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公開番号2025132261
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024029691
出願日2024-02-29
発明の名称光電変換装置及びその制御方法
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H04N 25/70 20230101AFI20250903BHJP(電気通信技術)
要約【課題】クロストークを抑制しつつ、画質劣化を抑制することが可能な光電変換装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】光電変換装置は、光電変換部、入力ノード、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、及びクリップトランジスタをそれぞれが有する複数の画素を備える。クリップトランジスタは、リセット信号をAD変換する第1期間及び画素信号をAD変換する第2期間において、第1電圧がクリップトランジスタのゲートに供給され、転送トランジスタがオンである転送期間において、第1電圧よりも高い第2電圧がクリップトランジスタのゲートに供給される第1動作と、第1期間及び第2期間において、第1電圧よりも高い第3電圧がクリップトランジスタのゲートに供給され、転送期間において、第2電圧及び第3電圧よりも高い第4電圧がクリップトランジスタのゲートに供給される第2動作と、を切り換え可能である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
入射光に応じた電荷を蓄積する光電変換部、前記電荷を保持する入力ノード、前記光電変換部から前記入力ノードに前記電荷を転送する転送トランジスタ、前記入力ノードの前記電荷に基づく画素信号を出力する増幅トランジスタ、前記入力ノードの電圧をクリップするクリップトランジスタをそれぞれが有する複数の画素と、
第１期間において、前記入力ノードのリセット時における前記画素信号をＡＤ変換し、第２期間において、前記入射光に応じた前記電荷に基づく前記画素信号をＡＤ変換するＡＤ変換回路とを備え、
前記クリップトランジスタは、
前記第１期間及び前記第２期間において、第１電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給され、前記第１期間の後、かつ前記第２期間の前であって、前記転送トランジスタがオンである転送期間において、前記第１電圧よりも高い第２電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給される第１動作と、
前記第１期間及び前記第２期間において、前記第１電圧よりも高い第３電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給され、前記転送期間において、前記第２電圧及び前記第３電圧よりも高い第４電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給される第２動作と、を切り換え可能であることを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１電圧と前記第２電圧との差は、前記第３電圧と前記第４電圧との差に相当することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第２電圧と前記第３電圧とは同一であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記クリップトランジスタのゲートに前記第２電圧又は前記第４電圧が供給される期間は、前記転送トランジスタのオンの期間よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記クリップトランジスタのゲートに前記第２電圧又は前記第４電圧が供給された後に、前記転送トランジスタがオンとなり、前記転送トランジスタがオフとなった後に、前記クリップトランジスタのゲートに前記第１電圧又は前記第３電圧が供給されることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記転送トランジスタがオフとなってから前記クリップトランジスタのゲートに前記第１電圧又は前記第３電圧が供給されるまでの期間は、前記クリップトランジスタのゲートに前記第２電圧又は前記第４電圧が供給されてから前記転送トランジスタがオンとなるまでの期間よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記画素は、前記入力ノードの電圧をリセットするリセットトランジスタを含み、
前記リセットトランジスタは前記クリップトランジスタとして動作することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記リセットトランジスタの第１主ノードは前記入力ノードに接続され、
前記リセットトランジスタの第２主ノードは電源電圧線に接続されることを特徴とする請求項７に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記画素は、リセットトランジスタと、前記入力ノードに容量を付加可能な第１容量付加トランジスタとを含み、
前記リセットトランジスタまたは前記第１容量付加トランジスタは選択的に前記クリップトランジスタとして動作することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記第１容量付加トランジスタの第１主ノードは前記入力ノードに接続され、
前記第１容量付加トランジスタの第２主ノードは前記リセットトランジスタの第１主ノードに接続され、
前記リセットトランジスタの第２主ノードは電源電圧線に接続されることを特徴とする請求項９に記載の光電変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及びその制御方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラやスマートフォン等に用いられる撮像装置において、撮像面の一部に強い光が入射した際に、その周辺部への影響を軽減させるために、画素の出力をクリップするクリップトランジスタを備えることがある。特許文献１の撮像装置は、クリップトランジスタとして機能するリセットトランジスタのゲート電圧を切り替えることにより、クロストークの抑制を優先するか、或いはダイナミックレンジの維持を優先するかを選択可能としている。特許文献１の撮像装置は、電荷を転送する転送ゲートの導通期間のみゲート電圧を高くしてクリップレベルを高くする構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－１５０１１５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の撮像装置は、電荷を転送する際にクリップレベルを高くすることでクロストークを抑制しているが、画質が劣化することがあった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、クロストークを抑制しつつ、画質劣化を抑制することが可能な光電変換装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書の一開示によれば、入射光に応じた電荷を蓄積する光電変換部、前記電荷を保持する入力ノード、前記光電変換部から前記入力ノードに前記電荷を転送する転送トランジスタ、前記入力ノードの前記電荷に基づく画素信号を出力する増幅トランジスタ、前記入力ノードの電圧をクリップするクリップトランジスタをそれぞれが有する複数の画素と、第１期間において、前記入力ノードのリセット時における前記画素信号をＡＤ変換し、第２期間において、前記入射光に応じた前記電荷に基づく前記画素信号をＡＤ変換するＡＤ変換回路とを備え、前記クリップトランジスタは、前記第１期間及び前記第２期間において、第１電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給され、前記第１期間の後、かつ前記第２期間の前であって、前記転送トランジスタがオンである転送期間において、前記第１電圧よりも高い第２電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給される第１動作と、前記第１期間及び前記第２期間において、前記第１電圧よりも高い第３電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給され、前記転送期間において、前記第２電圧及び前記第３電圧よりも高い第４電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給される第２動作と、を切り換え可能である光電変換装置が提供される。
【０００７】
本明細書の一開示によれば、入射光に応じた電荷を蓄積する光電変換部、前記電荷を保持する入力ノードと、前記光電変換部から前記入力ノードに前記電荷を転送する転送トランジスタ、前記入力ノードの前記電荷に基づく画素信号を出力する増幅トランジスタ、前記入力ノードの電圧をクリップするクリップトランジスタをそれぞれが有する複数の画素と、第１期間において、前記入力ノードのリセット時における前記画素信号をＡＤ変換し、第２期間において、前記入射光に応じた前記電荷に基づく前記画素信号をＡＤ変換するＡＤ変換回路とを備える光電変換装置の制御方法であって、前記第１期間及び前記第２期間において、第１電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給され、前記第１期間の後の前記第２期間の前であって、前記転送トランジスタがオンである転送期間において、前記第１電圧よりも高い第２電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給される第１動作と、前記第１期間及び前記第２期間において、前記第１電圧よりも高い第３電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給され、前記転送期間において、前記第２電圧及び前記第３電圧よりも高い第４電圧が前記クリップトランジスタのゲートに供給される第２動作とを切り換える光電変換装置の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、クロストークを抑制しつつ、画質劣化を抑制することが可能な光電変換装置及びその制御方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態による光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。
第１実施形態による単位画素の構成例を示す回路図である。
第１実施形態によるバッファ回路の構成例を示す回路図である。
第１実施形態による光電変換装置の高照度用駆動モードにおける動作例を示すタイミングチャートである。
第１実施形態による光電変換装置の低照度用駆動モードにおける動作例を示すタイミングチャートである。
第２実施形態による単位画素の構成例を示す回路図である。
第２実施形態によるバッファ回路の構成例を示す回路図である。
第２実施形態による光電変換装置の低ゲイン高照度用駆動モードにおける動作例を示すタイミングチャートである。
第２実施形態による光電変換装置の低ゲイン低照度用駆動モードにおける動作例を示すタイミングチャートである。
第２実施形態による光電変換装置の中ゲイン高照度用駆動モードにおける動作例を示すタイミングチャートである。
第２実施形態による光電変換装置の中ゲイン低照度用駆動モードにおける動作例を示すタイミングチャートである。
第２実施形態による光電変換装置の高ゲイン高照度用駆動モードにおける動作例を示すタイミングチャートである。
第２実施形態による光電変換装置の高ゲイン低照度用駆動モードにおける動作例を示すタイミングチャートである。
第３実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
第４実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。
第５実施形態による機器の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
第１実施形態による光電変換装置及びその駆動方法について、図１乃至図５を用いて説明する。はじめに、本実施形態による光電変換装置の概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態による光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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