JP2002151675A - 固体撮像装置およびその駆動方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその駆動方法Info
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- JP2002151675A JP2002151675A JP2000347539A JP2000347539A JP2002151675A JP 2002151675 A JP2002151675 A JP 2002151675A JP 2000347539 A JP2000347539 A JP 2000347539A JP 2000347539 A JP2000347539 A JP 2000347539A JP 2002151675 A JP2002151675 A JP 2002151675A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のオートフォーカス用に使用される固体
撮像装置の駆動方法においては、有効画素とモニタ用画
素の電荷検出部が別々に設けられており、さらに電荷検
出部では、リセットドレイン、リセットゲート及びリセ
ットトランジスタのドレイン等が昇圧回路により昇圧さ
れて駆動されている。このため、消費電流が大きいとい
う問題があった。 【解決手段】 本発明では、オートフォーカスに用いら
れる固体撮像装置において、有効画素及びモニタ用画素
の電荷検出部を共通にすることにより、消費電流を少な
くすることができる。
撮像装置の駆動方法においては、有効画素とモニタ用画
素の電荷検出部が別々に設けられており、さらに電荷検
出部では、リセットドレイン、リセットゲート及びリセ
ットトランジスタのドレイン等が昇圧回路により昇圧さ
れて駆動されている。このため、消費電流が大きいとい
う問題があった。 【解決手段】 本発明では、オートフォーカスに用いら
れる固体撮像装置において、有効画素及びモニタ用画素
の電荷検出部を共通にすることにより、消費電流を少な
くすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明はオートフォーカス
に用いられる固体撮像装置およびその駆動方法に関する
ものである。
に用いられる固体撮像装置およびその駆動方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】 従来からカメラ等に用いられるオート
フォーカス用の固体撮像装置では、モニタ用画素で変換
された電荷が所定の閾値に達したのをモニタ用画素の電
荷検出部で監視して、有効画素で光を電荷に変換する時
間（積分時間）を設定している。有効画素からの電荷は
有効画素の電荷検出部で検出され、その電荷信号を使い
フォーカスの設定が行われている。
フォーカス用の固体撮像装置では、モニタ用画素で変換
された電荷が所定の閾値に達したのをモニタ用画素の電
荷検出部で監視して、有効画素で光を電荷に変換する時
間（積分時間）を設定している。有効画素からの電荷は
有効画素の電荷検出部で検出され、その電荷信号を使い
フォーカスの設定が行われている。
【０００３】従来のオートフォーカスに使用される固体
撮像装置の配置関係及び出力波形を図５乃至図７に示
す。図５に示すとおり、有効画素１５は複数個設けられ
ており、列状に配置されている。有効画素１５列に並ん
で蓄積電極１６、積分クリアゲート２０及びシフト電極
１７が画素に対応して複数個設けられており、同じく列
状に配置されている。更にシフト電極１７側には、ＣＣ
Ｄレジスタ１９が列状に設けられており、ＣＣＤレジス
タ１９の端部には、電荷検出部１８が設けられている。
有効画素１５列を間に介してＣＣＤレジスタ１９とは反
対側には、モニタ用画素１４が配置されている。モニタ
用画素１４の端部にはモニタ用電荷検出部１３が設けら
れている。
撮像装置の配置関係及び出力波形を図５乃至図７に示
す。図５に示すとおり、有効画素１５は複数個設けられ
ており、列状に配置されている。有効画素１５列に並ん
で蓄積電極１６、積分クリアゲート２０及びシフト電極
１７が画素に対応して複数個設けられており、同じく列
状に配置されている。更にシフト電極１７側には、ＣＣ
Ｄレジスタ１９が列状に設けられており、ＣＣＤレジス
タ１９の端部には、電荷検出部１８が設けられている。
有効画素１５列を間に介してＣＣＤレジスタ１９とは反
対側には、モニタ用画素１４が配置されている。モニタ
用画素１４の端部にはモニタ用電荷検出部１３が設けら
れている。
【０００４】ここで有効画素１５は光電変換素子からな
っており、有効画素１５で光電変換された電荷は蓄積電
極１６部に蓄積され、シフト電極１７を制御することに
より、ＣＣＤレジスタ１９に移送される。ＣＣＤレジス
タ１９では、転送パルス（図示せず）を与えることによ
り、移送された電荷を水平方向に転送し電荷検出部１８
から検出信号として取り出している。
っており、有効画素１５で光電変換された電荷は蓄積電
極１６部に蓄積され、シフト電極１７を制御することに
より、ＣＣＤレジスタ１９に移送される。ＣＣＤレジス
タ１９では、転送パルス（図示せず）を与えることによ
り、移送された電荷を水平方向に転送し電荷検出部１８
から検出信号として取り出している。
【０００５】ここでモニタ用画素１４は、同様に光電変
換素子からなっており、モニタ用画素１４で光電変換さ
れた電荷は直接、電荷検出部１３から検出信号として取
り出される。その検出信号は、有効画素１５で光を電荷
に変換する時間（積分時間）の終了を設定するために使
用している。
換素子からなっており、モニタ用画素１４で光電変換さ
れた電荷は直接、電荷検出部１３から検出信号として取
り出される。その検出信号は、有効画素１５で光を電荷
に変換する時間（積分時間）の終了を設定するために使
用している。
【０００６】図６は図５の構成を用いたＰＡＳＳＩＶＥ
方式のオートフォーカス機構の一例を示すものである。
ＰＡＳＳＩＶＥ方式では、フォーカシングレンズ（図示
せず）を通して入射する２つの被写体光束を受光画素に
結像させる。合焦状態（ピントが合っている状態）の場
合には、２つの被写体像の像間隔は所定の値になる。こ
の像間隔の変化量を検出することでデフォーカス量（ピ
ントずれ量）を求めることができる。ここでは有効画素
１５ａ、ｂは左右に間隔を持って配置されており、２つ
の被写体像が有効画素１５ａ、ｂで各々受光される。こ
こで積分クリアゲート２０は余分な電荷信号を排出する
ために設けられている。また、図中の破線は画素列の省
略を示すものであり、実際は破線部分にも画素が存在
し、これに沿って、モニタ用画素１４ａ、ｂ、各ゲート
１６、２０、１７、ＣＣＤシフトレジスタ１９も延在し
て設けられている。
方式のオートフォーカス機構の一例を示すものである。
ＰＡＳＳＩＶＥ方式では、フォーカシングレンズ（図示
せず）を通して入射する２つの被写体光束を受光画素に
結像させる。合焦状態（ピントが合っている状態）の場
合には、２つの被写体像の像間隔は所定の値になる。こ
の像間隔の変化量を検出することでデフォーカス量（ピ
ントずれ量）を求めることができる。ここでは有効画素
１５ａ、ｂは左右に間隔を持って配置されており、２つ
の被写体像が有効画素１５ａ、ｂで各々受光される。こ
こで積分クリアゲート２０は余分な電荷信号を排出する
ために設けられている。また、図中の破線は画素列の省
略を示すものであり、実際は破線部分にも画素が存在
し、これに沿って、モニタ用画素１４ａ、ｂ、各ゲート
１６、２０、１７、ＣＣＤシフトレジスタ１９も延在し
て設けられている。
【０００７】また図７は従来の固体撮像装置の信号出力
波形の一例を示すものである。通常モニタ用画素１４の
信号電荷は、電荷検出部１３で電圧信号に変換されてお
り、この電圧信号出力波形の立ち上がり部分のある所定
値を閾値電圧として設定し（図示せず）、閾値電圧を超
えたときを有効画素１５で光を電荷に変換する時間（積
分時間）の終了として設定している。有効画素では、積
分時間中に電荷を蓄積部に貯えておく。モニタ用画素１
４の検出信号の監視制御は、電荷検出部から外部のコン
トロール部（図示せず）で行っており、また、この情報
をコントロール部が受信し、蓄積部に伝えることで有効
画素１５の積分時間を終了させている。
波形の一例を示すものである。通常モニタ用画素１４の
信号電荷は、電荷検出部１３で電圧信号に変換されてお
り、この電圧信号出力波形の立ち上がり部分のある所定
値を閾値電圧として設定し（図示せず）、閾値電圧を超
えたときを有効画素１５で光を電荷に変換する時間（積
分時間）の終了として設定している。有効画素では、積
分時間中に電荷を蓄積部に貯えておく。モニタ用画素１
４の検出信号の監視制御は、電荷検出部から外部のコン
トロール部（図示せず）で行っており、また、この情報
をコントロール部が受信し、蓄積部に伝えることで有効
画素１５の積分時間を終了させている。
【０００８】従来のオートフォーカス用に使用される固
体撮像装置では、図５及び図６に示すとおり、有効画素
とモニタ用画素の電荷検出部１３、１８が別々に設けら
れている。電荷検出部の配置を図４に示す。ここで図４
は後述する本願発明の電荷検出部の配置であるが、基本
的な回路構成が同じであり、共通の図面を用い、符号を
共通として兼用することとする。
体撮像装置では、図５及び図６に示すとおり、有効画素
とモニタ用画素の電荷検出部１３、１８が別々に設けら
れている。電荷検出部の配置を図４に示す。ここで図４
は後述する本願発明の電荷検出部の配置であるが、基本
的な回路構成が同じであり、共通の図面を用い、符号を
共通として兼用することとする。
【０００９】電荷検出部の一部は例えばＮ型半導体基板
２４上に設けられている。Ｎ型半導体基板２４上には、
Ｐ型ウェル層２３が設けられており、ＣＣＤシフトレジ
スタを形成する基板表面にＮ型層２２が設けられてい
る。Ｎ型層２２上には、絶縁膜２５を介して転送電極２
１ａ、２１ｂが設けられており、この転送電極２１ａ、
２１ｂに２相のクロックパルス（φ１、φ２）を与える
ことにより信号電荷が転送される。Ｎ型層２２の端部上
には絶縁膜２５を介して出力ゲート電極１１が設けられ
ている。出力ゲート電極１１に隣接して浮遊拡散層１０
がＮ型半導体基板２４表面に設けられており、浮遊拡散
層１０は、出力回路７及びリセットトランジスタ６に接
続されている。浮遊拡散層１０に隣接してリセットゲー
ト電極９が絶縁膜２５上に設けられており、リセットト
ランジスタ６のゲートに接続されている。リセットゲー
ト電極９に隣接してリセットドレイン層８がＮ型半導体
基板２４表面に設けられている。ここで出力回路７は電
荷検出部の一部であり、通常はソースフォロア回路（図
示せず）で構成されている。
２４上に設けられている。Ｎ型半導体基板２４上には、
Ｐ型ウェル層２３が設けられており、ＣＣＤシフトレジ
スタを形成する基板表面にＮ型層２２が設けられてい
る。Ｎ型層２２上には、絶縁膜２５を介して転送電極２
１ａ、２１ｂが設けられており、この転送電極２１ａ、
２１ｂに２相のクロックパルス（φ１、φ２）を与える
ことにより信号電荷が転送される。Ｎ型層２２の端部上
には絶縁膜２５を介して出力ゲート電極１１が設けられ
ている。出力ゲート電極１１に隣接して浮遊拡散層１０
がＮ型半導体基板２４表面に設けられており、浮遊拡散
層１０は、出力回路７及びリセットトランジスタ６に接
続されている。浮遊拡散層１０に隣接してリセットゲー
ト電極９が絶縁膜２５上に設けられており、リセットト
ランジスタ６のゲートに接続されている。リセットゲー
ト電極９に隣接してリセットドレイン層８がＮ型半導体
基板２４表面に設けられている。ここで出力回路７は電
荷検出部の一部であり、通常はソースフォロア回路（図
示せず）で構成されている。
【００１０】電荷検出部では通常、リセットドレイン層
８、リセットゲート電極９及びリセットトランジスタ６
のドレインを昇圧回路（図示せず）により昇圧すること
により駆動させている。尚、従来のモニタ用画素の電荷
検出部は、画素が１画素であることから直接検出部に接
続させており、基本的にＣＣＤシフトレジスタがないだ
けであり、電荷検出部の回路構成は同じである。
８、リセットゲート電極９及びリセットトランジスタ６
のドレインを昇圧回路（図示せず）により昇圧すること
により駆動させている。尚、従来のモニタ用画素の電荷
検出部は、画素が１画素であることから直接検出部に接
続させており、基本的にＣＣＤシフトレジスタがないだ
けであり、電荷検出部の回路構成は同じである。
【００１１】従来のオートフォーカス用に使用される固
体撮像装置では、有効画素とモニタ用画素の電荷検出部
１３、１８がそれぞれ個別に設けられていることによ
り、昇圧回路（図示せず）がそれぞれ必要であり、電荷
検出部での消費電流が大きいという問題があった。従来
においては有効画素とモニタ用画素での信号電荷の使用
目的が異なることや、低消費電流化が特に要求されてい
なかったため、電荷検出部を個別に設けることとしてい
た。
体撮像装置では、有効画素とモニタ用画素の電荷検出部
１３、１８がそれぞれ個別に設けられていることによ
り、昇圧回路（図示せず）がそれぞれ必要であり、電荷
検出部での消費電流が大きいという問題があった。従来
においては有効画素とモニタ用画素での信号電荷の使用
目的が異なることや、低消費電流化が特に要求されてい
なかったため、電荷検出部を個別に設けることとしてい
た。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】 従来のオートフォー
カス用に使用される固体撮像装置の駆動方法において
は、有効画素とモニタ用画素の電荷検出部が別々に設け
られており、さらに電荷検出部では、リセットドレイン
電極、リセットゲート電極及びリセットトランジスタの
ドレイン等が昇圧回路により昇圧されて駆動されてい
る。このため、消費電流が大きいという問題があった。
カス用に使用される固体撮像装置の駆動方法において
は、有効画素とモニタ用画素の電荷検出部が別々に設け
られており、さらに電荷検出部では、リセットドレイン
電極、リセットゲート電極及びリセットトランジスタの
ドレイン等が昇圧回路により昇圧されて駆動されてい
る。このため、消費電流が大きいという問題があった。
【００１３】本発明の目的は、上記問題を解決し消費電
流の少ないオートフォーカス用の固体撮像装置を提供す
ることにある。
流の少ないオートフォーカス用の固体撮像装置を提供す
ることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するた
めに、本発明は有効画素及びモニタ用画素が設けられた
画素列と、前記有効画素及び前記モニタ用画素からの電
荷が移送される転送レジスタと、前記転送レジスタへの
電荷の移送を制御する前記有効画素及び前記モニタ用画
素用のシフト電極と、前記転送レジスタで転送された電
荷が出力される電荷検出部とを具備したことを提供す
る。
めに、本発明は有効画素及びモニタ用画素が設けられた
画素列と、前記有効画素及び前記モニタ用画素からの電
荷が移送される転送レジスタと、前記転送レジスタへの
電荷の移送を制御する前記有効画素及び前記モニタ用画
素用のシフト電極と、前記転送レジスタで転送された電
荷が出力される電荷検出部とを具備したことを提供す
る。
【００１５】また、本発明は、有効画素及びモニタ用画
素が設けられた画素列において光を電荷に変換する第１
のステップと、前記モニタ用画素のみ電荷を転送レジス
タへ移送し、前記有効画素の電荷を蓄積部に蓄積する第
２のステップと、前記モニタ用画素の電荷を前記転送レ
ジスタで転送し、電荷検出部へ出力する第３のステップ
と、前記蓄積部への前記有効画素の電荷の蓄積を終了
し、前記有効画素の電荷を前記転送レジスタへ移送する
第４のステップと、前記有効画素の電荷を前記転送レジ
スタで転送し、前記電荷検出部へ出力する第５のステッ
プとを具備したことを提供する。
素が設けられた画素列において光を電荷に変換する第１
のステップと、前記モニタ用画素のみ電荷を転送レジス
タへ移送し、前記有効画素の電荷を蓄積部に蓄積する第
２のステップと、前記モニタ用画素の電荷を前記転送レ
ジスタで転送し、電荷検出部へ出力する第３のステップ
と、前記蓄積部への前記有効画素の電荷の蓄積を終了
し、前記有効画素の電荷を前記転送レジスタへ移送する
第４のステップと、前記有効画素の電荷を前記転送レジ
スタで転送し、前記電荷検出部へ出力する第５のステッ
プとを具備したことを提供する。
【００１６】また、本発明は、前記モニタ用画素の電荷
を前記電荷検出部で電圧変換させ、その電圧が所定の閾
値電圧に達したときに、前記蓄積部への前記有効画素の
電荷の蓄積を終了させることを提供する。
を前記電荷検出部で電圧変換させ、その電圧が所定の閾
値電圧に達したときに、前記蓄積部への前記有効画素の
電荷の蓄積を終了させることを提供する。
【００１７】また、本発明は、前記画素列は、前記有効
画素及び前記モニタ用画素が交互に配置されることを提
供する。
画素及び前記モニタ用画素が交互に配置されることを提
供する。
【００１８】また、本発明は，前記有効画素の電荷及び
前記モニタ画素の電荷は共通の前記転送レジスタで転送
され、かつ共通の前記電荷検出部で検出されることを提
供する。
前記モニタ画素の電荷は共通の前記転送レジスタで転送
され、かつ共通の前記電荷検出部で検出されることを提
供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】 以下、図面を参照し本発明の実
施例について説明する。
施例について説明する。
【００２０】本発明のカメラ等に用いられるオートフォ
ーカス用の固体撮像装置の配置関係及び出力波形を図１
乃至図４に示す。図１に示すとおり、画素は有効画素１
ａ及びモニタ用画素１ｂを交互に並べて複数個設けられ
ており、列状に配置されている。ここでは有効画素１ａ
は図面左方向から奇数番目に設けられ、モニタ用画素１
ｂは偶数番目に設けられている。もちろん有効画素１ａ
が偶数番目、モニタ用画素１ｂが奇数番目でもかまわな
いし、画素の数が図面以上の列状に配列される場合でも
かまわない。またモニタ用画素１ｂの面積の大きさは有
効画素１ａの面積よりも小さく設定されている。画素１
ａ、１ｂ列に並んで蓄積電極３ａ、３ｂ、積分クリアゲ
ート１２ａ、１２ｂ及びシフト電極４ａ、４ｂが画素１
ａ、１ｂに対応して複数個設けられており、同じく列状
に配置されている。ここでは有効画素１ａに蓄積電極３
ａ、シフト電極４ａが対応し、モニタ用画素１ｂに蓄積
電極３ｂ、シフト電極４ｂが対応している。シフト電極
４ａ、４ｂ側には、ＣＣＤレジスタ５が列状に設けられ
ており、ＣＣＤレジスタ５の端部には、電荷検出部２が
設けられている。本発明のオートフォーカス用に使用さ
れる固体撮像装置では、図１に示すとおり、有効画素と
モニタ用画素の電荷検出部は共通として設けられてい
る。
ーカス用の固体撮像装置の配置関係及び出力波形を図１
乃至図４に示す。図１に示すとおり、画素は有効画素１
ａ及びモニタ用画素１ｂを交互に並べて複数個設けられ
ており、列状に配置されている。ここでは有効画素１ａ
は図面左方向から奇数番目に設けられ、モニタ用画素１
ｂは偶数番目に設けられている。もちろん有効画素１ａ
が偶数番目、モニタ用画素１ｂが奇数番目でもかまわな
いし、画素の数が図面以上の列状に配列される場合でも
かまわない。またモニタ用画素１ｂの面積の大きさは有
効画素１ａの面積よりも小さく設定されている。画素１
ａ、１ｂ列に並んで蓄積電極３ａ、３ｂ、積分クリアゲ
ート１２ａ、１２ｂ及びシフト電極４ａ、４ｂが画素１
ａ、１ｂに対応して複数個設けられており、同じく列状
に配置されている。ここでは有効画素１ａに蓄積電極３
ａ、シフト電極４ａが対応し、モニタ用画素１ｂに蓄積
電極３ｂ、シフト電極４ｂが対応している。シフト電極
４ａ、４ｂ側には、ＣＣＤレジスタ５が列状に設けられ
ており、ＣＣＤレジスタ５の端部には、電荷検出部２が
設けられている。本発明のオートフォーカス用に使用さ
れる固体撮像装置では、図１に示すとおり、有効画素と
モニタ用画素の電荷検出部は共通として設けられてい
る。
【００２１】ここで有効画素１ａは光電変換素子からな
っており、有効画素１ａで光電変換された電荷は蓄積電
極３ａ部に蓄積され、シフト電極４ａを制御することに
より、ＣＣＤレジスタ５に移送される。ＣＣＤレジスタ
５では、転送パルス（図示せず）を与えることにより、
移送された電荷を水平方向に転送し電荷検出部２から検
出信号として取り出している。
っており、有効画素１ａで光電変換された電荷は蓄積電
極３ａ部に蓄積され、シフト電極４ａを制御することに
より、ＣＣＤレジスタ５に移送される。ＣＣＤレジスタ
５では、転送パルス（図示せず）を与えることにより、
移送された電荷を水平方向に転送し電荷検出部２から検
出信号として取り出している。
【００２２】ここでモニタ用画素１ｂは、同様に光電変
換素子からなっており、モニタ用画素１ｂで光電変換さ
れた電荷は蓄積部で貯めることなく、蓄積電極３ｂ部、
シフト電極４ｂを通じて、直接ＣＣＤレジスタ５に移送
される。ＣＣＤレジスタ５では、転送パルス（図示せ
ず）を与えることにより、移送された電荷を水平方向に
転送し電荷検出部２から検出信号として取り出してい
る。モニタ用画素１ｂの検出信号は、有効画素１ａで光
を電荷に変換する時間（積分時間）の終了を設定するた
めに使用している。
換素子からなっており、モニタ用画素１ｂで光電変換さ
れた電荷は蓄積部で貯めることなく、蓄積電極３ｂ部、
シフト電極４ｂを通じて、直接ＣＣＤレジスタ５に移送
される。ＣＣＤレジスタ５では、転送パルス（図示せ
ず）を与えることにより、移送された電荷を水平方向に
転送し電荷検出部２から検出信号として取り出してい
る。モニタ用画素１ｂの検出信号は、有効画素１ａで光
を電荷に変換する時間（積分時間）の終了を設定するた
めに使用している。
【００２３】有効画素１ａ及びモニタ用画素１ｂにおい
ては、各々光を電荷に変換させているが、有効画素１ａ
から変換された電荷を蓄積部に貯めている間（積分時
間）に、モニタ用画素１ｂからの電荷は、蓄積部で貯め
ることなく、蓄積電極３ｂ部、シフト電極４ｂを通じて
ＣＣＤレジスタ５に移送される。モニタ用画素１ｂは所
定の時間で変換を終了させ、ＣＣＤシフトレジスタ５に
転送パルス（図示せず）を与えることにより、モニタ用
画素検出信号が電荷検出部２から出力される。この間は
有効画素１ａでは積分時間が継続されている。
ては、各々光を電荷に変換させているが、有効画素１ａ
から変換された電荷を蓄積部に貯めている間（積分時
間）に、モニタ用画素１ｂからの電荷は、蓄積部で貯め
ることなく、蓄積電極３ｂ部、シフト電極４ｂを通じて
ＣＣＤレジスタ５に移送される。モニタ用画素１ｂは所
定の時間で変換を終了させ、ＣＣＤシフトレジスタ５に
転送パルス（図示せず）を与えることにより、モニタ用
画素検出信号が電荷検出部２から出力される。この間は
有効画素１ａでは積分時間が継続されている。
【００２４】図２は図１の構成を用いたＰＡＳＳＩＶＥ
方式のオートフォーカス機構の一例を示すものである。
ＰＡＳＳＩＶＥ方式では、フォーカシングレンズ（図示
せず）を通して入射する２つの被写体光束を受光画素に
結像させる。合焦状態（ピントが合っている状態）の場
合には、２つの被写体像の像間隔は所定の値になる。こ
の像間隔の変化量を検出することでデフォーカス量（ピ
ントずれ量）を求めることができる。ここでは画素列２
６ａ、２６ｂは左右に間隔を持って配置されており、２
つの被写体像が画素列２６ａ、２６ｂで各々受光され
る。ここで積分クリアゲート１２は余分な電荷信号を排
出するために設けられている。また、図中の破線は画素
列の省略を示すものであり、実際は破線部分にも画素が
存在し、ここでは、有効画素１ａ，モニタ用画素１ｂが
交互に配列され、また、これに沿って各ゲート３、２
７、４、ＣＣＤシフトレジスタ５も延在して設けられて
いる。ＣＣＤシフトレジスタ５は１列のレジスタとし、
また電荷検出部２も１つとし、画素列２６ａ、２６ｂに
共通として設ける。また、有効画素１ａ、モニタ用画素
１ｂもともに、ＣＣＤレジスタ５、電荷検出部２は共通
となる。
方式のオートフォーカス機構の一例を示すものである。
ＰＡＳＳＩＶＥ方式では、フォーカシングレンズ（図示
せず）を通して入射する２つの被写体光束を受光画素に
結像させる。合焦状態（ピントが合っている状態）の場
合には、２つの被写体像の像間隔は所定の値になる。こ
の像間隔の変化量を検出することでデフォーカス量（ピ
ントずれ量）を求めることができる。ここでは画素列２
６ａ、２６ｂは左右に間隔を持って配置されており、２
つの被写体像が画素列２６ａ、２６ｂで各々受光され
る。ここで積分クリアゲート１２は余分な電荷信号を排
出するために設けられている。また、図中の破線は画素
列の省略を示すものであり、実際は破線部分にも画素が
存在し、ここでは、有効画素１ａ，モニタ用画素１ｂが
交互に配列され、また、これに沿って各ゲート３、２
７、４、ＣＣＤシフトレジスタ５も延在して設けられて
いる。ＣＣＤシフトレジスタ５は１列のレジスタとし、
また電荷検出部２も１つとし、画素列２６ａ、２６ｂに
共通として設ける。また、有効画素１ａ、モニタ用画素
１ｂもともに、ＣＣＤレジスタ５、電荷検出部２は共通
となる。
【００２５】図３は本発明の固体撮像装置の信号出力波
形の一例を示すものである。通常、モニタ用画素１ｂの
信号電荷が、電荷検出部２で電圧信号に変換されてお
り、この電圧信号出力波形の立ち上がり部分のある所定
値を閾値電圧として設定し（図示せず）、閾値電圧を超
えたときを有効画素１ａで光を電荷に変換する時間（積
分時間）の終了として設定している。有効画素では、積
分時間中に電荷を蓄積部に貯えておく。ここでは、モニ
タ用画素信号はＣＣＤシフトレジスタ５から１段ずつ転
送され、この信号が電荷検出部で電圧に変換され、電荷
検出部以降で転送された信号を加算している。このた
め、モニタ画素信号出力波形が階段状の波形となる。モ
ニタ用画素１ｂが閾値電圧を超えた後、有効画素１ａで
光を電荷に変換する時間（積分時間）の終了した後に、
有効画素１ａからの信号電荷がＣＣＤシフトレジスタ５
で転送され、電荷検出部２から取り出される。
形の一例を示すものである。通常、モニタ用画素１ｂの
信号電荷が、電荷検出部２で電圧信号に変換されてお
り、この電圧信号出力波形の立ち上がり部分のある所定
値を閾値電圧として設定し（図示せず）、閾値電圧を超
えたときを有効画素１ａで光を電荷に変換する時間（積
分時間）の終了として設定している。有効画素では、積
分時間中に電荷を蓄積部に貯えておく。ここでは、モニ
タ用画素信号はＣＣＤシフトレジスタ５から１段ずつ転
送され、この信号が電荷検出部で電圧に変換され、電荷
検出部以降で転送された信号を加算している。このた
め、モニタ画素信号出力波形が階段状の波形となる。モ
ニタ用画素１ｂが閾値電圧を超えた後、有効画素１ａで
光を電荷に変換する時間（積分時間）の終了した後に、
有効画素１ａからの信号電荷がＣＣＤシフトレジスタ５
で転送され、電荷検出部２から取り出される。
【００２６】モニタ用画素１ｂの検出信号の監視制御
は、電荷検出部から外部のコントロール部（図示せず）
で行っており、また、この情報をコントロール部が受信
し、蓄積部に伝えることで有効画素１ａの積分時間を終
了させている。
は、電荷検出部から外部のコントロール部（図示せず）
で行っており、また、この情報をコントロール部が受信
し、蓄積部に伝えることで有効画素１ａの積分時間を終
了させている。
【００２７】本発明の実施例における、電荷検出部の配
置を図４に示す。尚、従来の技術で説明したとおり、本
願発明の電荷検出部と従来の技術では基本的な回路構成
が同じであり、共通の図面を用い、また符号を共通とし
て説明する。
置を図４に示す。尚、従来の技術で説明したとおり、本
願発明の電荷検出部と従来の技術では基本的な回路構成
が同じであり、共通の図面を用い、また符号を共通とし
て説明する。
【００２８】電荷検出部の一部は例えばＮ型半導体基板
２４上に設けられている。Ｎ型半導体基板２４上には、
Ｐ型ウェル層２３が設けられており、ＣＣＤシフトレジ
スタを形成する基板表面にＮ型層２２が設けられてい
る。Ｎ型層２２上には、絶縁膜２５を介して転送電極２
１ａ、２１ｂが設けられており、この転送電極２１ａ、
２１ｂに２相のクロックパルス（φ１、φ２）を与える
ことにより信号電荷が転送される。Ｎ型層２２の端部上
には絶縁膜２５を介して出力ゲート電極１１が設けられ
ている。出力ゲート電極１１に隣接して浮遊拡散層１０
がＮ型半導体基板２４表面に設けられており、浮遊拡散
層１０は、出力回路７及びリセットトランジスタ６に接
続されている。浮遊拡散層１０に隣接してリセットゲー
ト電極９が絶縁膜２５上に設けられており、リセットト
ランジスタ６のゲートに接続されている。リセットゲー
ト電極９に隣接してリセットドレイン層８がＮ型半導体
基板２４表面に設けられている。ここで出力回路７は電
荷検出部の一部であり、通常はソースフォロア回路（図
示せず）で構成されている。
２４上に設けられている。Ｎ型半導体基板２４上には、
Ｐ型ウェル層２３が設けられており、ＣＣＤシフトレジ
スタを形成する基板表面にＮ型層２２が設けられてい
る。Ｎ型層２２上には、絶縁膜２５を介して転送電極２
１ａ、２１ｂが設けられており、この転送電極２１ａ、
２１ｂに２相のクロックパルス（φ１、φ２）を与える
ことにより信号電荷が転送される。Ｎ型層２２の端部上
には絶縁膜２５を介して出力ゲート電極１１が設けられ
ている。出力ゲート電極１１に隣接して浮遊拡散層１０
がＮ型半導体基板２４表面に設けられており、浮遊拡散
層１０は、出力回路７及びリセットトランジスタ６に接
続されている。浮遊拡散層１０に隣接してリセットゲー
ト電極９が絶縁膜２５上に設けられており、リセットト
ランジスタ６のゲートに接続されている。リセットゲー
ト電極９に隣接してリセットドレイン層８がＮ型半導体
基板２４表面に設けられている。ここで出力回路７は電
荷検出部の一部であり、通常はソースフォロア回路（図
示せず）で構成されている。
【００２９】電荷検出部では通常、リセットドレイン層
８、リセットゲート電極９及びリセットトランジスタ６
のドレインを昇圧回路（図示せず）により昇圧すること
により駆動させている。
８、リセットゲート電極９及びリセットトランジスタ６
のドレインを昇圧回路（図示せず）により昇圧すること
により駆動させている。
【００３０】本発明によれば、有効画素１ａ及びモニタ
用画素１ｂの画素列を１列に配置させ、画素出力信号を
転送するＣＣＤシフトレジスタを共通にし、有効画素１
ａ及びモニタ画素１ｂの電荷検出部を共通にしたことに
より、従来、電荷検出部が個別に存在し消費電流が大き
くなっていた問題を解決することができる。
用画素１ｂの画素列を１列に配置させ、画素出力信号を
転送するＣＣＤシフトレジスタを共通にし、有効画素１
ａ及びモニタ画素１ｂの電荷検出部を共通にしたことに
より、従来、電荷検出部が個別に存在し消費電流が大き
くなっていた問題を解決することができる。
【００３１】尚、本実施例の図面では、モニタ用画素の
面積の大きさを有効画素よりも小さく設定しているが、
これは必要とされるモニタ画素出力の量、閾値までの時
間などによりその大きさが決められることであり、した
がって、例えばモニタ用画素の大きさを、有効画素より
大きくしてもよく、また同じ大きさとすればパターン設
計が簡素化される。
面積の大きさを有効画素よりも小さく設定しているが、
これは必要とされるモニタ画素出力の量、閾値までの時
間などによりその大きさが決められることであり、した
がって、例えばモニタ用画素の大きさを、有効画素より
大きくしてもよく、また同じ大きさとすればパターン設
計が簡素化される。
【００３２】また、本実施例では、有効画素とモニタ用
画素が交互に配置されているが、これは、画素列全体か
ら、均一にモニタ画素出力を取り出すことができ、より
正確にモニタしやすいということであり、特に、精度
上、問題なければ交互でなくてもよく、例えば、画素列
全体から見て、端部にモニタ用画素をまとめて配置させ
るようにしてもよい。
画素が交互に配置されているが、これは、画素列全体か
ら、均一にモニタ画素出力を取り出すことができ、より
正確にモニタしやすいということであり、特に、精度
上、問題なければ交互でなくてもよく、例えば、画素列
全体から見て、端部にモニタ用画素をまとめて配置させ
るようにしてもよい。
【００３３】また、ＣＣＤシフトレジスタへの電荷の移
送については、有効画素及びモニタ用画素に対応したシ
フト電極へのパルスのタイミングをそれぞれ変えるよう
に配線すれば電荷を個別に移送することができる。ま
た、モニタ用画素からの信号電荷は蓄積部を通過させて
ＣＣＤシフトレジスタへ移送させており、その間、有効
画素では、蓄積部、シフト電極を制御して積分時間を継
続させるようにすればよい。
送については、有効画素及びモニタ用画素に対応したシ
フト電極へのパルスのタイミングをそれぞれ変えるよう
に配線すれば電荷を個別に移送することができる。ま
た、モニタ用画素からの信号電荷は蓄積部を通過させて
ＣＣＤシフトレジスタへ移送させており、その間、有効
画素では、蓄積部、シフト電極を制御して積分時間を継
続させるようにすればよい。
【００３４】尚、本実施例においては、Ｎ型半導体基板
を例に説明したが、これはＰ型半導体基板としてもよ
く、その際にはその他の層の導電型を反転させればよ
い。
を例に説明したが、これはＰ型半導体基板としてもよ
く、その際にはその他の層の導電型を反転させればよ
い。
【００３５】
【発明の効果】 本発明では、オートフォーカスに用い
られる固体撮像装置において、有効画素及びモニタ用画
素の電荷検出部を共通にすることにより、消費電流を少
なくすることができる。
られる固体撮像装置において、有効画素及びモニタ用画
素の電荷検出部を共通にすることにより、消費電流を少
なくすることができる。
【図１】本発明の実施例に係わるオートフォーカス用固
体撮像装置の配置関係を示す図である。
体撮像装置の配置関係を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係わるＰＡＳＳＩＶＥ方式の
オートフォーカス用固体撮像装置の配置関係を示す図で
ある。
オートフォーカス用固体撮像装置の配置関係を示す図で
ある。
【図３】本発明の実施例に係わるオートフォーカス用固
体撮像装置の出力波形を示す図である。
体撮像装置の出力波形を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係わるオートフォーカス用固
体撮像装置の電荷検出部を示す図である。
体撮像装置の電荷検出部を示す図である。
【図５】従来例に係わるオートフォーカス用固体撮像装
置の配置関係を示す図である。
置の配置関係を示す図である。
【図６】従来例に係わるＰＡＳＳＩＶＥ方式のオートフ
ォーカス用固体撮像装置の配置関係を示す図である。
ォーカス用固体撮像装置の配置関係を示す図である。
【図７】従来例に係わるオートフォーカス用固体撮像装
置の出力波形を示す図である。
置の出力波形を示す図である。
１ａ 有効画素 １ｂ モニタ用画素 ２ 電荷検出部 ３ａ、３ｂ 蓄積電極 ４ａ、４ｂ シフト電極 ５ ＣＣＤシフトレジスタ ６ リセットトランジスタ ７ 出力回路 ８ リセットドレイン ９ リセットゲート １０ 浮遊拡散層 １１ 出力ゲート １２ａ、１２ｂ 積分クリアゲート ２１ 転送電極 ２２ Ｎ型層 ２３ Ｐ型ウェル層 ２４ Ｎ型半導体基板 ２６ａ、２６ｂ 画素列
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H011 AA01 BA01 BB02 BB04 BB05 2H051 BA01 CB20 4M118 AA04 AB03 BA11 CA25 DB09 DD04 FA08 FA11 FA34 FA39 5C022 AB27 AC42
Claims (5)
- 【請求項１】 有効画素及びモニタ用画素が設けられた
画素列と、 前記有効画素及び前記モニタ用画素からの電荷が移送さ
れる転送レジスタと、前記転送レジスタへの電荷の移送
を制御する前記有効画素及び前記モニタ用画素用のシフ
ト電極と、 前記転送レジスタで転送された電荷が出力される電荷検
出部とを具備したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 有効画素及びモニタ用画素が設けられた
画素列において光を電荷に変換する第１のステップと、 前記モニタ用画素のみ電荷を転送レジスタへ移送し、前
記有効画素の電荷を蓄積部に蓄積する第２のステップ
と、 前記モニタ用画素の電荷を前記転送レジスタで転送し、
電荷検出部へ出力する第３のステップと、 前記蓄積部への前記有効画素の電荷の蓄積を終了し、前
記有効画素の電荷を前記転送レジスタへ移送する第４の
ステップと、 前記有効画素の電荷を前記転送レジスタで転送し、前記
電荷検出部へ出力する第５のステップとを具備したこと
を特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項３】 前記モニタ用画素の電荷を前記電荷検出
部で電圧変換させ、その電圧が所定の閾値電圧に達した
ときに、前記蓄積部への前記有効画素の電荷の蓄積を終
了させることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項４】 前記画素列は、前記有効画素及び前記モ
ニタ用画素が交互に配置されることを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載の固体撮像装置の駆動方法。 - 【請求項５】 前記有効画素の電荷及び前記モニタ画素
の電荷は共通の前記転送レジスタで転送され、かつ共通
の前記電荷検出部で検出されることを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載の固体撮像装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000347539A JP2002151675A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000347539A JP2002151675A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151675A true JP2002151675A (ja) | 2002-05-24 |
Family
ID=18821252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000347539A Withdrawn JP2002151675A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 固体撮像装置およびその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002151675A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008216478A (ja) * | 2007-03-01 | 2008-09-18 | Olympus Imaging Corp | 焦点検出装置 |
| JP2015059961A (ja) * | 2013-09-17 | 2015-03-30 | キヤノン株式会社 | 焦点検出装置、光電変換システム、焦点検出装置の駆動方法 |
-
2000
- 2000-11-15 JP JP2000347539A patent/JP2002151675A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008216478A (ja) * | 2007-03-01 | 2008-09-18 | Olympus Imaging Corp | 焦点検出装置 |
| JP2015059961A (ja) * | 2013-09-17 | 2015-03-30 | キヤノン株式会社 | 焦点検出装置、光電変換システム、焦点検出装置の駆動方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050428 |
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| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050606 |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080205 |