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公開番号2024052207
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2022158762
出願日2022-09-30
発明の名称撮像素子及びその制御方法、及び電子機器
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H04N 25/78 20230101AFI20240404BHJP(電気通信技術)
要約【課題】回路規模が増大することなく、異なるゲインで変換した画素信号のAD変換を可能にすること。
【解決手段】行列状に配置された複数の画素と、各列に配置された、第1の出力線と第2の出力線とを含む複数の出力線と、複数の出力線それぞれに対して構成され、複数の出力線それぞれへの接続と非接続を切り替え可能な複数の信号処理手段と、制御手段と、を有する撮像素子。複数の画素はそれぞれ、光電変換素子と、光電変換素子から転送された電荷を電圧に変換するためのFD部と、光電変換素子に対してFD部と並列に構成されると共に、FD部の容量を拡張するための、接続と非接続を切り替え可能なFD拡張手段と、を有する。制御手段は、FD部により変換された電圧を複数の出力線のいずれに出力するかを制御するともに、FD拡張手段の接続と非接続、および、複数の出力線と複数の信号処理手段との間の接続と非接続を制御する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
行列状に配置された複数の画素と、
各列に配置された、第１の出力線と第２の出力線とを含む複数の出力線と、
前記複数の出力線それぞれに対して構成され、前記複数の出力線それぞれへの接続と非接続を切り替え可能な複数の信号処理手段と、
制御手段と、を有し、
前記複数の画素がそれぞれ、
光電変換素子と、
前記光電変換素子から転送された電荷を電圧に変換するためのＦＤ部と、
前記光電変換素子に対して前記ＦＤ部と並列に構成されると共に、前記ＦＤ部の容量を拡張するための、接続と非接続を切り替え可能なＦＤ拡張手段と、を有し、
前記制御手段は、前記ＦＤ部により変換された電圧を前記複数の出力線のいずれに出力するかを制御するともに、前記ＦＤ拡張手段の接続と非接続、および、前記複数の出力線と前記複数の信号処理手段との間の接続と非接続を制御することを特徴とする撮像素子。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記制御手段は、前記ＦＤ拡張手段が接続されている場合と、非接続の場合とで、異なる信号処理手段を前記出力線に接続するように制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記撮像素子は、第１の制御により駆動することが可能であって、前記第１の制御において、
前記制御手段は、
予め決められた第１の行の画素の前記ＦＤ部により変換された電圧を前記第１の出力線に出力するように制御し、
前記第１の行と異なる予め決められた第２の行の画素の前記ＦＤ部により変換された電圧を前記第２の出力線に出力するように制御し、
前記複数の信号処理手段が前記複数の出力線に接続するように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記撮像素子は、第２の制御により駆動することが可能であって、前記第２の制御において、
前記制御手段は、
予め決められた第１の行の画素の前記ＦＤ部により変換された電圧を前記第１の出力線および前記第２の出力線に出力するように制御し、
前記ＦＤ拡張手段を接続するとともに、前記第１の出力線とそれに対応する前記信号処理手段とを接続し、前記第２の出力線とそれに対応する前記信号処理手段とを非接続にし、
前記ＦＤ拡張手段を非接続にするとともに、前記第１の出力線とそれに対応する信号処理手段とを非接続にし、前記第２の出力線とそれに対応する信号処理手段とを接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記制御手段は、更に、予め決められた複数の列間における前記複数の出力線の接続・非接続を切り替え可能であって、
前記撮像素子は、第３の制御により駆動することが可能であって、前記第３の制御において、
前記制御手段は、
前記予め決められた複数の列間における前記複数の出力線を接続し、
予め決められた第１の行の画素の前記ＦＤ部により変換された電圧を前記第１の出力線に出力するように制御し、
前記第１の行と異なる予め決められた第２の行の画素の前記ＦＤ部により変換された電圧を前記第２の出力線に出力するように制御し、
前記ＦＤ拡張手段を接続するとともに、前記複数の出力線のうち、前記第１の行に接続された出力線とそれに対応する信号処理手段とを接続し、前記第１の行を除く行に接続された出力線とそれに対応する信号処理手段とを非接続にし、
前記ＦＤ拡張手段を非接続にするとともに、前記複数の出力線のうち、前記第２の行に接続された出力線とそれに対応する信号処理手段とを接続し、前記第２の行を除く行に接続された出力線とそれに対応する信号処理手段とを非接続にする
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記画素はそれぞれ、前記ＦＤ部と、前記複数の出力線それぞれとの接続と非接続を切り替えるための複数の選択スイッチを含み、
前記信号処理手段はそれぞれ、対応する前記出力線との接続と非接続を切り替えるための接続スイッチを含み、
前記制御手段は、前記選択スイッチ及び前記接続スイッチのオン及びオフを制御することで、接続と非接続を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子から出力される信号を処理する処理手段と
を有することを特徴とする電子機器。
【請求項８】
行列状に配置された複数の画素と、
各列に配置された、第１の出力線と第２の出力線とを含む複数の出力線と、
前記複数の出力線それぞれに対して構成され、前記複数の出力線それぞれへの接続と非接続を切り替え可能な複数の信号処理手段と、を有し、
前記複数の画素がそれぞれ、
光電変換素子と、
前記光電変換素子から転送された電荷を電圧に変換するためのＦＤ部と、
前記光電変換素子に対して前記ＦＤ部と並列に構成されると共に、前記ＦＤ部の容量を拡張するための、接続と非接続を切り替え可能なＦＤ拡張手段と、
を有する撮像素子の制御方法であって、
前記ＦＤ拡張手段が接続されている場合と、非接続の場合とで、異なる信号処理手段を前記出力線に接続するように制御する
ことを特徴とする撮像素子の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子及びその制御方法、及び電子機器に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、１回の露光で光電変換素子において発生した電荷を、異なる容量のフローティングディフュージョン（ＦＤ）部を用いて電圧に変換することで、複数の異なるゲインで増幅して読み出す撮像素子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－２２９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、異なる容量のＦＤ部を用いて電圧に変換した異なるゲインの画素信号をＡＤ変換する際に、変換結果を記憶するメモリの容量が増加し、回路規模が増大してしまう。
【０００５】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、回路規模が増大することなく、異なる容量のＦＤ部で電圧に変換した異なるゲインで変換した画素信号のＡＤ変換を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の撮像素子は、行列状に配置された複数の画素と、各列に配置された、第１の出力線と第２の出力線とを含む複数の出力線と、前記複数の出力線それぞれに対して構成され、前記複数の出力線それぞれへの接続と非接続を切り替え可能な複数の信号処理手段と、制御手段と、を有し、前記複数の画素がそれぞれ、光電変換素子と、前記光電変換素子から転送された電荷を電圧に変換するためのＦＤ部と、前記光電変換素子に対して前記ＦＤ部と並列に構成されると共に、前記ＦＤ部の容量を拡張するための、接続と非接続を切り替え可能なＦＤ拡張手段と、を有し、前記制御手段は、前記ＦＤ部により変換された電圧を前記複数の出力線のいずれに出力するかを制御するともに、前記ＦＤ拡張手段の接続と非接続、および、前記複数の出力線と前記複数の信号処理手段との間の接続と非接続を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば回路規模が増大することなく、異なるゲインで変換した画素信号のＡＤ変換を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図。
実施形態に係る撮像素子の構成を示すブロック図。
実施形態に係る画素の回路構成を示す回路図。
実施形態に係る列信号処理部の回路構成を示す回路図。
実施形態に係る第１の制御を示すタイミングチャート。
実施形態に係る第２の制御を示すタイミングチャート。
実施形態に係る第３の制御を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態における撮像装置１００の概略構成を示すブロック図である。なお、撮像装置１００は、カメラ機能を備える電子機器であればよく、例えば、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等のカメラであってもよいし、カメラ付き携帯電話及びカメラ付きコンピュータ、ゲーム機等であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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