset signal is supplied to the reset control line CL10_1 and the reset control line CL10_2, the read signal is simultaneously supplied to the read control line CL20_3 and the read control line CL20_4. Thereby, the charges accumulated in the photodiodes PD in the third and fourth rows of the pixel PX1_ij are simultaneously read out. The subsequent processing is performed in the same manner.
なお、画素PX1_ijの複数行に対して電荷の読み出しを同時に行うと、読み出された電荷はそれぞれどちらの行のフォトダイオードPDから読み出された電荷であるかが分からなくなる。例えば、画素PX1_ijの1行目及び2行目に対して電荷の読み出しを同時に行う場合を考える。この場合、画素PX1_ijの1行目から読み出した電荷をQ1、画素PX1_ijの2行目から読み出した電荷をQ2とすれば、読み出された電荷はQ1+Q2となる。よって、読み出された電荷は、画素PX1_ijの1行目及び2行目のうち、どちらの行のフォトダイオードPDから読み出された電荷であるかが分からなくなる。しかし、画素PX1_ijの2行に対して電荷を読み出せば、1枚の撮像画像を撮像するデータの読み出しに要する時間は1/2になる。 Note that when charge reading is simultaneously performed on a plurality of rows of the pixel PX1_ij, it is not possible to know which row the read charge is the charge read from the photodiode PD. For example, it is assumed that charges are simultaneously read out for the first and second rows of the pixel PX1_ij. In this case, assuming that the charge read from the first row of the pixel PX1_ij is Q1 and the charge read from the second row of the pixel PX1_ij is Q2, the read charge is Q1 + Q2. Therefore, it is not known which of the first and second rows of the pixel PX1_ij is the charge read from the photodiode PD of the read row. However, if charges are read out for two rows of pixels PX1_ij, the time required to read out data for imaging a single captured image is 1⁄2.
つまり、画素PX1_ijのm(mは自然数)行に対して電荷の読み出しを同時に行うと、1行に対して電荷を読み出す場合と比べて、解像度は1/m倍になるが、電荷の読み出しに要する時間は1/m倍になり、電荷の読み出しの処理速度を上げることができる。よって、撮像画像の解像度よりも、電荷の読み出しの処理速度を優先させたい場合に有効である。 That is, if the charge readout is simultaneously performed on the m (m is a natural number) row of the pixel PX1_ij, the resolution is 1 / m times that of the case where the charge is read out on one row. The time required is 1 / m times, and the processing speed of charge readout can be increased. Therefore, it is effective when priority is given to the processing speed of charge readout over the resolution of the captured image.
〔実施形態4〕
本発明の他の実施形態について、図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図10の(a)は本発明の実施形態4に係る撮像装置2の構成を示すブロック図の一例であり、図10の(b)は図10の(a)に示す画素PX2_ijの内部構造を示す回路図である。
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In addition, about the member which has the same function as the member demonstrated in the said embodiment for convenience of explanation, the same code | symbol is appended and the description is abbreviate | omitted. (A) of FIG. 10 is an example of a block diagram showing the configuration of the
(撮像装置2の構成)
撮像装置2は、図10の(a)に示すように、撮像装置1と比べて、画素PX1_ijに代えて画素PX2_ij(i及びjは1以上5以下の整数)が2次元的に複数配置された構造を備える点が異なる。また、撮像装置2は、撮像装置1と比べて、リセット信号生成回路30がリセット信号生成回路31に変更されている点、及びリセット電源60に代えて第1リセット電源61(電源)及び第2リセット電源62(電源)を備えている点が異なる。
(Configuration of imaging device 2)
As shown in (a) of FIG. 10, a plurality of pixels PX2_ij (i and j are integers of 1 or more and 5 or less) are two-dimensionally arranged in place of the pixels PX1_ij as shown in FIG. It differs in that it has a different structure. Further, the
ここで、図10の(a)に示す画素PX2_ijが複数配置された領域において、左から1列目、2列目、3列目、4列目、及び5列目とし、上から1行目、2行目、3行目、4行目、及び5行目とする。1~5行目はそれぞれ、iが1~5であることを示し、1~5列目はそれぞれ、jが1~5であることを示す。例えば、1行目及び4列目に該当する画素PX2_ijを、画素PX2_14と表記し、3行目及び5列目に該当する画素PX2_ijを、画素PX2_35と表記する。 Here, in a region where a plurality of pixels PX2_ij shown in (a) of FIG. 10 are arranged, the first column from the left, the second column, the third column, the fourth column, and the fifth column are used. The second line, the third line, the fourth line, and the fifth line. The first to fifth lines indicate that i is 1 to 5, and the first to fifth columns indicate that j is 1 to 5, respectively. For example, the pixel PX2_ij corresponding to the first row and the fourth column is described as a pixel PX2_14, and the pixel PX2_ij corresponding to the third row and the fifth column is described as a pixel PX2_35.
画素PX2_ijの内部構造について図10の(b)に基づいて説明する。ここでは、複数の画素PX2_ijの中から、画素PX2_11を選択して説明している。つまり、図10の(b)は、画素PX2_11の内部構造を示す回路図である。他の画素PX2_ijも、画素PX2_11と同様の構造を有している。画素PX2_11は、図10の(b)に示すように、画素PX1_11と比べて、リセットトランジスタTFT10に代えて第1リセットトランジスタTFT11(スイッチング素子)及び第2リセットトランジスタTFT12(スイッチング素子)が設けられている点が異なる。また、画素PX2_11には、画素PX1_11と比べて、リセット制御線CL10_1に代えて第1リセット制御線CL11_1及び第2リセット制御線CL12_1が通過する点が異なる。さらに、画素PX2_11には、画素PX1_11と比べて、バイアス線BL_1に代えて第1バイアス線BL1_1及び第2バイアス線BL2_1が通過する点が異なる。 The internal structure of the pixel PX2_ij will be described based on FIG. 10 (b). Here, the pixel PX2_11 is selected from the plurality of pixels PX2_ij and described. That is, (b) of FIG. 10 is a circuit diagram showing an internal structure of the pixel PX2_11. The other pixels PX2_ij also have the same structure as the pixels PX2_11. As shown in (b) of FIG. 10, the pixel PX2_11 is provided with a first reset transistor TFT11 (switching element) and a second reset transistor TFT12 (switching element) instead of the reset transistor TFT10 as compared to the pixel PX1_11. The difference is that Further, the pixel PX2_11 is different from the pixel PX1_11 in that the first reset control line CL11_1 and the second reset control line CL12_1 pass in place of the reset control line CL10_1. Further, the pixel PX2_11 differs from the pixel PX1_11 in that the first bias line BL1_1 and the second bias line BL2_1 pass in place of the bias line BL_1.
ここで、第1リセットトランジスタTFT11、第2リセットトランジスタTFT12、及び読み出しトランジスタTFT20はソース電極、ゲート電極、及びドレイン電極を備えているものとする。第1リセットトランジスタTFT11及び第2リセットトランジスタTFT12のソース電極はバイアス線BL_1と接続される。第1リセットトランジスタTFT11及び第2リセットトランジスタTFT12のドレイン電極はフォトダイオードPDのカソード電極及び読み出しトランジスタTFT20のドレイン電極と接続されている。読み出しトランジスタTFT20のソース電極は読み出し線RL_1と接続されている。フォトダイオードPDのアノード電極はPDバイアス線PDBL_1と接続されている。第1リセットトランジスタTFT11のゲート電極は第1リセット制御線CL11_1と接続され、第1リセットトランジスタTFT11は、第1リセット制御線CL11_1から供給される第1リセット信号によってON/OFFを制御される。第2リセットトランジスタTFT12のゲート電極は第2リセット制御線CL12_1と接続され、第2リセットトランジスタTFT12は、第2リセット制御線CL12_1から供給される第2リセット信号によってON/OFFを制御される。読み出しトランジスタTFT20のゲート電極は読み出し制御線CL20_1と接続され、読み出しトランジスタTFT20は、読み出し制御線CL20_1から供給される読み出し信号によってON/OFFを制御される。 Here, it is assumed that the first reset transistor TFT11, the second reset transistor TFT12, and the read transistor TFT20 have a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode. The source electrodes of the first reset transistor TFT11 and the second reset transistor TFT12 are connected to the bias line BL_1. The drain electrodes of the first reset transistor TFT11 and the second reset transistor TFT12 are connected to the cathode electrode of the photodiode PD and the drain electrode of the readout transistor TFT20. The source electrode of the read out transistor TFT20 is connected to the read out line RL_1. The anode electrode of the photodiode PD is connected to the PD bias line PDBL_1. The gate electrode of the first reset transistor TFT11 is connected to a first reset control line CL11_1, and the first reset transistor TFT11 is controlled to be ON / OFF by a first reset signal supplied from the first reset control line CL11_1. The gate electrode of the second reset transistor TFT12 is connected to a second reset control line CL12_1, and the second reset transistor TFT12 is controlled to be ON / OFF by a second reset signal supplied from the second reset control line CL12_1. The gate electrode of the read transistor TFT20 is connected to the read control line CL20_1, and the read transistor TFT20 is controlled to be ON / OFF by the read signal supplied from the read control line CL20_1.
画素PX2_ijの各行には、第1リセット制御線CL11_1~CL11_5、第2リセット制御線CL12_1~CL12_5、読み出し制御線CL20_1~CL20_5、及びPDバイアス線PDBL_1~PDBL_5が設けられている。画素PX2_ijの各列には、第1バイアス線BL1_1~BL1_5、第2バイアス線BL2_1~BL2_5、及び読み出し線RL_1~RL_5が設けられている。 First reset control lines CL11_1 to CL11_5, second reset control lines CL12_1 to CL12_5, read control lines CL20_1 to CL20_5, and PD bias lines PDBL_1 to PDBL_5 are provided in each row of the pixels PX2_ij. In each column of the pixels PX2_ij, first bias lines BL1_1 to BL1_5, second bias lines BL2_1 to BL2_5, and read lines RL_1 to RL_5 are provided.
ここでは、画素PX2_ijには、2つのリセットトランジスタ(第1リセットトランジスタTFT11及び第2リセットトランジスタTFT12)が設けられているが、リセットトランジスタの数は2つに限定されず、3つ以上であってもよい。また、画素PX2_ijのリセットトランジスタの数に合わせて、リセット制御線及びバイアス線の本数を変更してもよい。このリセット制御線は、第1リセット制御線CL11_1~CL11_5、及び第2リセット制御線CL12_1~CL12_5と同様の役割のものである。また、このバイアス線は、第1バイアス線BL1_1~BL1_5、及び第2バイアス線BL2_1~BL2_5と同様の役割のものである。 Here, although two reset transistors (first reset transistor TFT11 and second reset transistor TFT12) are provided in the pixel PX2_ij, the number of reset transistors is not limited to two, and is three or more. It is also good. Further, the number of reset control lines and bias lines may be changed in accordance with the number of reset transistors of the pixel PX2_ij. This reset control line has the same role as the first reset control lines CL11_1 to CL11_5 and the second reset control lines CL12_1 to CL12_5. Also, this bias line has the same role as the first bias lines BL1_1 to BL1_5 and the second bias lines BL2_1 to BL2_5.
リセット信号生成回路31は、第1リセット制御線CL11_1~CL11_5を介して、画素PX2_ijの行ごとに第1リセット信号を供給する。また、リセット信号生成回路31は、第2リセット制御線CL12_1~CL12_5を介して、画素PX2_ijの行ごとに第2リセット信号を供給する。同一行に属する5つの画素PX2_ijである画素PX2_11~画素PX2_15に設けられた第1リセットトランジスタTFT11は、第1リセット制御線CL11_1を介して供給される第1リセット信号によって制御される。また、画素PX2_11~画素PX2_15に設けられた第2リセットトランジスタTFT12は、第2リセット制御線CL12_1を介して供給される第2リセット信号によって制御される。
The reset
画素PX2_21~画素PX2_25に設けられた第1リセットトランジスタTFT11は、第1リセット制御線CL11_2を介して供給される第1リセット信号によって制御される。画素PX1_31~画素PX1_35に設けられた第1リセットトランジスタTFT11は、第1リセット制御線CL11_3を介して供給される第1リセット信号によって制御される。画素PX1_41~画素PX1_45に設けられた第1リセットトランジスタTFT11は、第1リセット制御線CL11_4を介して供給される第1リセット信号によって制御される。画素PX1_51~画素PX1_55に設けられた第1リセットトランジスタTFT11は、第1リセット制御線CL11_5を介して供給される第1リセット信号によって制御される。 The first reset transistor TFT11 provided in the pixel PX2_21 to the pixel PX2_25 is controlled by a first reset signal supplied via the first reset control line CL11_2. The first reset transistor TFT11 provided in the pixels PX1_3 1 to PX1_35 is controlled by a first reset signal supplied via the first reset control line CL11_3. The first reset transistor TFT11 provided in the pixels PX1_41 to PX1_45 is controlled by a first reset signal supplied via the first reset control line CL11_4. The first reset transistor TFT11 provided in the pixels PX1_51 to PX1_55 is controlled by a first reset signal supplied via the first reset control line CL11_5.
また、画素PX2_21~画素PX2_25に設けられた第2リセットトランジスタTFT12は、第2リセット制御線CL12_2を介して供給される第2リセット信号によって制御される。画素PX2_31~画素PX2_35に設けられた第2リセットトランジスタTFT12は、第2リセット制御線CL12_3を介して供給される第2リセット信号によって制御される。画素PX2_41~画素PX2_45に設けられた第2リセットトランジスタTFT12は、第2リセット制御線CL12_4を介して供給される第2リセット信号によって制御される。画素PX2_51~画素PX2_55に設けられた第2リセットトランジスタTFT12は、第2リセット制御線CL12_5を介して供給される第2リセット信号によって制御される。 Further, the second reset transistor TFT12 provided in the pixel PX2_21 to the pixel PX2_25 is controlled by a second reset signal supplied via the second reset control line CL12_2. The second reset transistor TFT12 provided in the pixels PX2_3 1 to PX2_35 is controlled by a second reset signal supplied via the second reset control line CL12_3. The second reset transistor TFT12 provided in the pixel PX2_41 to the pixel PX2_45 is controlled by the second reset signal supplied via the second reset control line CL12_4. The second reset transistor TFT12 provided in the pixel PX2_51 to the pixel PX2_55 is controlled by a second reset signal supplied via the second reset control line CL12_5.
第1リセット電源61は、第1バイアス線BL1_1~BL1_5を介して、第1リセット電位を第1リセットトランジスタTFT11のソース電極及びオペアンプO_1~O_5それぞれのプラス端子に印加する。第2リセット電源62は、第2バイアス線BL2_1~BL2_5を介して、第2リセット電位を第2リセットトランジスタTFT12のソース電極に印加する。
The first
(撮像装置2の動作)
次に、撮像装置2の動作について説明する。撮像装置2の動作は、撮像装置1の動作と比べて、フォトダイオードPDに残留した電荷を除去する処理が異なる。例えば、リセット信号生成回路31は、画素PX1_ijの2行目及び3行目のフォトダイオードPDに残留した電荷を除去する場合を考える。具体的には、リセット信号生成回路31は、第1リセット制御線CL11_2・CL11_3を介して、画素PX2_ijの2行目及び3行目の第1リセットトランジスタTFT11に第1リセット信号を供給する。画素PX2_ijの2行目及び3行目の第1リセットトランジスタTFT11は、リセット信号生成回路31から第1リセット信号が供給されるとONになる。画素PX2_ijの2行目及び3行目の第1リセットトランジスタTFT11がONになると、フォトダイオードPDに残留した電荷が第1リセットトランジスタTFT11及び第1バイアス線BL1_1~BL1_5を介して除去される。よって、リセット信号生成回路31は、第1リセット制御線CL11_2・CL11_3に第1リセット信号を供給することにより、フォトダイオードPDに残留した電荷を除去する。
(Operation of the imaging device 2)
Next, the operation of the
フォトダイオードPDに残留した電荷が除去された後、リセット信号生成回路31は、画素PX2_ijの2行目及び3行目の第1リセットトランジスタTFT11への第1リセット信号の供給を止める。その後、リセット信号生成回路31は、画素PX2_ijの2行目及び3行目の第2リセットトランジスタTFT12に第2リセット信号を供給する。画素PX2_ijの2行目及び3行目の第2リセットトランジスタTFT12は、リセット信号生成回路31から第2リセット信号が供給されるとONになる。画素PX2_ijの2行目及び3行目の第2リセットトランジスタTFT12がONになると、第2リセット電源62から第2バイアス線BL2_1~BL2_5を介して第2リセット電位がフォトダイオードPDに印加される。
After the charge remaining in the photodiode PD is removed, the reset
なお、第1リセット電位を、フォトダイオードPDに順方向バイアスを印加することができるほどの低電圧に設定すれば、フォトダイオードPDに残留した電荷を速やかに除去することができる。フォトダイオードPDに残留した電荷を速やかに除去した後、フォトダイオードPDに第2リセット電位が印加されることで、フォトダイオードPDが光の量に応じた電荷を蓄積することができるようにする。第2リセット電位は、フォトダイオードPDが光の量に応じた電荷を蓄積する処理を行うとき、フォトダイオードPDに印加される電位である。これにより、フォトダイオードPDが電荷を蓄積する処理において、フォトダイオードPDが電荷を蓄積する処理で期待されるフォトダイオードPDの電位の状態を実現することができる。 If the first reset potential is set to a voltage low enough to apply a forward bias to the photodiode PD, charges remaining in the photodiode PD can be removed quickly. After the charge remaining in the photodiode PD is quickly removed, the second reset potential is applied to the photodiode PD, so that the photodiode PD can store the charge according to the amount of light. The second reset potential is a potential applied to the photodiode PD when the photodiode PD performs a process of accumulating a charge according to the amount of light. Thus, in the processing in which the photodiode PD stores charge, the potential state of the photodiode PD expected in the processing in which the photodiode PD stores charge can be realized.
よって、フォトダイオードPDに2段階のリセット電位(第1リセット電位及び第2リセット電位)を印加することができる。例えば、一方のリセット電位を、フォトダイオードPDに残留した電荷が除去されやすいような電位に設定し、他方のリセット電位を、フォトダイオードPDが電荷を蓄積する処理が行われるときのフォトダイオードPDに印加される電位に設定することができる。これにより、効率的にフォトダイオードPDに残留した電荷を除去しつつ、フォトダイオードPDが電荷を蓄積することができる。 Therefore, reset potentials (first reset potential and second reset potential) can be applied to the photodiode PD in two steps. For example, one reset potential is set to a potential at which the charge remaining in the photodiode PD is easily removed, and the other reset potential is applied to the photodiode PD when the photodiode PD is charged. It can be set to an applied potential. Thereby, the photodiode PD can accumulate charge while efficiently removing the charge remaining in the photodiode PD.
〔実施形態5〕
本発明の他の実施形態について説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
Fifth Embodiment
It will be as follows if other embodiment of this invention is described. In addition, about the member which has the same function as the member demonstrated in the said embodiment for convenience of explanation, the same code | symbol is appended and the description is abbreviate | omitted.
撮像装置2において、フォトダイオードPDに残留した電荷を除去する場合、フォトダイオードPDに順方向バイアスを印加するときを考える。ここでは、第1リセットトランジスタTFT11及び読み出しトランジスタTFT20は、ソース電極、ゲート電極、及びドレイン電極を備えているものとする。このとき、第1リセットトランジスタTFT11のゲート電極にリセット信号を供給することにより第1リセットトランジスタTFT11を制御するのではなく、以下の処理により制御する。具体的には、第1リセット電源61から第1リセットトランジスタTFT11のソース電極に印加される第1リセット電位を変更することによりリセットトランジスタTFT10を制御してもよい。
In the case of removing the charge remaining in the photodiode PD in the
第1リセット電位を変更する場合、リセット信号生成回路31によって第1リセットトランジスタTFT11のゲート電極に一定の電位を印加し、バイアス線を画素PX2_ijの行ごとに設ける。このバイアス線とは、第1リセット電源61、及び第1リセットトランジスタTFT11のソース電極に接続される線である。
When changing the first reset potential, a constant potential is applied to the gate electrode of the first reset transistor TFT11 by the reset
ここで、第1リセット電位をVr、第1リセットトランジスタTFT11のドレイン電極に印加される電位をVd、第1リセットトランジスタTFT11のゲート電極に印加される電位をVgとする。また、第1リセットトランジスタTFT11の閾値電位をVthとする。 Here, the first reset potential is Vr, the potential applied to the drain electrode of the first reset transistor TFT11 is Vd, and the potential applied to the gate electrode of the first reset transistor TFT11 is Vg. Further, the threshold potential of the first reset transistor TFT11 is set to Vth.
第1リセット電源61は、画素PX2_ijの行ごとに、バイアス線を介して第1リセットトランジスタTFT11のソース電極に印加する第1リセット電位を変更する。第1リセットトランジスタTFT11をONさせるとき、第1リセット電源61は、第1リセット電位Vrを下げる。具体的には、第1リセット電源61は、Vg>>Vr+Vthとなるように、第1リセット電位Vrを第1リセットトランジスタTFT11のソース電極に印加する。第1リセットトランジスタTFT11がONになると、フォトダイオードPDに順方向バイアスが印加される。フォトダイオードPDに順方向バイアスが印加されると、フォトダイオードPDに残留した電荷が、バイアス線を介して除去される。
The first
第1リセットトランジスタTFT11をOFFさせるとき、第1リセット電源61は、第1リセット電位Vrを上げる。具体的には、第1リセット電源61は、Vr≧Vdとなるように、第1リセット電位Vrを第1リセットトランジスタTFT11のソース電極に印加する。なお、第1リセットトランジスタTFT11をOFFさせるとき、Vg<<Vd+Vthである。
When the first reset transistor TFT11 is turned off, the first
一方、実施形態4で説明したように、第1リセットトランジスタTFT11のゲート電極に第1リセット信号を印加しつつ、負電位を印加することによりフォトダイオードPDに残留した電荷を除去する場合を考える。この場合、第1リセット電源61によって第1リセットトランジスタTFT11のソース電極に一定の負電位が印加される。
On the other hand, as described in the fourth embodiment, it is assumed that the charge remaining in the photodiode PD is removed by applying a negative potential while applying the first reset signal to the gate electrode of the first reset transistor TFT11. In this case, a constant negative potential is applied to the source electrode of the first
第1リセットトランジスタTFT11をONさせるとき、リセット信号生成回路31は、電位Vg(第1リセット信号の電位)を上げる。具体的には、リセット信号生成回路31は、Vg>>Vr+Vthとなるように、第1リセットトランジスタTFT11のゲート電極に電位Vgを印加する。
When the first reset transistor TFT11 is turned on, the reset
第1リセットトランジスタTFT11をOFFさせるとき、リセット信号生成回路31は、電位Vgを下げる。具体的には、リセット信号生成回路31は、Vg<<Vr+Vthとなるように、第1リセットトランジスタTFT11のゲート電極に電位Vgを印加する。つまり、第1リセットトランジスタTFT11をOFFにするためには、第1リセット信号の電位(Vg)を、第1リセットトランジスタTFT11のソース電極に印加される一定の負電位(Vr)よりも十分低い電位にする必要がある。このため、第1リセット信号の電位(Vg)を、第1リセットトランジスタTFT11のソース電極に印加される一定の負電位(Vr)よりも十分低い電位にするので、消費電力が大きくなるという問題がある。
When the first reset transistor TFT11 is turned off, the reset
よって、負電位を印加することによりフォトダイオードPDに残留した電荷を除去する場合、第1リセット電位Vrを変更することにより第1リセットトランジスタTFT11を制御することが望ましい。これにより、撮像装置2に負電位を印加する場合であっても、第1リセット電位Vrを変更することによって、第1リセットトランジスタTFT11を制御することができる。また、第1リセット電位Vrを変更する場合では、第1リセット信号の電位(Vg)を変更する場合よりも、第1リセットトランジスタTFT11に印加する電位が小さくなるので、消費電力を低減することができる。
Therefore, when removing the charge remaining in the photodiode PD by applying a negative potential, it is desirable to control the first
さらに、第1リセット電位Vrを変更する場合では、第1リセットトランジスタTFT11に印加する電位と、読み出しトランジスタTFT20に印加する電位とを共通化することができる場合がある。この理由について以下に説明する。第1リセット電位Vrを変更する場合では、第1リセット信号の電位(Vg)を変更する場合と比べて、第1リセットトランジスタTFT11に印加する電位が小さくなる。読み出しトランジスタTFT20に印加する電位は小さいため、第1リセットトランジスタTFT11に印加する電位と、読み出しトランジスタTFT20に印加する電位とを同一にしやすくなる。
Furthermore, in the case of changing the first reset potential Vr, the potential applied to the first
〔実施形態6〕
本発明の他の実施形態について、図11及び図12に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
Sixth Embodiment
It will be as follows if other embodiment of this invention is described based on FIG.11 and FIG.12. In addition, about the member which has the same function as the member demonstrated in the said embodiment for convenience of explanation, the same code | symbol is appended and the description is abbreviate | omitted.
(撮像装置3の構成)
撮像装置3は、図11に示すように、撮像装置1と比べて、リセット信号生成回路30が共通信号生成回路70に変更されている点、及び読み出し信号生成回路20を備えていない点が異なる。また、撮像装置3では、読み出し制御線CL20_1~CL20_5は共通信号生成回路70に接続されている。図11は本発明の実施形態6に係る撮像装置3の構成を示すブロック図の一例である。
(Configuration of imaging device 3)
The
リセット制御線CL10_1は、画素PX1_ijの次の行の読み出し制御線CL20_2と接続して1本の線となり、その1本の線が共通信号生成回路70に接続されている。リセット制御線CL10_2は、画素PX1_ijの次の行の読み出し制御線CL20_3と接続して1本の線となり、その1本の線が共通信号生成回路70に接続されている。同様に、リセット制御線CL10_3は、読み出し制御線CL20_4と接続して1本の線となり、その1本の線が共通信号生成回路70に接続されている。また、リセット制御線CL10_4は、読み出し制御線CL20_5と接続して1本の線となり、その1本の線が共通信号生成回路70に接続されている。リセット制御線CL10_5は共通信号生成回路70に接続されている。
The reset control line CL10_1 is connected to the readout control line CL20_2 of the next row of the pixels PX1_ij to form one line, and the one line is connected to the common
共通信号生成回路70は、リセット制御線CL10_1~CL10_5及び読み出し制御線CL20_1~CL20_5に共通信号を供給し、リセットトランジスタTFT10及び読み出しトランジスタTFT20を制御する。具体的には、共通信号生成回路70は、例えば、リセット制御線CL10_1及び読み出し制御線CL20_2に共通信号を供給する。これにより、共通信号生成回路70は、画素PX1_ijの1行目のリセットトランジスタTFT10をONにすると同時に、画素PX1_ijの2行目の読み出しトランジスタTFT20をONにする。画素PX1_ijの1行目のリセットトランジスタTFT10がONになると、画素PX1_ijの1行目のフォトダイオードPDに残留した電荷が除去される。画素PX1_ijの2行目の読み出しトランジスタTFT20がONになると、画素PX1_ijの2行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷が読み出される。画素PX1_ijの他の行においても同様に処理される。
The common
これにより、撮像装置3では共通信号生成回路70のみでフォトダイオードPDの電荷の読み出し及び除去を行うことができる。よって、撮像装置3は撮像装置1と比べて回路数が減少するので、撮像装置3においては製造コストを低減することができる。
Thereby, in the
なお、撮像装置3では、フォトダイオードPDに残留した電荷の除去の時間が、電荷の読み出しの時間と同一になる。これは、電荷の読み出し、及び電荷の除去がどちらも画素PX1_ijの1行ごとに行われるからである。
In the
(変形例)
撮像装置4は、図12に示すように、撮像装置2と比べて、リセット信号生成回路31が共通信号生成回路71に変更されている点、及び読み出し信号生成回路20を備えていない点が異なる。また、撮像装置4では、読み出し制御線CL20_1~CL20_5は共通信号生成回路71に接続されている。図12は本発明の実施形態6に係る撮像装置4の他の構成を示すブロック図の一例である。
(Modification)
The
第1リセット制御線CL11_1は、画素PX2_ijの次の行の読み出し制御線CL20_2と接続して1本の線となり、その1本の線が共通信号生成回路71に接続されている。第2リセット制御線CL12_1は、画素PX1_ijの次の行の第1リセット制御線CL11_2、及び画素PX1_ijのさらに次の行の読み出し制御線CL20_3と接続して1本の線となる。その1本の線が共通信号生成回路71に接続されている。同様に、第2リセット制御線CL12_2は、第1リセット制御線CL11_3及び読み出し制御線CL20_4と接続して1本の線となり、その1本の線が共通信号生成回路71に接続されている。また、第2リセット制御線CL12_3は、第1リセット制御線CL11_4及び読み出し制御線CL20_5と接続して1本の線となり、その1本の線が共通信号生成回路71に接続されている。第2リセット制御線CL12_4は、第1リセット制御線CL11_5と接続して1本の線となり、その1本の線が共通信号生成回路71に接続されている。第2リセット制御線CL12_5は共通信号生成回路71に接続されている。
The first reset control line CL11_1 is connected to the readout control line CL20_2 of the next row of the pixel PX2_ij to be a single line, and the one line is connected to the common
共通信号生成回路71は、第1リセット制御線CL11_1~CL11_5、第2リセット制御線CL12_1~CL12_5、及び読み出し制御線CL20_1~CL20_5に共通信号を供給する。共通信号生成回路71は、共通信号を供給することにより第1リセットトランジスタTFT11、第2リセットトランジスタTFT12、及び読み出しトランジスタTFT20を制御する。具体的には、共通信号生成回路71は、例えば、第2リセット制御線CL12_1、第1リセット制御線CL11_2、及び読み出し制御線CL20_3に共通信号を供給する。これにより、共通信号生成回路71は、画素PX2_ijの1行目の第2リセットトランジスタTFT12をONにすると同時に、画素PX2_ijの2行目の第1リセットトランジスタTFT11をONにする。また、それらの処理と同時に、画素PX2_ijの3行目の読み出しトランジスタTFT20をONにする。
The common
画素PX2_ijの1行目の第2リセットトランジスタTFT12がONになると、第2リセット電源62から第2バイアス線BL2_1~BL2_5を介して第2リセット電位がフォトダイオードPDに印加される。画素PX2_ijの2行目の第1リセットトランジスタTFT11がONになると、画素PX2_ijの2行目のフォトダイオードPDに残留した電荷が除去される。画素PX2_ijの3行目の読み出しトランジスタTFT20がONになると、画素PX2_ijの3行目のフォトダイオードPDに蓄積された電荷が読み出される。画素PX2_ijの他の行においても同様に処理される。
When the second reset transistor TFT12 in the first row of the pixel PX2_ij is turned on, the second reset potential is applied to the photodiode PD from the second
これにより、撮像装置4では共通信号生成回路71のみでフォトダイオードPDの電荷の読み出し及び除去を行うことができる。また、撮像装置4では共通信号生成回路71のみでフォトダイオードPDに2段階のリセット電位(第1リセット電位及び第2リセット電位)を印加することができる。よって、撮像装置4は撮像装置2と比べて回路数が減少するので、撮像装置4においては製造コストを低減することができる。
Thus, in the
なお、撮像装置4では、フォトダイオードPDに残留した電荷の除去の時間が、電荷の読み出しの時間と同一になる。これは、電荷の読み出し、及び電荷の除去がどちらも画素PX2_ijの1行ごとに行われるからである。
In the
また、ここでは電荷の読み出しが行われる画素PX2_ijの行と、電荷の除去が行われる画素PX2_ijの行とが隣接している。しかし、電荷の読み出しが行われる画素PX2_ijの行と、電荷の除去が行われる画素PX2_ijの行とは必ずしも隣接している必要はない。 Further, in this case, the row of the pixels PX2 _ij from which the charge is read out is adjacent to the row of the pixels PX2 _ij from which the charge removal is performed. However, the row of the pixels PX2_ij from which the charge is read out and the row of the pixels PX2_ij from which the charge removal is performed do not necessarily have to be adjacent to each other.
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る撮像装置1、2、3、4は、光の量に応じた電荷を蓄積する光電変換素子(フォトダイオードPD)を含む画素PX1_ij、PX2_ijが2次元的に複数配置された撮像装置において、前記画素と接続する読み出し制御線CL20_1~CL20_5に、前記画素の行ごとに読み出し信号を出力することにより前記光電変換素子に蓄積された電荷を読み出す読み出し回路(読み出し信号生成回路20)と、前記画素と接続するリセット制御線CL10_1~CL10_5に、前記画素の行ごとにリセット信号を出力することにより前記光電変換素子に残留した電荷を除去するリセット回路(リセット信号生成回路30、31)とを備え、前記読み出し回路が前記光電変換素子に蓄積された電荷を読み出している間に、前記リセット回路は、前記読み出し回路によって前記光電変換素子に蓄積された電荷の読み出しが行われている前記画素の行とは別の前記画素の行を対象として、前記光電変換素子に残留した電荷を除去する。
[Summary]
In the
上記構成によれば、読み出し回路が光電変換素子に蓄積された電荷を読み出している間に、リセット回路は、読み出し回路によって光電変換素子に蓄積された電荷の読み出しが行われている画素の行とは別の画素の行を対象として、光電変換素子に残留した電荷を除去する。これにより、電荷の読み出し処理と、電荷の除去処理とが並行して行われるので、電荷の読み出し処理を高速に行うことができる。 According to the above configuration, while the read out circuit reads out the charge accumulated in the photoelectric conversion element, the reset circuit reads the charge accumulated in the photoelectric conversion element by the read out circuit, and the row of pixels and Target the rows of other pixels to remove the charge remaining in the photoelectric conversion element. Thus, the charge readout process and the charge removal process are performed in parallel, so that the charge readout process can be performed at high speed.
本発明の態様2に係る撮像装置は、上記態様1において、前記リセット回路(リセット信号生成回路30、31)が前記光電変換素子(フォトダイオードPD)に残留した電荷を除去する時間は、前記読み出し回路(読み出し信号生成回路20)が前記光電変換素子に蓄積された電荷を読み出す時間よりも長くてもよい。
In the imaging device according to
上記構成によれば、リセット回路が光電変換素子に残留した電荷を除去する時間は、読み出し回路が光電変換素子に蓄積された電荷を読み出す時間よりも長い。これにより、リセット回路が光電変換素子に残留した電荷を除去することに時間を長くかけるので、光電変換素子に残留した電荷を正確に除去することができる。 According to the above configuration, the time taken for the reset circuit to remove the charge remaining in the photoelectric conversion element is longer than the time taken for the reading circuit to read the charge accumulated in the photoelectric conversion element. Accordingly, since the reset circuit takes a long time to remove the charge remaining in the photoelectric conversion element, the charge remaining in the photoelectric conversion element can be accurately removed.
本発明の態様3に係る撮像装置は、上記態様1または2において、前記画素PX2_ijは、複数のスイッチング素子(第1リセットトランジスタTFT11、第2リセットトランジスタTFT12)を含み、複数の前記スイッチング素子はそれぞれ、互いに異なる電位を印加する複数の電源(第1リセット電源61、第2リセット電源62)と、前記光電変換素子(フォトダイオードPD)とに接続されており、前記リセット回路(リセット信号生成回路31)は、前記画素PX2_ijの行ごとに設けられた複数の前記リセット制御線(第1リセット制御線CL11_1~CL11_5、第2リセット制御線CL12_1~CL12_5)それぞれに前記リセット信号を出力して複数の前記スイッチング素子を制御することにより、前記光電変換素子に異なる電位を印加してもよい。
In the imaging device according to
上記構成によれば、光電変換素子に異なる電位を印加することができる。例えば、光電変換素子に2段階の電位を印加する場合を考える。この場合、例えば、一方の電位を、光電変換素子に残留した電荷が除去されやすいような電位に設定し、他方の電位を、光電変換素子が電荷を蓄積する処理が行われるときの光電変換素子に印加される電位に設定することができる。これにより、効率的に光電変換素子に残留した電荷を除去しつつ、光電変換素子が電荷を蓄積することができる。 According to the above configuration, different potentials can be applied to the photoelectric conversion element. For example, consider the case of applying a two-step potential to the photoelectric conversion element. In this case, for example, one of the potentials is set to a potential at which the charge remaining in the photoelectric conversion element is easily removed, and the other potential is a photoelectric conversion element when the photoelectric conversion element is charged Can be set to the potential applied to the Thus, the photoelectric conversion element can accumulate the charge while efficiently removing the charge remaining in the photoelectric conversion element.
本発明の態様4に係る撮像装置は、上記態様1または2において、前記画素PX2_ijは、2つのスイッチング素子(第1リセットトランジスタTFT11、第2リセットトランジスタTFT12)を含み、2つの前記スイッチング素子はそれぞれ、互いに異なる電位を印加する2つの電源(第1リセット電源61、第2リセット電源62)と、前記光電変換素子(フォトダイオードPD)とに接続されており、前記リセット回路(リセット信号生成回路31)は、前記画素の行ごとに設けられた2本の前記リセット制御線(第1リセット制御線CL11_1~CL11_5、第2リセット制御線CL12_1~CL12_5)それぞれに前記リセット信号を出力して2つの前記スイッチング素子を制御することにより、前記光電変換素子に異なる電位を印加してもよい。
In the imaging device according to
上記構成によれば、光電変換素子に異なる電位を印加することができる。例えば、光電変換素子に2段階の電位を印加する場合を考える。この場合、例えば、一方の電位を、光電変換素子に残留した電荷が除去されやすいような電位に設定し、他方の電位を、光電変換素子が電荷を蓄積する処理が行われるときの光電変換素子に印加される電位に設定することができる。これにより、効率的に光電変換素子に残留した電荷を除去しつつ、光電変換素子が電荷を蓄積することができる。 According to the above configuration, different potentials can be applied to the photoelectric conversion element. For example, consider the case of applying a two-step potential to the photoelectric conversion element. In this case, for example, one of the potentials is set to a potential at which the charge remaining in the photoelectric conversion element is easily removed, and the other potential is a photoelectric conversion element when the photoelectric conversion element is charged Can be set to the potential applied to the Thus, the photoelectric conversion element can accumulate the charge while efficiently removing the charge remaining in the photoelectric conversion element.
本発明の態様5に係る撮像装置は、上記態様4において、前記スイッチング素子(第1リセットトランジスタTFT11、第2リセットトランジスタTFT12)は、ソース電極及びゲート電極を有するトランジスタであり、前記リセット回路(リセット信号生成回路31)は、前記ゲート電極に一定の電位である前記リセット信号を出力し、2つの前記電源(第1リセット電源61、第2リセット電源62)のうち1つの電源は、前記ソース電極に印加する負電位を変更することにより、前記スイッチング素子を制御してもよい。
In the imaging device according to
上記構成によれば、リセット回路は、ゲート電極に一定の電位であるリセット信号を出力し、2つの電源のうち1つの電源は、ソース電極に印加する負電位を変更することにより、スイッチング素子を制御する。これにより、撮像装置2に負電位を印加する場合であっても、負電位を変更することによって、スイッチング素子を制御することができる。
According to the above configuration, the reset circuit outputs a reset signal having a constant potential to the gate electrode, and one of the two power supplies changes the switching element by changing the negative potential applied to the source electrode. Control. Thereby, even in the case where a negative potential is applied to the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, new technical features can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
1、2、3、4 撮像装置
10 制御回路
20 読み出し信号生成回路(読み出し回路)
30、31 リセット信号生成回路(リセット回路)
40 バイアス電源
50 読み出し電源
60 リセット電源
61 第1リセット電源(電源)
62 第2リセット電源(電源)
70、71 共通信号生成回路
CL10_1~CL10_5 リセット制御線
CL11_1~CL11_5 第1リセット制御線
CL12_1~CL12_5 第2リセット制御線
CL20_1~CL20_5 読み出し制御線
SW10 リセットスイッチ
SW20 読み出しスイッチ
TFT10 リセットトランジスタ
TFT11 第1リセットトランジスタ(スイッチング素子)
TFT12 第2リセットトランジスタ(スイッチング素子)
TFT20 読み出しトランジスタ
PDBL_1~PDBL_5 PDバイアス線
PD フォトダイオード(光電変換素子)
BL_1~BL_5 バイアス線
BL1_1~BL1_5 第1バイアス線
BL2_1~BL2_5 第2バイアス線
RL_1~RL_5 読み出し線
PX1_ij、PX2_ij 画素
I_1~I_5 積分器
O_1~O_5 オペアンプ
C_1~C_5 容量
1, 2, 3 and 4
30, 31 Reset signal generation circuit (reset circuit)
40
62 2nd reset power supply (power supply)
70, 71 Common signal generation circuit CL10_1 to CL10_5 reset control line CL11_1 to CL11_5 first reset control line CL12_1 to CL12_5 second reset control line CL20_1 to CL20_5 read control line SW10 reset switch SW20 read switch TFT10 reset transistor TFT11 first reset transistor ( Switching element)
TFT12 Second reset transistor (switching element)
TFT20 Readout transistor PDBL_1 to PDBL_5 PD bias line PD photodiode (photoelectric conversion element)
BL_1 to BL_5 bias line BL1_1 to BL1_5 first bias line BL2_1 to BL2_5 second bias line RL_1 to RL_5 readout line PX1_ij, PX2_ij pixel I_1 to I_5 integrator O_1 to O_5 operational amplifier C_1 to C_5 capacitance
Claims (5)
前記画素と接続する読み出し制御線に、前記画素の行ごとに読み出し信号を出力することにより前記光電変換素子に蓄積された電荷を読み出す読み出し回路と、
前記画素と接続するリセット制御線に、前記画素の行ごとにリセット信号を出力することにより前記光電変換素子に残留した電荷を除去するリセット回路とを備え、
前記読み出し回路が前記光電変換素子に蓄積された電荷を読み出している間に、前記リセット回路は、前記読み出し回路によって前記光電変換素子に蓄積された電荷の読み出しが行われている前記画素の行とは別の前記画素の行を対象として、前記光電変換素子に残留した電荷を除去することを特徴とする撮像装置。 In an imaging device in which a plurality of pixels including a photoelectric conversion element that accumulates a charge according to the amount of light are two-dimensionally arranged,
A readout circuit for reading out the charge accumulated in the photoelectric conversion element by outputting a readout signal for each row of the pixel to a readout control line connected to the pixel;
The reset control line connected to the pixel includes a reset circuit that removes a charge remaining in the photoelectric conversion element by outputting a reset signal for each row of the pixel.
While the readout circuit reads out the charge accumulated in the photoelectric conversion element, the reset circuit is configured to read the charge accumulated in the photoelectric conversion element by the readout circuit. An imaging device for removing charges remaining in the photoelectric conversion element with respect to another row of the pixels;
複数の前記スイッチング素子はそれぞれ、互いに異なる電位を印加する複数の電源と、前記光電変換素子とに接続されており、
前記リセット回路は、前記画素の行ごとに設けられた複数の前記リセット制御線それぞれに前記リセット信号を出力して複数の前記スイッチング素子を制御することにより、前記光電変換素子に異なる電位を印加することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 The pixel includes a plurality of switching elements,
The plurality of switching elements are respectively connected to a plurality of power sources applying different potentials, and the photoelectric conversion element.
The reset circuit applies different potentials to the photoelectric conversion elements by outputting the reset signal to each of the plurality of reset control lines provided for each row of the pixels to control the plurality of switching elements. The imaging device according to claim 1 or 2, wherein
2つの前記スイッチング素子はそれぞれ、互いに異なる電位を印加する2つの電源と、前記光電変換素子とに接続されており、
前記リセット回路は、前記画素の行ごとに設けられた2本の前記リセット制御線それぞれに前記リセット信号を出力して2つの前記スイッチング素子を制御することにより、前記光電変換素子に異なる電位を印加することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 The pixel includes two switching elements,
The two switching elements are respectively connected to two power supplies applying different potentials and the photoelectric conversion element,
The reset circuit applies different potentials to the photoelectric conversion element by outputting the reset signal to each of the two reset control lines provided for each row of the pixels and controlling the two switching elements. The imaging device according to claim 1 or 2, wherein
前記リセット回路は、前記ゲート電極に一定の電位である前記リセット信号を出力し、
2つの前記電源のうち1つの電源は、前記ソース電極に印加する負電位を変更することにより、前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 The switching element is a transistor having a source electrode and a gate electrode,
The reset circuit outputs the reset signal having a constant potential to the gate electrode,
The imaging device according to claim 4, wherein one of the two power supplies controls the switching element by changing a negative potential applied to the source electrode.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18821610 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18821610 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |