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公開番号2025013161
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2024070471
出願日2024-04-24
発明の名称撮像素子、制御方法およびコンピュータプログラム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H04N 25/70 20230101AFI20250117BHJP(電気通信技術)
要約【課題】グローバル電子シャッターを実現しつつ、電圧保持部に電荷を一括転送する際のピーク電力を低減できる撮像素子を提供する。
【解決手段】撮像装置Aは、光電変換部PDと、光電変換部PDで発生した電荷をそれぞれ有する複数の画素と、蓄積する電荷保持部FDと、電荷保持部FDの電荷に応じた電圧信号を保持する電圧保持部CN,CSと、電圧信号を電荷保持部FDに転送するためのソースフォロワ部SF1と、ソースフォロワ部SF1を駆動する電流源I1と、電流源I1を制御する電流源制御部20と、を備え、光電変換部PDで発生した電荷は、電荷保持部FDに一括して転送され、電流源制御部20は、ソースフォロワ部SF1と電流源I1を順次接続して、電荷保持部FDに蓄積された電荷に応じた電圧信号を電圧保持部CN,CSに順次転送させる。
【選択図】図5

特許請求の範囲【請求項１】
光電変換部と、
前記光電変換部で発生した電荷を蓄積する電荷保持部をそれぞれ有する複数の画素と、
前記電荷保持部の電荷に応じた電圧信号を保持する電圧保持部と、
前記電圧信号を前記電圧保持部に転送するためのソースフォロワ部と、
前記ソースフォロワ部を駆動する電流源と、
前記電流源を制御する電流源制御部と、
を備え、
前記光電変換部で発生した電荷は、前記電荷保持部に一括して転送され、
前記電流源制御部は、前記ソースフォロワ部と前記電流源を順次接続して、前記電荷保持部に蓄積された電荷に応じた前記電圧信号を前記電圧保持部に順次転送させる、撮像素子。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記電圧保持部は、前記画素ごとにそれぞれ設けられる、請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記電荷保持部に蓄積された電荷に応じた前記電圧信号は、前記画素の行列配置における行ごとに順次転送される、請求項１に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記電荷保持部に蓄積された電荷に応じた前記電圧信号は、前記画素の行列配置における所定領域毎に順次転送される、請求項１に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記ソースフォロワ部が複数の前記画素により共有される、請求項１に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部を備え、
前記ＡＤ変換部は、前記電圧保持部に保持された前記電圧信号を順次、前記デジタル信号に変換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７】
前記電荷保持部に蓄積された第１の電荷に応じた前記電圧信号を前記電圧保持部に転送する第１の転送期間と、
前記電荷保持部に蓄積された第２の電荷に応じた前記電圧信号を前記電圧保持部に転送する第２の転送期間と、を制御すると共に
前記第１の転送期間が完了する前に前記第２の転送期間を開始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８】
光電変換部と、
前記光電変換部で発生した電荷を蓄積する電荷保持部をそれぞれ有する複数の画素と、
前記電荷保持部の電荷に応じた電圧信号を保持する電圧保持部と、
前記電圧信号を前記電圧保持部に転送するためのソースフォロワ部と、
前記ソースフォロワ部を駆動する電流源と、
前記電流源を制御する電流源制御部と、
を備える撮像素子を制御する制御方法であって、
前記光電変換部で発生した電荷を前記電荷保持部に一括して転送させ、
前記ソースフォロワ部と前記電流源を順次接続して、前記電荷保持部に蓄積された電荷に応じた前記電圧信号を前記電圧保持部に順次転送させる、制御方法。
【請求項９】
請求項１～７のいずれか一項に記載の撮像素子の各部をコンピュータにより制御するためのコンピュータプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子に関し、特にグローバル電子シャッターを可能とした撮像素子等に
関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
例えばＣＭＯＳイメージセンサにおいて、複数の画素間で信号電荷の蓄積期間（露光期
間）を一致させるいわゆるグローバル電子シャッターが提案されている。グローバル電子
シャッターは、画素毎の信号を保持する保持部を有し、全画素同時に蓄積を開始し、蓄積
終了に伴って電荷を同時に保持部へと転送する。
【０００３】
特許文献１に記載された撮像装置は、光電変換および電荷電圧変換を行って電圧を出力
する複数の画素と、それらの画素それぞれが出力した電圧を保持する複数の電圧保持容量
を用いることでグローバル電子シャッター動作を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－１０８０６６号公報
特開２０１３－１３８４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、光電変換部から電圧保持容量に信号を一括転送する際
に、全画素のソースフォロワ電流源が同時に動作するためピーク電力が大きくなってしま
うという課題がある。
一方、特許文献２では、電荷電圧変換部（フローティングディフュージョン）を共有し
た画素を電圧保持容量に順次転送する。これにより、ピーク電力の削減は可能だが、グロ
ーバル性が失われてしまうという課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、グローバル電子シャッターを実現しつつ、電圧保持部に電荷を一括転
送する際のピーク電力を低減できる撮像素子等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態における撮像素子は、光電変換部と、
前記光電変換部で発生した電荷を蓄積する電荷保持部をそれぞれ有する複数の画素と、前
記電荷保持部の電荷に応じた電圧信号を保持する電圧保持部と、前記電圧信号を前記電圧
保持部に転送するためのソースフォロワ部と、前記ソースフォロワ部を駆動する電流源と
、前記電流源を制御する電流源制御部と、を備え、前記光電変換部で発生した電荷は、前
記電荷保持部に一括して転送され、前記電流源制御部は、前記ソースフォロワ部と前記電
流源を順次接続して、前記電荷保持部に蓄積された電荷に応じた前記電圧信号を前記電圧
保持部に順次転送させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、グローバル電子シャッターを実現しつつ、電圧保持部に電荷を一括転
送する際のピーク電力を低減できる撮像素子等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の第１実施形態に係る撮像装置Ａの構成例を示すブロック図である。
撮像素子２のＰＤ基板２１の受光面の構成例を示す模式図である。
撮像素子２のＰＤ基板２１の非受光面の構成例を示す模式図であり、受光面側から見た図である。
撮像素子２の積層基板２２の構成例を示す模式図である。
ＰＤ１０、画素回路１１および積層回路１２の構成例を示す等価回路図である。
撮像素子２の第１実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
撮像素子２の第１実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
撮像素子２の第１実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
第２実施形態における撮像素子２のＰＤ基板２１の非受光面の構成例を示す模式図であり、受光面側から見た図である。
撮像素子２の第２実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
撮像素子２の第２実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
撮像素子２の第２実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
第３実施形態における撮像素子２のＰＤ基板２１の非受光面の構成例を示す模式図である。
第３実施形態に係る撮像素子２の積層基板２２の構成例を示す模式図である。
第３実施形態に係るＰＤ１０、画素回路１１および積層回路１２の構成例を示す等価回路図である。
撮像素子２の第３実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
撮像素子２の第３実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
撮像素子２の第３実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
撮像素子２の０行目から５行目までを順次読み出す際の動作例を示したタイミングチャートである。
撮像素子２の第４実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
撮像素子２の第４実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
撮像素子２の第４実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
撮像素子２の第４実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
撮像素子２の第４実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
撮像素子２の第４実施形態に係る駆動方法の例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形
態に限定されるものではない。なお、各図において、同一の部材または要素については同
一の参照番号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。
（【００１１】以降は省略されています）

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