(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の半導体チップ内に、撮像動作を行ことで撮像データを出力する撮像部と、
ダイオード電流に応じてダイオード電圧を出力する温度センサがあり、
前記撮像部と回路の一部を共有し、前記温度センサから出力されたダイオード電圧に基づいて温度データを出力する出力回路を備え、
前記撮像部は、
センサクロックに基づいて前記撮像データの出力タイミングを制御するセンサ用タイミングジェネレータと、
キャリブレーション用コードをアナログ化するＤ／Ａ変換回路を備え、
前記出力回路は、システムクロックに基づいて前記温度データの出力タイミングを制御する温度測定回路用タイミングジェネレータを備え、逐次比較型Ａ／Ｄ変換処理にて前記温度データをデジタル化する際に、前記撮像部と温度測定回路部でＤ／Ａ変換回路を共有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記撮像チップ内において、温度データ専用の出力回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置
【請求項３】
前記温度測定用逐次比較型Ａ／Ｄ変換回路は、
前記温度センサから出力されたダイオード電圧と前記Ｄ／Ａ変換回路からの出力を比較するコンパレータと、
前記コンパレータからの出力を保持する逐次比較レジスタと、
前記キャリブレーション用コードと前記逐次比較レジスタに保持された値とを切り替えて前記Ｄ／Ａ変換回路に出力する第１のセレクタと、
前記Ｄ／Ａ変換回路からの出力を前記コンパレータまたは前記撮像部に切り替えて出力する第２のセレクタとを備え、
前記第１のセレクタにて前記キャリブレーション用コードが選択される時は前記第２のセレクタにて前記撮像部が選択され、前記第１のセレクタにて前記逐次比較レジスタに保持された値が選択される時は前記第２のセレクタにて前記コンパレータが選択されることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記撮像部は、
基準電圧とキャリブレーション電圧との比較結果に基づいて前記キャリブレーション電圧をデジタル化する補正用カラムＡＤＣを備え、
前記出力回路は、逐次比較型Ａ／Ｄ変換処理にて前記温度データをデジタル化する際に、前記Ｄ／Ａ変換回路および前記基準電圧と前記キャリブレーション電圧とを比較するコンパレータとを前記撮像部と共有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記温度測定用逐次比較型Ａ／Ｄ変換回路は、
前記コンパレータからの出力を保持する逐次比較レジスタと、
前記キャリブレーション用コードと前記逐次比較レジスタに保持された値とを切り替えて前記Ｄ／Ａ変換回路に出力する第１のセレクタと、
前記基準電圧と前記ダイオード電圧を切り替えて前記コンパレータに出力する第２のセレクタとを備え、
前記第１のセレクタにて前記キャリブレーション用コードが選択される時は前記第２のセレクタにて前記基準電圧が選択され、前記第１のセレクタにて前記逐次比較レジスタに保持された値が選択される時は前記第２のセレクタにて前記ダイオード電圧が選択されることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記撮像部は、基準電圧とキャリブレーション電圧との比較結果に基づいて前記キャリブレーション電圧をデジタル化する補正用カラムＡＤＣを備え、
前記出力回路は、積分型Ａ／Ｄ変換処理にて前記温度データをデジタル化する際に、前記補正用カラムＡＤＣを前記撮像部と共有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記撮像部は、
前記キャリブレーション電圧と前記ダイオード電圧を切り替えて前記補正用カラムＡＤＣに出力するセレクタを備えることを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記撮像部は、
キャリブレーション用コードをアナログ化するＤ／Ａ変換回路と、
前記キャリブレーション用コードと基準電圧用コードとを切り替えて前記Ｄ／Ａ変換回路に出力する第１のセレクタと、
前記基準電圧と前記Ｄ／Ａ変換回路の出力とを切り替えて前記補正用カラムＡＤＣに出力する第２のセレクタを備え、
前記第１のセレクタにて前記キャリブレーション用コードが選択される時は前記第２のセレクタにて前記基準電圧が選択され、前記第１のセレクタにて前記基準電圧用コードが選択される時は前記第２のセレクタにて前記Ｄ／Ａ変換回路の出力が選択されることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記温度データは１フレーム期間内に最低１回は出力されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置では、温度上昇に伴って撮像画像のノイズや欠陥が顕在化したり、温度変動に起因して撮像画像に歪が発生したりすることがある。このため、固体撮像装置に温度センサを搭載し、固体撮像装置の温度に基づいて画像信号を補正することが行なわれている。
【０００３】
ここで、固体撮像装置に温度センサを搭載した場合、固体撮像装置の回路規模の増大を抑制するために、温度センサの出力回路の回路規模を低減することが好ましい。
【０００４】
従来は、撮像チップと温度測定用半導体チップは別チップであったり、温度計測に絡む回路ブロックは撮像素子用の信号処理回路ブロックとは独立して存在し、後段の温度補正回路において、保持していた温度測定データを加味して補正を行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３６１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一つの実施形態の目的は、温度センサの出力回路の回路規模を低減しつつ、温度センサを搭載可能な固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の固体撮像装置によれば、撮像部と、温度センサと、出力回路とが設けられている。撮像部は、撮像動作を行ことで撮像データを出力する。温度センサは、ダイオード電流に応じてダイオード電圧を出力する。出力回路は、前記撮像部と回路の一部を共有し、前記温度センサから出力されたダイオード電圧に基づいて温度データを出力する。また、前記撮像部は、センサクロックに基づいて前記撮像データの出力タイミングを制御するセンサ用タイミングジェネレータと、キャリブレーション用コードをアナログ化するＤ／Ａ変換回路を備える。また、前記出力回路は、システムクロックに基づいて前記温度データの出力タイミングを制御する温度測定回路用タイミングジェネレータを備え、逐次比較型Ａ／Ｄ変換処理にて前記温度データをデジタル化する際に、前記撮像部と温度測定回路部でＤ／Ａ変換回路を共有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置が適用される画像処理部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２の画素ＰＣの構成例を示す回路図である。
【図４】図４は、図２の温度センサ８の構成例を示す回路図である。
【図５】図５は、図２の画像用カラムＡＤＣ３−１の構成例を示す回路図である。
【図６】図６は、図２の固体撮像装置の温度測定動作を示すタイミングチャートである。
【図７】図７は、図２の出力回路ＴＣ１の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図８】図８は、図２の固体撮像装置における温度イネーブル信号ＴＥＮの発生回路を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、キャリブレーションされるランプ波Ｖｆ１、ＶＦ２とセンサクロックＰＫとの関係を示図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、キャリブレーションされるランプ波Ｖｆ１、ＶＦ２の傾きとセンサクロックＰＫの周波数との関係を示図である。
【図１０】図１０は、図２の固体撮像装置の撮像動作および温度測定動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１１は、図２の温度センサ８のダイオード電圧Ｖｔと温度との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、図２の温度センサ８のその他の構成例を示す回路図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、図１３の固体撮像装置の撮像動作および温度測定動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】図１５は、第３実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、図１５の出力回路ＴＣ２の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、第４実施形態を説明するための温度測定動作を示すタイミングチャートである。
【図１８】図１８は、第４実施形態に係る固体撮像装置に適用される内部イネーブル信号ＴＥＳの発生回路を示す図である。
【図１９】図１９は、図１８の内部イネーブル信号ＴＥＳを用いた時の温度測定動作を示すタイミングチャートである。
【図２０】図２０は、第５実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２１】図２１は、図２０の固体撮像装置の温度測定動作を示すタイミングチャートである。
【図２２】図２２は、図２０の固体撮像装置の温度測定部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図２３】図２３は、図２０の固体撮像装置の画素信号Ｓｇおよび温度信号Ｓｔの転送方法を示すブロック図である。
【図２４】図２４は、図２０の温度測定動作およびキャリブレーション動作を示すタイミングチャートである。
【図２５】図２５は、図２０の固体撮像装置の画素ＰＣの画素電圧Ｖｓの読み出し時および温度センサ８のダイオード電圧Ｖｔの読み出し時におけるアナログゲインの変更方法を示すタイミングチャートである。
【図２６】図２６は、第６実施形態に係る固体撮像装置の温度測定部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態に係る固体撮像装置について図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置が適用される画像処理部の概略構成を示すブロック図である。
図１において、イメージセンサ６２の前段にはレンズ光学系６１が設けられ、イメージセンサ６２の後段には画像処理部６４が設けられている。イメージセンサ６２には、ダイオード電流に応じたダイオード電圧を出力する温度センサ６３が搭載されている。画像処理部６４には、温度データＳｔに基づいて画素データＳｇの補正処理を行う補正処理部６５が設けられている。なお、イメージセンサ６２としては、図２、図１３、図１５または図２０の固体撮像装置を用いることができる。
【００１１】
ここで、レンズ光学系６１及びイメージセンサ６２及び補正処理部６５はすべて同一チップ内に回路がある場合もあれば、レンズ光学系６１及びイメージセンサ６２で撮像チップ、補正処理部６５で別半導体チップの場合もある。本特許は、撮像チップ中に温度測定用機能を搭載している事を特徴としている。
【００１２】
そして、レンズ光学系６１を介してイメージセンサ６２に光が入射すると、その光量に応じた画素データＳｇが生成されるともに、温度センサ６３から出力されたダイオード電圧に基づいて温度データＳｔが算出され、画像処理部６４に送られる。補正処理部６５において、温度計データＳｔに基づいて画素データＳｇの補正処理が行われるとともに、補正処理が行われた画素データＳｇの画像処理が行われる。
【００１３】
なお、画素データＳｇの補正処理では、例えば、温度変動に起因して発生するレンズ光学系５１の屈折率変動や寸法変動に伴う画素データＳｇの歪を解消したり、フォトダイオードＰＤの暗電流に起因する固定パターンノイズや白点を解消したりすることができる。
【００１４】
また、画素データＳｇの画像処理としては、例えば、シェーディング補正、色分離補間処理、マスキング処理、γ補正処理、色空間変換処理、ブライトネス調整、コントラスト調整、色彩調整および彩度調整などを挙げることができる。
【００１５】
図２は、第１実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロックである。
図２において、この固体撮像装置には、撮像動作を行ことで撮像データＳｇを出力する撮像部ＩＭ１と、ダイオード電流に応じてダイオード電圧Ｖｔを出力する温度センサ８と、ダイオード電圧Ｖｔに基づいて温度データＳｔを出力する出力回路ＴＣ１とが設けられている。ここで、出力回路ＴＣ１は、撮像部ＩＭ１と回路の一部を共有している。
【００１６】
具体的には、撮像部ＩＭ１には、光電変換した電荷を蓄積する画素ＰＣがロウ方向およびカラム方向にマトリックス状に配置された画素アレイ部１、読み出し対象となる画素ＰＣを垂直方向に走査する垂直レジスタ２、ダイオード電流に応じてダイオード電圧Ｖｔを出力する温度センサ８、温度センサ８およびＤ／Ａ変換回路１４の基準となる参照電圧を発生させる参照電圧発生部７、画素ＰＣからリセット期間に読み出された画素電圧Ｖｓと信号読み出し期間に読み出された画素電圧Ｖｓとの差分に基づいてデジタル化された画素データＳｇを出力する画像用カラムＡＤＣ３−１、キャリブレーション電圧Ｖｋに基づいてデジタル化されたキャリブレーションデータＳｋを出力する補正用カラムＡＤＣ３−２、読み出し対象となる画素ＰＣを水平方向に走査する水平レジスタ４、センサクロックＰＫに基づいて画素データＳｇおよびキャリブレーションデータＳｋの出力タイミングを制御するセンサ用タイミングジェネレータ５−１、画像用カラムＡＤＣ３−１および補正用カラムＡＤＣ３−２に基準電圧ＶＦを出力する基準電圧発生部６、画像用カラムＡＤＣ３−１および補正用カラムＡＤＣ３−２を駆動するドライバ９、画像用カラムＡＤＣ３−１および補正用カラムＡＤＣ３−２から出力された信号を検知するセンスアンプ１０、画素ＰＣから読み出された信号に垂直信号線Ｖｌｉｎの電位を追従させる負荷回路１１、キャリブレーション用コードを保持するキャリブレーションレジスタ１２およびキャリブレーション用コードをアナログ化するＤ／Ａ変換回路１４が設けられている。
【００１７】
ここで、画素アレイ部１において、ロウ方向には画素ＰＣの読み出し制御を行う水平制御線Ｈｌｉｎが設けられ、カラム方向には画素ＰＣから読み出された信号を伝送する垂直信号線Ｖｌｉｎが設けられている。基準電圧発生部６から出力される基準電圧ＶＦとしてはランプ波を用いることができる。参照電圧発生部７としてはバンドギャップリファレンス回路を用いることができる。
【００１８】
出力回路ＴＣ１には、温度センサ８から出力されたダイオード電圧ＶｔとＤ／Ａ変換回路１４からの出力を比較するコンパレータＣＰ１、コンパレータＣＰ１からの出力を保持する逐次比較レジスタ１７、逐次比較レジスタ１７の出力を反転し、温度データＳｔとして出力するインバータ１８、システムクロックＥＫに基づいて温度データＳｔの出力タイミングを制御する温度測定回路用タイミングジェネレータ５−２、キャリブレーション用コードと逐次比較レジスタ１７に保持された値とを切り替えてＤ／Ａ変換回路１４に出力するセレクタ１３およびＤ／Ａ変換回路１４からの出力をコンパレータＣＰ１または補正用カラムＡＤＣ３−２に切り替えて出力するセレクタ１５が設けられている。
【００１９】
なお、セレクタ１３、１５には、切替信号ＴＥＮが入力される。そして、セレクタ１３にてキャリブレーション用コードが選択される時はセレクタ１５にて補正用カラムＡＤＣ３−２が選択される。一方、セレクタ１３にて逐次比較レジスタ１７に保持された値が選択される時はセレクタ１５にてコンパレータＣＰ１が選択される。
【００２０】
ここで、参照電圧発生部７、Ｄ／Ａ変換回路１４およびセレクタ１３、１５は、撮像部ＩＭ１と出力回路ＴＣ１との間で共有されている。また、撮像部ＩＭ１と、温度センサ８と、出力回路ＴＣ１とは同一の半導体チップに搭載することができる。また、撮像部ＩＭ１のパワーダウン時にはセンサクロックＰＫは停止し、システムクロックＥＫは動作する。
【００２１】
そして、垂直レジスタ２にて画素ＰＣが垂直方向に走査されることで、ロウ方向の画素ＰＣが選択され、その画素ＰＣから読み出された画素電圧Ｖｓは垂直信号線Ｖｌｉｎを介して画像用カラムＡＤＣ３−１に伝送される。ここで、負荷回路１１では、画素ＰＣから信号が読み出される時にその画素ＰＣとの間でソースフォロアが構成されることで、垂直信号線Ｖｌｉｎの電位が画素ＰＣから読み出された画素電圧Ｖｓに追従される。
【００２２】
そして、画像用カラムＡＤＣ３−１において、各画素ＰＣからリセット期間に読み出された画素電圧Ｖｓと信号読み出し期間に読み出された画素電圧Ｖｓがサンプリングされ、これらの画素電圧Ｖｓの差分がとられることで各画素ＰＣの信号成分がＣＤＳにてデジタル化され、センスアンプ１０を介して画素データＳｇとして出力される。
【００２３】
また、キャリブレーションレジスタ１２には、センサ用タイミングジェネレータ５−１を介してキャリブレーション用コードが格納される。そして、セレクタ１３にてキャリブレーション用コードが選択されるとともに、セレクタ１５にて補正用カラムＡＤＣ３−２が選択された場合、キャリブレーション用コードがＤ／Ａ変換回路１４にてアナログ化されることで、キャリブレーション電圧Ｖｔに変換され補正用カラムＡＤＣ３−２に出力される。そして、補正用カラムＡＤＣ３−２において、キャリブレーション電圧Ｖｔと基準電圧ＶＦとの比較結果に基づいてキャリブレーション電圧Ｖｔがデジタル化され、センスアンプ１０を介してキャリブレーションデータＳｋとして出力される。
【００２４】
また、セレクタ１３にて逐次比較レジスタ１７に保持された値が選択されるとともに、セレクタ１５にてコンパレータＣＰ１が選択された場合、逐次比較レジスタ１７に保持された値がＤ／Ａ変換回路１４にてアナログ化され、コンパレータＣＰ１に入力される。そして、コンパレータＣＰ１において、システムクロックＥＫに従ってＤ／Ａ変換回路１４の出力とダイオード電圧Ｖｔとが順次比較され、その比較結果が逐次比較レジスタ１７に順次保持されることで、ダイオード電圧Ｖｔがデジタル化され、インバータ１８を介して温度データＳｔとして出力される。なお、温度データＳｔは１フレーム期間内に最低１回は出力させることができる。また、温度データＳｔの出力端子は、キャリブレーションデータＳｋおよび画素データＳｇの出力端子と別個に設けることができる。
【００２５】
ここで、参照電圧発生部７、Ｄ／Ａ変換回路１４およびセレクタ１３、１５を撮像部ＩＭ１と出力回路ＴＣ１との間で共有させることにより、出力回路ＴＣ１の回路規模を低減しつつ、温度センサ８を固体撮像装置に搭載することが可能となる。
【００２６】
また、システムクロックＥＫに従って出力回路ＴＣ１を動作させることにより、撮像部ＩＭ１のパワーダウン時にセンサクロックＰＫが停止した場合においても、温度データＳｔを出力させることができる。
【００２７】
図３は、図２の画素ＰＣの構成例を示す回路図である。
図３において、画素ＰＣには、フォトダイオードＰＤ、行選択トランジスタＴａ、増幅トランジスタＴｂ、リセットトランジスタＴｃおよび読み出しトランジスタＴｄがそれぞれ設けられている。また、増幅トランジスタＴｂとリセットトランジスタＴｃと読み出しトランジスタＴｄとの接続点には検出ノードとしてフローティングディフュージョンＦＤが形成されている。
【００２８】
そして、画素ＰＣにおいて、読み出しトランジスタＴｄのソースは、フォトダイオードＰＤに接続され、読み出しトランジスタＴｄのゲートには、読み出し信号ＲＥＡＤが入力される。また、リセットトランジスタＴｃのソースは、読み出しトランジスタＴｄのドレインに接続され、リセットトランジスタＴｃのゲートには、リセット信号ＲＥＳＥＴが入力され、リセットトランジスタＴｃのドレインは、電源電位ＶＤＤに接続されている。また、行選択トランジスタＴａのゲートには、行選択信号ＡＤＲＥＳが入力され、行選択トランジスタＴａのドレインは、電源電位ＶＤＤに接続されている。また、増幅トランジスタＴｂのソースは、垂直信号線Ｖｌｉｎに接続され、増幅トランジスタＴｂのゲートは、読み出しトランジスタＴｄのドレインに接続され、増幅トランジスタＴｂのドレインは、行選択トランジスタＴａのソースに接続されている。なお、図１の水平制御線Ｈｌｉｎは、読み出し信号ＲＥＡＤ、リセット信号ＲＥＳＥＴおよび行選択信号ＡＤＲＥＳをロウごとに画素ＰＣに伝送することができる。
【００２９】
図４は、図２の温度センサ８の構成例を示す回路図である。
図４において、温度センサ８にはダイオードＤおよび電流源Ｇが設けられ、電流源ＧはダイオードＤに直列に接続されている。ダイオードＤとしては、例えば、コレクタとベースが共通に接続されたバイポーラトランジスタを用いることができる。そして、電流源Ｇはダイオード電流ＩをダイオードＤに出力し、ダイオードＤはダイオード電流Ｉに応じたダイオード電圧Ｖｔを出力することができる。
【００３０】
ここで、ダイオードＤを温度センサ８として使用する場合、ダイオードＤの電流電圧特性からダイオード電流Ｉ１に対してのダイオード電圧Ｖｔを測定する。そして、ダイオード電圧Ｖｔが温度に比例すると仮定し、ダイオード電圧Ｖｔから温度を読み取ることができる。
【００３１】
この時、ダイオード電流Ｉ１は以下の（１）式で与えることができる。
Ｉ１＝Ｉｓ＊ｅｘｐ（ｑＶｔ／ｋＢＴ）                            ・・・（１）
ただし、Ｉｓは逆方向電流、Ｔは温度（単位＝ケルビン）、ｋＢはボルツマン定数（＝８．６２＊１０−５ｅＶ／Ｋ、ｑは電荷量（＝１．６０２＊１０−１９）クーロンである。
【００３２】
（１）式を展開すると、以下の（２）式が得られる。
Ｖｔ＝ｋＢＴ／ｑ・ｌｎ（Ｉ１／Ｉｓ）                            ・・・（２）
【００３３】
仮にＴ＝３００Ｋ（２７℃）とした場合は、ｋＢＴ／ｑ＝０．０２５９（Ｖ）の定数となる。つまり、ｋＢ、ｑおよびＩｓが定数であれば、（２）式のＶｔとＩ１の関係である電流電圧特性から温度Ｔを求めることができる。
【００３４】
図５は、図２の画像用カラムＡＤＣ３−１の構成例を示す回路図である。
図５において、画像用カラムＡＤＣ３−１には、コンデンサＣ１、コンパレータＰＡ、スイッチトランジスタＴｃｐ、インバータＶ、アップダウンカウンタＵＤがカラムごとに設けられている。アップダウンカウンタＵＤには論理積回路Ｎ１が設けられている。
【００３５】
そして、コンパレータＰＡの反転入力端子にはコンデンサＣ１を介して垂直信号線Ｖｌｉｎが接続され、コンパレータＰＡの非反転入力端子には基準電圧ＶＦが入力される。コンパレータＰＡの反転入力端子と出力端子との間にはスイッチトランジスタＴｃｐが接続されている。コンパレータＰＡの出力端子はインバータＶを介して論理積回路Ｎ１の一方の入力端子に接続され、論理積回路Ｎ１の他方の入力端子にはセンサクロックＰＫが入力される。
【００３６】
そして、行選択信号ＡＤＲＥＳがロウレベルの場合、行選択トランジスタＴａがオフ状態となりソースフォロワ動作しないため、垂直信号線Ｖｌｉｎに信号は出力されない。この時、読み出し信号ＲＥＡＤとリセット信号ＲＥＳＥＴがハイレベルになると、読み出しトランジスタＴｄがオンし、フォトダイオードＰＤに蓄積されていた電荷がフローティングディフュージョンＦＤに排出される。そして、リセットトランジスタＴｃを介して電源ＶＤＤに排出される。
【００３７】
フォトダイオードＰＤに蓄積されていた電荷が電源ＶＤＤに排出された後、読み出し信号ＲＥＡＤがロウレベルになると、フォトダイオードＰＤでは、有効な信号電荷の蓄積が開始される。
【００３８】
次に、行選択信号ＡＤＲＥＳがハイレベルになると、画素ＰＣの行選択トランジスタＴａがオンし、増幅トランジスタＴｂのドレインに電源電位ＶＤＤが印加されることで、増幅トランジスタＴｂと負荷トランジスタＴＬとでソースフォロアが構成される。
【００３９】
次に、リセット信号ＲＥＳＥＴが立ち上がると、リセットトランジスタＴｃがオンし、フローティングディフュージョンＦＤにリーク電流などで発生した余分な電荷がリセットされる。そして、フローティングディフュージョンＦＤのリセットレベルに応じた電圧が増幅トランジスタＴｂのゲートにかかる。
【００４０】
そして、リセットレベルに応じた画素電圧Ｖｓが垂直信号線Ｖｌｉｎに出力されている時に、リセットパルスＰｃｐがスイッチトランジスタＴｃｐのゲートに印加されると、コンパレータＰＡの反転入力端子の入力電圧が出力電圧でクランプされ、動作点が設定される。この時、垂直信号線Ｖｌｉｎからの画素電圧Ｖｓとの差分は、コンデンサＣ１に保持され、コンパレータＰＡの入力電圧がゼロ設定される。
【００４１】
スイッチトランジスタＴｃｐがオフした後、リセットレベルの画素電圧ＶｓがコンデンサＣ１を介してコンパレータＰＡに入力された状態で、基準電圧ＶＦとしてランプ波Ｖｆ１が与えられ、リセットレベルの画素電圧Ｖｓとランプ波Ｖｆ１とが比較される。そして、コンパレータＰＡの出力電圧はインバータＶにて反転された後、出力電圧Ｖｃｏｍｐとして論理積回路Ｎ１の一方の入力端子に入力される。
【００４２】
また、論理積回路Ｎ１の他方の入力端子にはセンサクロックＰＫが入力される。そして、リセットレベルの画素電圧Ｖｓがランプ波Ｖｆ１のレベルより小さい場合は、出力電圧Ｖｃｏｍｐがハイレベルとなる。このため、センサクロックＰＫが論理積回路Ｎ１を通過し、通過後のセンサクロックＰＫｉがアップダウンカウンタＵＤにてダウンカウントされる。
【００４３】
そして、リセットレベルの画素電圧Ｖｓがランプ波Ｖｆ１のレベルと一致すると、コンパレータＰＡの出力電圧が立ち下がり、出力電圧Ｖｃｏｍｐがロウレベルとなる。このため、センサクロックＰＫが論理積回路Ｎ１にて遮断され、アップダウンカウンタＵＤ１にてダウンカウントが停止されることで、リセットレベルの画素電圧Ｖｓがデジタル化される。
【００４４】
次に、読み出し信号ＲＥＡＤが立ち上がると、読み出しトランジスタＴｄがオンし、フォトダイオードＰＤに蓄積されていた電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送され、フローティングディフュージョンＦＤの信号レベルに応じた電圧が増幅トランジスタＴｂのゲートにかかる。
【００４５】
そして、信号レベルの画素電圧ＶｓがコンデンサＣ１を介してコンパレータＰＡに入力された状態で、基準電圧ＶＦとしてランプ波Ｖｆ２が与えられ、信号レベルの画素電圧Ｖｓとランプ波Ｖｆ２とが比較される。そして、コンパレータＰＡの出力電圧はインバータＶにて反転された後、出力電圧Ｖｃｏｍｐとして論理積回路Ｎ１の一方の入力端子に入力される。
【００４６】
そして、信号レベルの画素電圧Ｖｓがランプ波Ｖｆ２のレベルより小さい場合は、出力電圧Ｖｃｏｍｐがハイレベルとなる。このため、センサクロックＰＫが論理積回路Ｎ１を通過し、通過後のセンサクロックＰＫｉがアップダウンカウンタＵＤにて今度はアップカウントされる。そして、信号レベルの画素電圧Ｖｓがランプ波Ｖｆ２のレベルと一致すると、コンパレータＰＡの出力電圧が立ち下がり、出力電圧Ｖｃｏｍｐがロウレベルとなる。このため、センサクロックＰＫが論理積回路Ｎ１にて遮断され、アップダウンカウンタＵＤにてアップカウントが停止されることで、信号レベルの画素電圧Ｖｓとリセットレベルの画素電圧Ｖｓとの差分がデジタル化される。
【００４７】
なお、補正用カラムＡＤＣ３−２についても図４の画像用カラムＡＤＣ３−１と同様に構成することができる。
【００４８】
図６は、図２の固体撮像装置の温度測定動作を示すタイミングチャートである。
図６において、パワーダウン信号ＳＬＰがハイレベルの時は、センサクロックＰＫが動作され、撮像動作が行われる。この場合、垂直ブランキング期間中に切替信号ＴＥＮがハイレベルになり、セレクタ１３にて逐次比較レジスタ１７に保持された値が選択されるとともに、セレクタ１５にてコンパレータＣＰ１が選択され、最小変換クロックサイクルごとに温度データＳｔが出力される。
【００４９】
一方、パワーダウン信号ＳＬＰがハイレベルの場合に垂直ブランキング期間ＢＨ以外では、切替信号ＴＥＮがロウレベルになり、セレクタ１３にてキャリブレーション用コードが選択されるとともに、セレクタ１５にて補正用カラムＡＤＣ３−２が選択され、キャリブレーションデータＳｋが出力されるとともに、画像用カラムＡＤＣ３−１を介して各フレームごとに画素データＳｇが出力される。
【００５０】
一方、パワーダウン信号ＳＬＰがロウレベルの時は、センサクロックＰＫが停止され、撮像動作が停止される。この場合、切替信号ＴＥＮがハイレベルになり、セレクタ１３にて逐次比較レジスタ１７に保持された値が選択されるとともに、セレクタ１５にてコンパレータＣＰ１が選択され、システムクロックＥＫに従って出力回路ＴＣ１が動作されることにより、温度データＳｔが出力される。
【００５１】
図７は、図２の出力回路ＴＣ１の詳細な構成例を示すブロック図である。
図７において、コンパレータＣＰ１の入力端子と出力端子の間にはスイッチＷ４〜Ｗ６が挿入され、コンパレータＣＰ１の後段にはラッチ回路ＬＨ１が接続されている。
【００５２】
補正用カラムＡＤＣ３−２にはコンパレータＣＰ２およびラッチ回路ＬＨ２が設けられている。そして、コンパレータＣＰ２の入力端子と出力端子の間にはスイッチＷ１〜Ｗ３が挿入され、コンパレータＣＰ２の後段にはラッチ回路ＬＨ２が接続されている。
【００５３】
そして、スイッチＷ１〜Ｗ３が１水平期間ごとにオンされることでコンパレータＣＰ２の動作点が設定され、スイッチＷ１〜Ｗ３がオフされることにより、キャリブレーション電圧Ｖｋと基準電圧ＶＦとがコンパレータＣＰ２にて比較され、その比較結果がラッチ回路ＬＨ２にラッチされる。
【００５４】
また、スイッチＷ４〜Ｗ６が温度計測ごとにオンされることでコンパレータＣＰ１の動作点が設定され、スイッチＷ４〜Ｗ６がオフされることにより、Ｄ／Ａ変換回路１４の出力とダイオード電圧ＶｔとがコンパレータＣＰ１にて比較され、その比較結果がラッチ回路ＬＨ１にラッチされる。
【００５５】
図８は、図２の固体撮像装置における温度イネーブル信号ＴＥＮの発生回路を示す図である。
図８において、論理和回路Ｎ２には、垂直ブランク期間中の１水平期間を指定する信号ＳＢＨと、パワーダウン信号ＳＬＰの反転信号ＳＬＰＢが入力される。そして、論理和回路Ｎ２の出力を切替信号ＴＥＮとして用いることにより、図６に示すように、撮像部ＩＭ１がパワーダウンされた場合においても、温度データＳｔを出力させることができる。
【００５６】
図９Ａは、キャリブレーションされるランプ波Ｖｆ１、ＶＦ２とセンサクロックＰＫとの関係を示図である。
図９Ａにおいて、画像用カラムＡＤＣ３−１では、ランプ波Ｖｆ１、Ｖｆ２を基準電圧ＶＦとして、リセット期間ＴＲではリセット時の画素電圧Ｖｓと一致するまでセンサクロックＰＫがダウンカウントされ、信号読み出し期間ＴＳでは信号読み出し時の画素電圧Ｖｓと一致するまでセンサクロックＰＫがダウンカウントされることにより、画素電圧Ｖｓがデジタル化される。
【００５７】
ここで、製造工程での製造ばらつきなどに起因して各チップごとに容量や抵抗がばらつくと、基準電圧発生部６の容量や電流がばらつく。このため、チップごとにランプ波Ｖｆ１、Ｖｆ２の傾きが異なり、アナログゲインが変わる。
【００５８】
この時、図２のＤ／Ａ変換回路１４にキャリブレーション用コードを入力し、Ｄ／Ａ変換回路１４にてキャリブレーション電圧Ｖｔに変換してから、補正用カラムＡＤＣ３−２に入力する。そして、補正用カラムＡＤＣ３−２においてキャリブレーション電圧Ｖｔをデジタル化させることでキャリブレーションデータＳｋを出力させ、キャリブレーション用コードの値とキャリブレーションデータＳｋの値の比を補正係数に設定することができる。そして、その補正係数に基づいて基準電圧発生部６の動作パラメータを変化させることにより、チップばらつきを吸収し、チップ間のランプ波Ｖｆ１、Ｖｆ２の傾きのばらつきを吸収させ、アナログゲインのばらつきを補償することができる。
【００５９】
図９Ｂは、キャリブレーションされるランプ波Ｖｆ１、ＶＦ２の傾きとセンサクロックＰＫの周波数との関係を示図である。
図９Ｂにおいて、ランプ波Ｖｆ１、Ｖｆ２の傾きが一定の場合、センサクロックＰＫの周波数が変化すると、アナログゲインが変化する。
【００６０】
この時、図２のＤ／Ａ変換回路１４にキャリブレーション用コードを入力し、Ｄ／Ａ変換回路１４にてキャリブレーション電圧Ｖｔに変換してから、補正用カラムＡＤＣ３−２に入力する。そして、補正用カラムＡＤＣ３−２においてキャリブレーション電圧Ｖｔをデジタル化させることでキャリブレーションデータＳｋを出力させ、キャリブレーション用コードの値とキャリブレーションデータＳｋの値の比を補正係数に設定することができる。そして、その補正係数に基づいて基準電圧発生部６の動作パラメータを変化させることにより、ランプ波Ｖｆ１、Ｖｆ２の傾きを変化させ、アナログゲインの変化を補償することができる。
【００６１】
この基準電圧ＶＦのキャリブレーション動作は、センサクロックＰＫの周波数が変化した後の最初の１フレームの先頭（垂直ブランク期間）で行うことができる。
【００６２】
図１０は、図２の固体撮像装置の撮像動作および温度測定動作を示すタイミングチャートである。
図１０において、１垂直期間（１フレーム期間）には有効画素期間が設けられ、有効画素期間の前後には垂直ブランク期間が設けられている。そして、１垂直期間（１フレーム期間）の前の垂直ブランク期間にキャリブレーション期間中にキャリブレーションデータＳｋが出力され、１垂直期間（１フレーム期間）の後の垂直ブランク期間中に温度データＳｔが出力されている。
【００６３】
これにより、基準電圧ＶＦのキャリブレーション動作を１フレームの先頭で行うことが可能となるとともに、撮像動作に影響を与えることなく、１フレームごとに温度測定を実行することができる。
【００６４】
なお、１回の温度測定は、１垂直ブランク期間の１水平期間に行うようにしてもよいし、１垂直ブランク期間の数水平期間に複数回の温度測定を行うようにしてもよい。
【００６５】
図１１は、図２の温度センサ８のダイオード電圧Ｖｔと温度との関係を示す図である。
図１１において、１℃あたりの電圧変化率はダイオード１段使用時では−２．０ｍＶ／℃、ダイオード２段使用時では−４．０ｍＶ／℃となる。このため、仮にＤ／Ａ変換回路１４の分解能を５ｍｖ／ＬＳＢとした場合は、ダイオード１段使用時では−２．５℃／ＬＳＢ、ダイオード２段使用時では−１．２５℃／ＬＳＢとなる。そして、温度テーブルのデジタルコード値を予め計算しておけば、出力デジタルデータから温度を読み取ることができる。
【００６６】
また、温度係数はマイナスの傾きを持つので、出力デジタルデータを最終的に反転させれば、温度に対して出力電圧は正の傾きを持たせることができ、測定を容易化することができる。
【００６７】
図１２は、図２の温度センサ８のその他の構成例を示す回路図である。
図１２において、この温度センサ８には、複数のダイオードＤ１〜Ｄ６が設けられるとともに、これらのダイオードＤ１〜Ｄ６のダイオード電流をそれぞれ設定する複数の電流源Ｇ１〜Ｇ６が設けられている。なお、図１１の例では、ダイオードＤ１〜Ｄ６および電流源Ｇ１〜Ｇ６が６個ずつ設けられている場合を示した。ここで、各電流源Ｇ１〜Ｇ６から出力される電流はＩ１に設定し、各ダイオードＤ１〜Ｄ６のダイオード電流は互いに等しくすることができる。
【００６８】
また、これらのダイオードＤ１〜Ｄ６は、自段のダイオード電圧が次段のダイオードに受け継がれるように接続されている。例えば、バイポーラトランジスタにてダイオードＤ１〜Ｄ６を構成した場合、各バイポーラトランジスタのエミッタに各電流源Ｇ１〜Ｇ６を接続し、各バイポーラトランジスタのコレクタにグランド電位を接続することができる。各バイポーラトランジスタのベースは次段のバイポーラトランジスタのエミッタに接続することができる。だだし、最終段のバイポーラトランジスタのエミッタにはグランド電位を接続することができる。
【００６９】
ここで、ダイオードＤ１〜Ｄ６を多段接続することにより、図１１に示すように、出力電圧を増大させることができる。
【００７０】
（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
図１３において、この固体撮像装置では、図２の固体撮像装置に複数個の温度センサおよびセレクタ２２が追加されている。ここで、各々の温度センサ８は同様に構成することができる。セレクタ２２は、切替信号ＤＥＮに基づいて、各々の温度センサ８のダイオード電圧を切り替えてコンパレータＣＰ１に出力することができる。また、引き回し配線数は増えるが、１行ピッチ内に温度ダイオードを１つずつ配置し、使用温度ダイオードを切り替えても良い。
【００７１】
ここで、固体撮像装置に複数の温度センサ８を設けることにより、固体撮像装置で温度のバラツキがある場合においても、温度測定精度を向上させることが可能となる。
【００７２】
図１４は、図１３の固体撮像装置の撮像動作および温度測定動作を示すタイミングチャートである。
図１４において、D/A変換回路を通常撮像動作（VREFキャリブレーション）で使用するＨ期間以外のすべての各Ｈ期間において温度測定として使用し、かつ、各H期間において使用温度ダイオードを切り替えて、１H毎に温度データStを出力する事ができる。
【００７３】
これにより、撮像動作に影響を与えることなく、基準電圧ＶＦのキャリブレーション動作および温度センサ８、２１による温度測定動作を１フレームごとに実行することができる。
【００７４】
（第３実施形態）
図１５は、第３実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
図１５において、この固体撮像装置では、図１の固体撮像装置の撮像部ＩＭ１および出力回路ＴＣ１の代わりに撮像部ＩＭ２および出力回路ＴＣ２が設けられている。撮像部ＩＭ２には、図１の補正用カラムＡＤＣ３−２の代わりに補正用カラムＡＤＣ３−２´が設けられている。
【００７５】
補正用カラムＡＤＣ３−２´には、補正用カラムＡＤＣ３−２にセレクタ２５が追加されている。セレクタ２５は、基準電圧ＶＦとダイオード電圧Ｖｔとを切り替えてコンパレータＣＰ２に出力する。
【００７６】
出力回路ＴＣ２からは出力回路ＴＣ１のコンパレータＣＰ１およびセレクタ１５が除去されている。そして、Ｄ／Ａ変換回路１４の出力はコンパレータＣＰ２に入力され、コンパレータＣＰ２の出力は逐次比較レジスタ１７に接続されている。
【００７７】
そして、セレクタ１３にてキャリブレーション用コードが選択されるとともに、セレクタ２５にて基準電圧ＶＦが選択された場合、キャリブレーション用コードがＤ／Ａ変換回路１４にてアナログ化されることで、キャリブレーション電圧Ｖｔに変換され、コンパレータＣＰ２に出力される。そして、コンパレータＣＰ２において、センサクロックＰＫに従ってキャリブレーション電圧Ｖｔと基準電圧ＶＦとが比較される。そして、補正用カラムＡＤＣ３−２´において、コンパレータＣＰ２の比較結果に基づいてキャリブレーション電圧Ｖｔがデジタル化され、センスアンプ１０を介してキャリブレーションデータＳｋとして出力される。
【００７８】
一方、セレクタ１３にて逐次比較レジスタ１７に保持された値が選択されるとともに、セレクタ２５にてダイオード電圧Ｖｔが選択された場合、逐次比較レジスタ１７に保持された値がＤ／Ａ変換回路１４にてアナログ化され、コンパレータＣＰ２に入力される。そして、コンパレータＣＰ２において、システムクロックＥＫに従ってＤ／Ａ変換回路１４の出力とダイオード電圧Ｖｔとが順次比較され、その比較結果が逐次比較レジスタ１７に順次保持されることで、ダイオード電圧Ｖｔがデジタル化され、インバータ１８を介して温度データＳｔとして出力される。
【００７９】
ここで、参照電圧発生部７、Ｄ／Ａ変換回路１４、コンパレータＣＰ２およびセレクタ１３、２５を撮像部ＩＭ２と出力回路ＴＣ２との間で共有させることにより、出力回路ＴＣ２の回路規模を低減しつつ、温度センサ８を固体撮像装置に搭載することが可能となる。
【００８０】
図１６は、図１５の出力回路ＴＣ２の詳細な構成例を示すブロック図である。
図１６において、セレクタ１３、２５、３１、３２には切替信号ＴＥＮが入力される。そして、セレクタ１３にてキャリブレーション用コードが選択されるとともに、セレクタ２５にて基準電圧ＶＦが選択された場合、セレクタ３１にてセンサ用タイミングジェネレータ５−１が選択され、セレクタ３２にて補正用カラムＡＤＣ３−２´のカウンタが選択される。
【００８１】
そして、キャリブレーション用コードがＤ／Ａ変換回路１４にてアナログ化されることで、キャリブレーション電圧Ｖｔに変換され、コンパレータＣＰ２に出力される。そして、スイッチＷ１〜Ｗ３が１水平期間ごとにオンされることでコンパレータＣＰ２の動作点が設定され、スイッチＷ１〜Ｗ３がオフされることにより、キャリブレーション電圧Ｖｔと基準電圧ＶＦとがコンパレータＣＰ２にて比較され、ラッチ回路ＬＨ２を介して補正用カラムＡＤＣ３−２´のカウンタに出力される。
【００８２】
一方、セレクタ１３にて逐次比較レジスタ１７に保持された値が選択されるとともに、セレクタ２５にてダイオード電圧Ｖｔが選択された場合、セレクタ３１にて温度測定回路用タイミングジェネレータ５−２が選択され、セレクタ３２にて逐次比較レジスタ１７が選択される。
【００８３】
そして、逐次比較レジスタ１７に保持された値がＤ／Ａ変換回路１４にてアナログ化され、コンパレータＣＰ２に入力される。そして、スイッチＷ１〜Ｗ３が温度計測ごとにオンされることでコンパレータＣＰ２の動作点が設定され、スイッチＷ１〜Ｗ３がオフされることにより、Ｄ／Ａ変換回路１４の出力とダイオード電圧ＶｔとがコンパレータＣＰ２にて比較され、ラッチ回路ＬＨ２を介して逐次比較レジスタ１７に出力される。
【００８４】
（第４実施形態）
一般的に、図６で示すように、スタンバイ状態となる時刻は決まっていず、ユーザーがカメラをsleep状態にした時刻からスタンバイ状態となる。その為、スタンバイ状態は1フレームの動作途中でスタンバイ状態となりうる事もありうる。
その為、例えば、Vblank中の1H期間をイネーブル信号と確保しても、図１７に示すように、Vblank中の温度測定の1H期間の途中でスタンバイ状態となる事もあり、その場合はイネーブル期間が最小変換clkサイクル数より短くなり、正確な温度測定が出来ない。
そこで、イネーブル信号を温度センサ回路部に入れる前に、図１７に示す様にラッチ回路を挿入し、必ず最小変換clkサイクル期間分はイネーブル信号を保持する様に、つまり、どんなに短いイネーブル信号が入ってきても、必ず1回は温度計測ができる様にＥＮパルスを生成した場合を示す。
図１８は、第４実施形態に係る固体撮像装置に適用される内部イネーブル信号ＴＥＳの発生回路を示す図である。
図１８において、ＮＡＮＤ回路Ｎ４、Ｎ５の一方の出力はＮＡＮＤ回路Ｎ４、Ｎ５の他方の入力に接続されている。ＮＡＮＤ回路Ｎ４の他方の入力には切替反転信号ＴＥＮＢが入力され、ＮＡＮＤ回路Ｎ５の他方の入力にはリセット信号ＲＳＢが入力される。なお、切替反転信号ＴＥＮＢは切替信号ＴＥＮを反転させた信号である。ＮＡＮＤ回路Ｎ４の出力はフリップフロップＮ６の入力に接続されている。フリップフロップＮ６のクロック端子にはシステムクロックＥＫが入力される。温度測定回路部３４には内部イネーブル信号ＴＥＳが入力される。
【００８５】
そして、温度測定回路部３４は内部イネーブル信号ＴＥＳがハイレベルの時に温度測定動作を行うことができる。
【００８６】
図１９は、図１８の内部イネーブル信号ＴＥＳを用いた時の温度測定動作を示すタイミングチャートである。
図１９において、切替信号ＴＥＮが立ち上がると、内部イネーブル信号ＴＥＳが立ち上がる。そして、温度測定回路部３４において、内部イネーブル信号ＴＥＳが立ち上がることで温度測定動作が行われ、温度データＳｔが出力されるとともに、リセット信号ＲＳＴが発行され、内部イネーブル信号ＴＥＳが立ち下がる。
【００８７】
これにより、１フレームの動作途中でスタンバイ状態となった場合などにおいて、切替信号ＴＥＮのハイレベル期間が１回の温度測定動作に必要な最小変換クロック数の入力期間よりも短い場合においても、１回の温度測定動作に必要な期間を確保することができ、温度測定精度を確保することができる。
【００８８】
（第５実施形態）
図２０は、第５実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
図２０において、この固体撮像装置には、撮像部ＩＭ３および温度センサ８が設けられている。撮像部ＩＭ３には、画素アレイ部１、垂直レジスタ２、画像用カラムＡＤＣ３−１、補正用カラムＡＤＣ３−２、水平レジスタ４、センサ用タイミングジェネレータ５−１、基準電圧発生部６、ドライバ９、センスアンプ１０、負荷回路１１、キャリブレーションレジスタ１２、Ｄ／Ａ変換回路１４およびセレクタ４１が設けられている。
【００８９】
セレクタ４１には、切替信号ＴＥＮが入力される。そして、セレクタ４１は、キャリブレーション電圧Ｖｋとダイオード電圧Ｖｔとを切り替えて補正用カラムＡＤＣ３−２出力する。
【００９０】
そして、セレクタ４１にてキャリブレーション電圧Ｖｋが選択された場合、キャリブレーション電圧Ｖｋが補正用カラムＡＤＣ３−２に出力される。そして、補正用カラムＡＤＣ３−２において、キャリブレーション電圧Ｖｔと基準電圧ＶＦとの比較結果に基づいてキャリブレーション電圧Ｖｔがデジタル化され、センスアンプ１０を介してキャリブレーションデータＳｋとして出力される。
【００９１】
一方、セレクタ４１にてダイオード電圧Ｖｔが選択された場合、ダイオード電圧Ｖｔが補正用カラムＡＤＣ３−２に出力される。そして、補正用カラムＡＤＣ３−２において、ダイオード電圧Ｖｔと基準電圧ＶＦとの比較結果に基づいてダイオード電圧Ｖｔがデジタル化され、センスアンプ１０を介して温度データＳｔとして出力される。なお、温度データＳｔは１フレーム期間内に最低１回は出力させることができる。また、温度データＳｔの出力端子は、キャリブレーションデータＳｋおよび画素データＳｇの出力端子と共有化することができる。
【００９２】
ここで、ダイオード電圧Ｖｔを補正用カラムＡＤＣ３−２にて温度データＳｔに変換させることにより、温度計測に固有の出力回路を設ける必要がなくなり、回路規模を低減しつつ、温度センサ８を固体撮像装置に搭載することが可能となる。
【００９３】
図２１は、図２０の固体撮像装置の温度測定動作を示すタイミングチャートである。
図２１において、パワーダウン信号ＳＬＰがハイレベルの時は、センサクロックＰＫが動作され、撮像動作が行われる。この場合、垂直ブランキング期間ＢＨでは、切替信号ＴＥＮがハイレベルになり、セレクタ４１にてダイオード電圧Ｖｔが選択される。このため、ダイオード電圧Ｖｔが補正用カラムＡＤＣ３−２に出力され、１水平期間ごとに温度データＳｔが出力される。
【００９４】
一方、パワーダウン信号ＳＬＰがロウレベルの時は、センサクロックＰＫが停止される。このため、撮像動作および温度計測動作が停止され、画素データＳｇおよび温度データＳｔの出力が停止される。
【００９５】
図２２は、図２０の固体撮像装置の温度測定部の詳細な構成例を示すブロック図である。
図２２において、セレクタ４１にてキャリブレーション電圧Ｖｋが選択された場合、キャリブレーション電圧ＶｔがコンパレータＣＰ２に出力される。そして、スイッチＷ１〜Ｗ３が１水平期間ごとにオンされることでコンパレータＣＰ２の動作点が設定され、スイッチＷ１〜Ｗ３がオフされることにより、キャリブレーション電圧Ｖｔと基準電圧ＶＦとがコンパレータＣＰ２にて比較され、ラッチ回路ＬＨ２を介して補正用カラムＡＤＣ３−２のカウンタに出力される。
【００９６】
一方、セレクタ４１にてダイオード電圧Ｖｔが選択された場合、ダイオード電圧ＶｔがコンパレータＣＰ２に出力される。そして、スイッチＷ１〜Ｗ３が温度計測ごとにオンされることでコンパレータＣＰ２の動作点が設定され、スイッチＷ１〜Ｗ３がオフされることにより、ダイオード電圧Ｖｔと基準電圧ＶＦとがコンパレータＣＰ２にて比較され、ラッチ回路ＬＨ２を介して補正用カラムＡＤＣ３−２のカウンタに出力される。
【００９７】
図２３は、図２０の画素信号Ｓｇおよび温度信号Ｓｔの転送方法の一例を示すブロック図である。
図２３において、この固体撮像装置では、図２０の固体撮像装置に対し画素データＳｇおよび温度データＳｔを転送する水平転送バスＢＳが複数本設けられている。なお、図２３の例では、水平転送バスＢＳが４本設けられている場合を示した。そして、水平転送バスＢＳを介して画素データＳｇおよび温度データＳｔを４個ずつ並列に転送することができる。なお、水平転送バスＢＳが４個の場合、画像用カラムＡＤＣ３−１および補正用カラムＡＤＣ３−２の個数は４の倍数になるように設定することが好ましい。
【００９８】
ここで、水平転送バスＢＳを複数本設けることにより、画素データＳｇおよび温度データＳｔの転送時間を短くすることができ、温度データＳｔを用いた画素データＳｇの補正処理を高速化することができる。
【００９９】
図２４は、図２０の温度測定動作およびキャリブレーション動作を示すタイミングチャートである。
図２４において、１垂直期間（１フレーム期間）には、キャリブレーション期間、撮像期間および温度測定期間が設定されている。そして、温度測定期間におけるリセット期間ではマスク信号ＭＥＮがハイレベルとなり、温度測定期間におけるリセット期間では、ランプ波Ｖｆ１が生成されないようにして補正用カラムＡＤＣ３−２でのＡＤ変換動作が停止される。
【０１００】
これにより、キャリブレーション動作と温度測定動作とで補正用カラムＡＤＣ３−２を共用した場合においても、キャリブレーション動作でのＣＤＳ処理を可能としつつ、温度測定動作でのＣＤＳ処理を伴うことなくＡ／Ｄ変換を実現することができる。
【０１０１】
図２５は、図２０の固体撮像装置の画素ＰＣの画素電圧Ｖｓの読み出し時および温度センサ８のダイオード電圧Ｖｔの読み出し時におけるアナログゲインの変更方法を示すタイミングチャートである。
図２５において、１垂直期間（１フレーム期間）の垂直ブランク期間には温度測定期間ＴＨが設定されている。
【０１０２】
図４のダイオードＤを１段使用した場合、図１１に示すように、は最大０．８Ｖ程度の出力がある。このため、温度測定期間ＴＨでは、ランプ波Ｖｆ２の振幅を０．８Ｖ程度に設定することができる。また、温度測定期間ＴＨにおけるリセット期間ではランプ波Ｖｆ１をマスクすることにより、温度測定動作でのＣＤＳ処理を伴うことなくＡ／Ｄ変換を実現することができる。
【０１０３】
一方、撮像動作時には、ランプ波Ｖｆ１、Ｖｆ２の傾きを可変とすることにより、フォトダイオードＰＤへの入射光量に応じてアナログゲインを設定することができる。
【０１０４】
（第６実施形態）
図２６は、第６実施形態に係る固体撮像装置の温度測定部の詳細な構成例を示すブロック図である。
図２６において、シフトレジスタ５１には、基準電圧ＶＦに対応した基準電圧用コードを格納することができる。セレクタ５２は、シフトレジスタ５１に格納された基準電圧用コードと、キャリブレーションレジスタ１２に格納されたキャリブレーション用コードとを切り替えてＤ／Ａ変換回路１４に出力することができる。セレクタ５３は、基準電圧ＶＦとダイオード電圧Ｖｔとを切り替えてコンパレータＣＰ２に出力することができる。セレクタ５２、５３には切替信号ＴＥＮが入力される。
【０１０５】
そして、セレクタ５２にてキャリブレーション用コードが選択された場合、セレクタ５３にて基準電圧ＶＦが選択される。そして、キャリブレーション用コードがＤ／Ａ変換回路１４にてアナログ化されることで、キャリブレーション電圧Ｖｔに変換され、コンパレータＣＰ２に出力される。そして、スイッチＷ１〜Ｗ３が１水平期間ごとにオンされることでコンパレータＣＰ２の動作点が設定され、スイッチＷ１〜Ｗ３がオフされることにより、キャリブレーション電圧Ｖｔと基準電圧ＶＦとがコンパレータＣＰ２にて比較され、ラッチ回路ＬＨ２を介して補正用カラムＡＤＣ３−２のカウンタに出力される。
【０１０６】
一方、セレクタ５２にて基準電圧用コードが選択された場合、セレクタ５３にてダイオード電圧Ｖｔが選択される。そして、基準電圧用コードがＤ／Ａ変換回路１４にてアナログ化されることで、基準電圧ＶＦが生成され、コンパレータＣＰ２に入力される。そして、スイッチＷ１〜Ｗ３が温度計測ごとにオンされることでコンパレータＣＰ２の動作点が設定され、スイッチＷ１〜Ｗ３がオフされることにより、基準電圧ＶＦとダイオード電圧ＶｔとがコンパレータＣＰ２にて比較され、ラッチ回路ＬＨ２を介して逐次比較レジスタ１７に出力される。
【０１０７】
ここで、Ｄ／Ａ変換回路１４にて基準電圧用コードをアナログ化して温度計測動作時の基準電圧ＶＦを生成することにより、撮像動作時から温度計測動作時への切替時に基準電圧発生部６から出力される基準電圧ＶＦを変化させる必要がなくなり、１フレーム期間中のアナログゲインを一定に維持することができる。
【０１０８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０９】
ＰＣ  画素、Ｔａ  行選択トランジスタ、Ｔｂ  増幅トランジスタ、Ｔｃ  リセットトランジスタ、Ｔｄ  読み出しトランジスタ、ＰＤ  フォトダイオード、ＦＤ  フローティングディフュージョン、１  画素アレイ部、２  垂直レジスタ、３−１  画像用カラムＡＤＣ、３−２  補正用カラムＡＤＣ、４  水平レジスタ、５−１  センサ用タイミングジェネレータ、５−２  温度測定回路用タイミングジェネレータ、６  基準電圧発生部、７  参照電圧発生部、８、２１  温度センサ、９  ドライバ、１０  センスアンプ、１１  負荷回路、１２  キャリブレーションレジスタ、１３、１５、２２、２３、２５、３１、３２、４１、４２、５２、５３  セレクタ、１４  Ｄ／Ａ変換回路、ＣＰ１〜ＣＰ３、ＰＡ  コンパレータ、１７  逐次比較レジスタ、１８、Ｖ  インバータ、ＩＭ１〜ＩＭ３  撮像部、ＴＣ１、ＴＣ２  出力回路、Ｄ、Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード、Ｇ、Ｇ１〜Ｇ６  電流源、ＢＳ  水平転送バス、Ｃ１  コンデンサ、ＵＤ  アップダウンカウンタ、Ｎ１  論理積回路、Ｎ２、Ｎ３  論理和回路、ＬＨ１、ＬＨ２  ラッチ回路、Ｗ１〜Ｗ６  スイッチ、３４  温度測定回路部、Ｎ４、Ｎ５  ＮＡＮＤ回路、Ｎ６  フリップフロップ、５１  シフトレジスタ、６１  レンズ光学系、６２  イメージセンサ、６３  温度センサ、６４  画像処理部、６５  補正処理部
【図１】
0005524101.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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