JP2012109808A - Light receiving element and control method - Google Patents
Light receiving element and control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012109808A JP2012109808A JP2010257153A JP2010257153A JP2012109808A JP 2012109808 A JP2012109808 A JP 2012109808A JP 2010257153 A JP2010257153 A JP 2010257153A JP 2010257153 A JP2010257153 A JP 2010257153A JP 2012109808 A JP2012109808 A JP 2012109808A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge
- unit
- photoelectric conversion
- gate
- charge storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、撮像素子に用いられる受光素子(画素)の技術に関する。 The present invention relates to a technology of a light receiving element (pixel) used for an image sensor.
従来、種々の撮像素子が研究開発されている。例えば、互いに独立に駆動制御可能な二つの受光素子を多数配置した撮像素子が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1で提案されている撮像素子は、以下のような動作をする撮像装置に備えられている。まず、撮像装置は、第1の受光素子及び/又は第2の受光素子の出力に基づいて画像信号を取得する。次に、撮像装置は、取得した画像信号に基づいて被写体のシーンを認識すると共に被写界情報を取得する。次に、撮像装置は、取得した被写体のシーン及び被写界情報に基づいて駆動モードを選択する。そして、撮像装置は、選択した駆動モードで、撮像素子を駆動して画像信号を取得すると共に画像信号から画像データを生成する。
また、画素内のトランジスタやフローティングディフュージョンの共有化を行い、開口率を確保し、画素サイズを小さくすることで解像度を向上させる動作と、複数画素の信号を加算することで画素面積の縮小による光量の減少を抑制する動作を共存させる方法が特許文献2に開示されている。特許文献2では、4つの画素で1つの画素アンプトランジスタ、1つのリセットトランジスタを共有している構成が開示されている。また、画素アンプトランジスタの入力ノードであるフローティングディフュージョン上にて電荷を加算し、信号対ノイズ比を大きし、高いS/Nを得ることを可能としている。
Conventionally, various image sensors have been researched and developed. For example, an imaging device has been proposed in which a large number of two light receiving elements that can be driven and controlled independently of each other are arranged (see Patent Document 1). The imaging device proposed in Patent Document 1 is provided in an imaging device that operates as follows. First, the imaging apparatus acquires an image signal based on the output of the first light receiving element and / or the second light receiving element. Next, the imaging device recognizes the scene of the subject based on the acquired image signal and acquires the field information. Next, the imaging apparatus selects a drive mode based on the acquired scene of the subject and the scene information. Then, in the selected drive mode, the imaging device drives the imaging device to acquire an image signal and generates image data from the image signal.
In addition, by sharing transistors and floating diffusions in the pixel, ensuring the aperture ratio, reducing the pixel size, and improving the resolution, and adding the signals from multiple pixels to reduce the pixel
しかしながら、用途に応じて電荷の振り分け動作を含む複数種の動作を行う受光素子はこれまで提案されてこなかった。そこで本発明は、電荷の振り分けを行う動作を含む複数種の動作を行う受光素子に関する技術を提供することを目的としている。 However, a light receiving element that performs a plurality of types of operations including a charge distribution operation according to the application has not been proposed so far. Therefore, an object of the present invention is to provide a technique related to a light receiving element that performs a plurality of types of operations including an operation of distributing charges.
請求項1に記載の発明は、受光素子(例えば、実施形態における画素221)であって、露光量に応じた電荷を生成する複数の光電変換部(例えば、実施形態における微小変換部PDa〜PDd)と、前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部(例えば、実施形態における電荷蓄積領域2212a〜2212d)と、前記光電変換部から生成された電荷を前記電荷蓄積部へ転送する電荷転送部(例えば、実施形態における電荷転送領域2213)と、前記電荷転送部と前記電荷蓄積部との間に設けられ、開閉することによって前記電荷転送部から前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する複数の振り分けゲート部(例えば、実施形態における振り分けゲートTXa〜TXd)と、を備え、前記電荷転送部は、複数の光電変換部と複数の振り分けゲートと複数の電荷蓄積部とに接し、前記電荷蓄積部及び前記振り分けゲート部は、自身に対応する前記光電変換部が位置する方向に対し、前記電荷転送部に接する凸部(例えば、実施形態における凸部2200)を有し、第一動作状態(例えば、実施形態における変調光検出モード)の場合、露光中に前記振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複しないように開き、第二動作状態(例えば、実施形態における高画素撮像モード)の場合、露光中に前記振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複して開く、ことを特徴とする。
The invention described in claim 1 is a light receiving element (for example, the
請求項2に記載の発明は、受光素子であって、露光量に応じた電荷を生成する複数の光電変換部と、前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、前記光電変換部から生成された電荷を前記電荷蓄積部へ転送する電荷転送部と、前記電荷転送部と前記電荷蓄積部との間に設けられ、開閉することによって前記電荷転送部から前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する複数の振り分けゲート部と、を備え、前記電荷転送部は、複数の光電変換部と複数の振り分けゲートと複数の電荷蓄積部とに接し、前記光電変換部と前記電荷転送部とのいずれか一方又は双方は、当該光電変換部に対応する前記電荷蓄積部側に、当該光電変換部によって生成された前記電荷が移動するような電位ポテンシャルを有し、第一動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複しないように開き、第二動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複して開く、ことを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、受光素子であって、露光量に応じた電荷を生成する複数の光電変換部と、前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、前記光電変換部から生成された電荷を前記電荷蓄積部へ転送する電荷転送部と、前記電荷転送部と前記電荷蓄積部との間に設けられ、開閉することによって前記電荷転送部から前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する複数の振り分けゲート部と、前記電荷転送部に設けられ、開閉することによって前記光電変換部から当該光電変換部に対応していない前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する分離ゲート(例えば、実施形態における分離ゲートSa−d,Sb−a,Sc−b,Sd−c)と、を備え、前記電荷転送部は、複数の光電変換部と複数の振り分けゲートと複数の電荷蓄積部とに接し、第一動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複しないように開き、前記分離ゲートは開き、第二動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複して開き、前記分離ゲートは閉じる、ことを特徴とする。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、露光量に応じた電荷を生成する複数の光電変換部と、前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、前記光電変換部から生成された電荷を前記電荷蓄積部へ転送する電荷転送部と、前記電荷転送部と前記電荷蓄積部との間に設けられ、開閉することによって前記電荷転送部から前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する複数の振り分けゲート部と、を備え、前記電荷転送部は、複数の光電変換部と複数の振り分けゲートと複数の電荷蓄積部とに接し、前記電荷蓄積部及び前記振り分けゲート部は、自身に対応する前記光電変換部が位置する方向に対し、前記電荷転送部に接する凸部を有する受光素子の制御方法であって、第一動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートを他の振り分けゲートと重複しないように開くステップと、第二動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートを他の振り分けゲートと重複して開くステップと、を有する。 The invention according to claim 4 is generated from a plurality of photoelectric conversion units that generate charges according to an exposure amount, a plurality of charge storage units that store charges generated from the photoelectric conversion units, and the photoelectric conversion units. The charge transfer unit transfers the generated charge to the charge storage unit, and is provided between the charge transfer unit and the charge storage unit, and the charge enters the charge storage unit from the charge transfer unit by opening and closing. A plurality of distribution gate units for controlling the charge transfer unit, the charge transfer unit is in contact with a plurality of photoelectric conversion unit, a plurality of distribution gates and a plurality of charge storage unit, the charge storage unit and the distribution gate unit, A method of controlling a light receiving element having a convex portion in contact with the charge transfer unit with respect to a direction in which the photoelectric conversion unit corresponding to itself is located, and in the first operation state, Sorting And then opening so as not to overlap with the bets, when the second operating state, having the steps of opening the sorting gate during exposure overlap with other sorting gates.
請求項5に記載の発明は、露光量に応じた電荷を生成する複数の光電変換部と、前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、前記光電変換部から生成された電荷を前記電荷蓄積部へ転送する電荷転送部と、前記電荷転送部と前記電荷蓄積部との間に設けられ、開閉することによって前記電荷転送部から前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する複数の振り分けゲート部と、を備え、前記電荷転送部は、複数の光電変換部と複数の振り分けゲートと複数の電荷蓄積部とに接し、前記光電変換部と前記電荷転送部とのいずれか一方又は双方は、当該光電変換部に対応する前記電荷蓄積部側に、当該光電変換部によって生成された前記電荷が移動するような電位ポテンシャルを有する受光素子の制御方法であって、第一動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートを他の振り分けゲートと重複しないように開くステップと、第二動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートを他の振り分けゲートと重複して開くステップと、を有する。 The invention according to claim 5 is generated from a plurality of photoelectric conversion units that generate charges according to an exposure amount, a plurality of charge storage units that store charges generated from the photoelectric conversion units, and the photoelectric conversion units. The charge transfer unit transfers the generated charge to the charge storage unit, and is provided between the charge transfer unit and the charge storage unit, and the charge enters the charge storage unit from the charge transfer unit by opening and closing. A plurality of distribution gate units for controlling the charge transfer unit, wherein the charge transfer unit is in contact with the plurality of photoelectric conversion units, the plurality of distribution gates, and the plurality of charge storage units, and the photoelectric conversion unit and the charge transfer unit Either one or both of them is a method of controlling a light receiving element having a potential such that the charge generated by the photoelectric conversion unit moves to the charge storage unit side corresponding to the photoelectric conversion unit. One action In the case of a state, the step of opening the distribution gate so as not to overlap with other distribution gates during exposure, and in the case of the second operation state, the step of opening the distribution gate overlapping with other distribution gates during exposure, Have
請求項6に記載の発明は、露光量に応じた電荷を生成する複数の光電変換部と、前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、前記光電変換部から生成された電荷を前記電荷蓄積部へ転送する電荷転送部と、前記電荷転送部と前記電荷蓄積部との間に設けられ、開閉することによって前記電荷転送部から前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する複数の振り分けゲート部と、前記電荷転送部に設けられ、開閉することによって前記光電変換部から当該光電変換部に対応していない前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する分離ゲートと、を備え、前記電荷転送部は、複数の光電変換部と複数の振り分けゲートと複数の電荷蓄積部とに接し、第一動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートを他の振り分けゲートと重複しないように開き、前記分離ゲートを開くステップと、第二動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートを他の振り分けゲートと重複して開き、前記分離ゲートは閉じるステップと、を有する。 The invention according to claim 6 is generated from a plurality of photoelectric conversion units that generate charges according to an exposure amount, a plurality of charge storage units that store charges generated from the photoelectric conversion units, and the photoelectric conversion units. The charge transfer unit transfers the generated charge to the charge storage unit, and is provided between the charge transfer unit and the charge storage unit, and the charge enters the charge storage unit from the charge transfer unit by opening and closing. And a separation gate that is provided in the charge transfer unit and controls opening and closing of the charge transfer unit from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit that does not correspond to the photoelectric conversion unit. And the charge transfer unit is in contact with the plurality of photoelectric conversion units, the plurality of distribution gates, and the plurality of charge storage units, and in the first operation state, the distribution gate is connected to another distribution gate during exposure. Open to not double, has the steps of opening the isolation gate, when the second operating state, the sorting gate during exposure opening overlaps the other sorting gate, the isolation gates are closed and the step.
請求項1に係る発明の受光素子は、少なくとも第一動作状態と第二動作状態の二つの動作を行うことが可能である。第一動作状態の場合は、露光中に振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複しないように開く。そのため、光電変換部で生成された電荷は、当該光電変換部に対応する電荷蓄積部であるか否かにかかわらず、開いた振り分けゲートに応じた電荷蓄積部に移動し蓄積される。一方、第二動作状態の場合は、露光中に振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複して開く。そのため、光電変換部で生成された電荷は、一見すると複数の電荷蓄積部に分散されるようにも見える。しかしながら、電荷はその生成元の光電変換部の近くに位置する凸部を介して、電荷蓄積部へ移動する。そのため、各光電変換部で生じた電荷は、対応する電荷蓄積部毎に蓄積される。したがって、第二動作状態の場合は、受光素子の数よりも高い画素数の画像を撮像することが可能となる。 The light receiving element of the invention according to claim 1 can perform at least two operations of the first operation state and the second operation state. In the first operation state, the sorting gate is opened so as not to overlap with other sorting gates during exposure. Therefore, the charge generated by the photoelectric conversion unit moves to and accumulates in the charge accumulation unit corresponding to the open distribution gate regardless of whether the charge accumulation unit corresponds to the photoelectric conversion unit. On the other hand, in the case of the second operation state, the distribution gate opens overlapping with other distribution gates during exposure. For this reason, the charge generated by the photoelectric conversion unit appears to be dispersed in a plurality of charge storage units. However, the charge moves to the charge storage unit via a convex portion located near the photoelectric conversion unit that generates the charge. Therefore, the electric charge generated in each photoelectric conversion unit is accumulated for each corresponding charge accumulation unit. Therefore, in the second operation state, it is possible to capture an image having a higher number of pixels than the number of light receiving elements.
請求項2に係る発明の受光素子は、光電変換部と電荷転送部とのいずれか一方又は双方は、当該光電変換部に対応する電荷蓄積部側に、当該光電変換部によって生成された電荷が移動するような電位ポテンシャルを有している。そのため、第二動作状態の場合は、各光電変換部で生じた電荷は、対応する電荷蓄積部毎に蓄積され、受光素子の数よりも高い画素数の画像を撮像することが可能となる。 In the light receiving element according to the second aspect of the present invention, either one or both of the photoelectric conversion unit and the charge transfer unit has the charge generated by the photoelectric conversion unit on the charge storage unit side corresponding to the photoelectric conversion unit. It has a potential to move. Therefore, in the second operation state, the charge generated in each photoelectric conversion unit is accumulated for each corresponding charge accumulation unit, and an image having a higher number of pixels than the number of light receiving elements can be taken.
請求項3に係る発明の受光素子は、電荷転送部に設けられ、開閉することによって光電変換部から当該光電変換部に対応していない電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する分離ゲートを有している。そして、第二動作状態の場合には分離ゲートが閉じる。そのため、各光電変換部で生じた電荷は、対応する電荷蓄積部毎に蓄積され、受光素子の数よりも高い画素数の画像を撮像することが可能となる。 A light receiving element according to a third aspect of the present invention includes a separation gate that is provided in the charge transfer unit and controls opening and closing of the photoelectric conversion unit to input charges from the photoelectric conversion unit to a charge storage unit that does not correspond to the photoelectric conversion unit. is doing. In the second operation state, the separation gate is closed. Therefore, the charges generated in each photoelectric conversion unit are accumulated for each corresponding charge accumulation unit, and an image having a number of pixels higher than the number of light receiving elements can be taken.
[第一実施形態]
図1は、第一実施形態の撮像装置10の機能構成を表す概略ブロック図である。撮像装置10は、レンズ11、受光部12、制御部13を備える。レンズ11は、撮像の対象となる物体(対象物体)において反射された光束を通過させ、受光部12に対象物体の像を結像させる。受光部12は、複数の画素が二次元に配列された構造を有する。受光部12は、画素によって受光した光に応じた電荷を発生させて蓄積し、蓄積した電荷を所定のタイミングで制御部13へ出力する。制御部13は、受光部12に蓄積された電荷を入力し、対象物体の画像の電子データを生成する。そして、制御部13は、生成した画像の電子データを出力する。
[First embodiment]
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a functional configuration of the
図2は、受光部12の構成の概略を表す概略図である。受光部12は、複数の画素221と、垂直走査回路222、水平走査回路223、読み出し回路224を備える。画素221は、二次元マトリックス状に配置される。画素221は、レンズ11を通過した光を受けて電荷を生成し蓄積する。各画素221に蓄積された電荷に応じた電圧レベルは、垂直走査回路222及び水平走査回路223による制御に応じて、読み出し回路224によって読み出される。そして、読み出し回路224によって読み出された電圧レベルは、制御部13へ出力される。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an outline of the configuration of the
図3は、受光部12に用いられる画素221の構成を表す構成図である。図3Aは、画素221の全体の構成を表す構成図である。画素221は、4つの微小変換部PDa〜PDdを備える。各微小変換部PDa〜PDdは光電変換素子を用いて構成される。また、画素221は、4つの電荷蓄積領域2212a〜2212dと、各電荷蓄積領域2212a〜2212dに対応する振り分けゲートTXa〜TXdを備える。4つの微小変換部PDa〜PDdは、電荷転送領域2213及び振り分けゲートTXa〜TXdを介して、それぞれ電荷蓄積領域2212a〜2212dに接続される。以下、4つの振り分けゲートをまとめて記載する場合には「振り分けゲートTX」と記載する。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating the configuration of the
電位のポテンシャルは、微小変換部PDa〜PDdよりも電荷転送領域2213の方が低く、電荷転送領域2213よりも電荷蓄積領域2212a〜2212dの方が低い。微小変換部PDa〜PDdの光電変換によって生成された電荷は、よりポテンシャルの低い電荷転送領域2213へ移動する。振り分けゲートTXa〜TXdが開かれると、電荷転送領域2213から、開かれたゲートTXa〜TXdに対応する電荷蓄積領域2212a〜2212dに電荷が移動する。そして、各電荷蓄積領域2212a〜2212dに移動した電荷は、各電荷蓄積領域2212a〜2212dによって所定のタイミングまで蓄積される。そして、蓄積された電荷は、所定のタイミングで読み出し電極2214a〜2214dから、読み出し回路224を介して制御部13へ読み出される。
The potential of the potential is lower in the
また、画素221は、各電荷蓄積領域2212a〜2212dに隣接するリセットゲートRa〜Rd(以下、全てのリセットゲートを指す場合には「リセットゲートR」と言う。)及びリセット電極2215a〜2215dを備える。リセットゲートRa〜Rdが開かれると、電荷蓄積領域2212a〜2212dに蓄積されていた電荷がリセット電極2215a〜2215dへ流れ、リセット状態となる。このリセット処理は、受光部12の全画素221の全電荷蓄積領域2212a〜2212dに対して同時に行われる。
The
また、画素221は、電荷転送領域2213に隣接するドレインゲートD及びドレイン電極2217を備える。ドレイン電極2217は、ドレインゲートDを介して電荷転送領域2213に接続される。ドレインゲートDが開いた場合、電荷転送領域2213に存在する全ての電荷は、ドレインゲートDを介してドレイン電極2217へ流れる。ドレイン電極2217へ流れた電荷は廃棄される。ドレイン電極2217及びドレインゲートDは、図3に図示されるように電荷転送領域2213の中央部分に設けられても良い。このように構成されることによって、電荷転送領域2213に存在する電荷の位置によらず、電荷転送領域2213の全体から均等に電荷をドレイン電極2217へ移動させることが可能となる。
The
画素221の構成についてさらに詳細に説明する。4つの微小変換部PDa〜PDdは、近傍に位置する2つの電荷蓄積領域2212a〜2212dの略中間に設けられる。例えば、微小変換部PDaは、電荷蓄積領域2212a及び電荷蓄積領域2212dの略中間に設けられる。微小変換部PDbは、電荷蓄積領域2212b及び電荷蓄積領域2212aの略中間に設けられる。微小変換部PDcは、電荷蓄積領域2212c及び電荷蓄積領域2212bの略中間に設けられる。微小変換部PDdは、電荷蓄積領域2212d及び電荷蓄積領域2212cの略中間に設けられる。ここで言う「中間」とは、例えば電荷蓄積領域2212の重心と微小変換部PDの重心とを基準として判断されても良いし、他の基準によって判断されても良い。また、4つの微小変換部PDa〜PDdは、全ての電荷蓄積領域2212a〜2212dに対して、1つの電荷転送領域2213を介して接続されている。
The configuration of the
このように構成されたことの効果について、微小変換部PDaを例にとって説明する。微小変換部PDaが電荷蓄積領域2212a側に偏って設けられると、微小変換部PDaと電荷蓄積領域2212aとの距離に比べて、微小変換部PDaと電荷蓄積領域2212dとの距離は長くなる。この状態では、振り分けゲートTXaが開いて振り分けゲートTXdが閉じているときに微小変換部PDaから電荷蓄積領域2212aに移動する電荷の量と、振り分けゲートTXaが閉じて振り分けゲートTXdが開いているときに微小変換部PDaから電荷蓄積領域2212dに移動する電荷の量とに、差が生じてしまう。微小変換部PDaが電荷蓄積領域2212a及び電荷蓄積領域2212dの略中間に設けられることによって、このような問題を解決できる。
The effect of having such a configuration will be described using the minute conversion unit PDa as an example. When the minute conversion part PDa is provided so as to be biased toward the
ただし、このような構成では、各微小変換部PDa〜PDdを個別の画素として動作させることができないという問題があった。すなわち、微小変換部PDで生成された電荷は、この微小変換部PDの近傍に位置する複数の電荷蓄積領域2212に分散して蓄積されてしまう。各微小変換部PDa〜PDdを個別の画素として動作させるためには、一つの微小変換部PDにおいて生じた電荷を一つの電荷蓄積領域2212で蓄積する必要が生じる。
However, in such a configuration, there is a problem that each of the micro conversion units PDa to PDd cannot be operated as individual pixels. That is, the charges generated by the minute conversion unit PD are distributed and accumulated in a plurality of
このような問題を解決すべく、画素221は以下のように構成される。各微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷が、各微小変換部PDa〜PDdに対応する一つの電荷蓄積領域2212a〜2212dに移動しやすいように、画素221は構成される。例えば、微小変換部PDaで生じた電荷が、他の電荷蓄積領域2212b〜2212dよりも電荷蓄積領域2212aに移動しやすいように、画素221は構成される。
In order to solve such a problem, the
このような構成は、以下のように実現される。各振り分けゲートTXa及び各電荷蓄積領域2212a〜2212dにおいて、凸部2200が設けられる。各電荷蓄積領域2212a〜2212dの凸部2200は、各電荷蓄積領域2212a〜2212dに対応する微小変換部PDa〜PDdが位置する側に設けられる。例えば、電荷蓄積領域2212dの凸部2200は、微小変換部PDd側に設けられ、微小変換部PDaには設けられない。そのため、電荷蓄積領域2212a〜2212d及び振り分けゲートTXa〜TXdは、非対称の形状で構成される。
Such a configuration is realized as follows. A
図3B及びCは、凸部2200の周辺(図3Aに表される切断線X−X’部分)の電位のポテンシャルを表す図である。図3Bは、振り分けゲートTXcが閉じている状態における電位のポテンシャルを表す。図3Cは、振り分けゲートTXcが開いている状態における電位のポテンシャルを表す。図3B及びCは、振り分けゲートTXcの凸部2200の周辺を代表して図示しているが、他の振り分けゲートTXa、TXb、TXdの凸部2200の周辺の電位ポテンシャルも同様である。
3B and 3C are diagrams showing the potential of the potential around the convex portion 2200 (part of the cutting line X-X ′ shown in FIG. 3A). FIG. 3B shows the potential of the potential when the sorting gate TXc is closed. FIG. 3C shows the potential of the potential when the sorting gate TXc is open. 3B and 3C illustrate the periphery of the
このように構成された画素221では、全ての振り分けゲートTXa〜TXdが開いている状態で以下のように動作する。微小変換部PDa〜PDdで生成された電荷は、よりポテンシャルが低い電荷転送領域2213に移動する。そして、電荷転送領域2213に移動した電荷の大部分は、よりポテンシャルが低い各電荷蓄積領域2212a〜2212dのうち、最も近くに位置する電荷蓄積領域2212a〜2212dの凸部2200に移動する。例えば、微小変換部PDaで発生した電荷は、振り分けゲートTXaの凸部2200を介して、電荷蓄積領域2212aの凸部2200へ移動する。そのため、微小変換部PDaで発生した電荷の大部分が、電荷蓄積領域2212aに蓄積される。
The
図4は、図3の画素221の等価回路を表す図である。図4において、微小変換部PDa〜PDdは、フォトダイオード及びコンデンサC0a〜C0dの対として表される。振り分けゲートTXa〜TXdにそれぞれ隣接する電荷蓄積領域2212a〜2212dは、コンデンサCa〜Cdとして表される。コンデンサCa〜Cdは、リセットゲートRa〜RdのFETトランジスタがオンになることによって電圧Vで充電される。この動作は、前述したリセット処理である。リセット処理とは、電荷蓄積領域2212a〜2212dの状態を、微小変換部PDa〜PDdによって生成される電荷を蓄積する前の状態(初期状態)に戻すための処理である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the
FETトランジスタLa〜Ldは、レベルシフト・トランジスタである。FETトランジスタLa〜Ldは、読み出しゲートTa〜Tdが開かれると、コンデンサCa〜Cdにホールドされている電荷に応じた電流を、それぞれ読み出し回路224を介して制御部13へ送り出す。なお、4つの微小変換部PDa〜PDd及び電荷転送領域2213は、P型領域(P-well)に埋め込まれた一体的なN型領域によって形成することができる。この一体的なN型領域の上方に遮光幕(遮光マスク)が設けられ、画素221の各構成のうち微小変換部PDa〜PDdだけに光が入るように構成される。
The FET transistors La to Ld are level shift transistors. When the read gates Ta to Td are opened, the FET transistors La to Ld send out currents corresponding to the charges held in the capacitors Ca to Cd to the
撮像装置10は、複数の動作パターンを持つ。例えば、変調光検出モード、差分画像撮像モード、高画素撮像モードがある。以下、動作パターン毎に、第一実施形態における画素221のポテンシャルの変化及び電荷の移動について説明する。ただし、第一実施形態においては、差分画像撮像モードでの動作はないため、変調光検出モード及び高画素撮像モードについて説明する。図5は、ポテンシャルを表す断面の線を表す図である。図5のAからBへ続く破線に沿ったポテンシャルの高さが、図6及び図8に表される。
The
図6は、変調光検出モードにおける画素221のポテンシャルの高さの変化を表す図である。図6Aは、回路に何らの操作を加えていない状態でのポテンシャルを表す。
FIG. 6 is a diagram illustrating a change in potential height of the
図6Bは、リセット時のポテンシャルを表す。リセット時には、全てのリセットゲートと、全ての振り分けゲートTXと、ドレインゲートDとが開かれる。電荷蓄積領域2212aに蓄積されていた電荷がリセットゲートRaを通過してリセット電極2215aへ流れる。また、微小変換部PDaで生じた電荷や電荷転送領域2213に残っていた電荷も、リセット電極2215a又はドレイン電極2217へ流れる。以上の動作により、画素221はリセット状態となる。また、図6Bに示されるとおり、振り分けゲートTXa及び振り分けゲートTXbがともに開いている状態では、微小変換部PDaから電荷転送領域2213までのポテンシャルは、振り分けゲートTXa側の勾配が急になるように形成されている。そのため、微小変換部PDaで生じた電荷は、その大部分が振り分けゲートTXa側(対応している方の振り分けゲートTX側)へ移動する。
図6Cは、振り分けゲートTXaのみが開いた状態のポテンシャルを表す。図7は、変調光検出モードにおいて、振り分けゲートTXaのみが開いた場合の電荷の動きを表す図である。振り分けゲートTXaのみが開いた場合、微小変換部PDaで生じた電荷が、振り分けゲートTXaを通過して、電荷蓄積領域2212aに蓄積される。また、図7に図示されるように、微小変換部PDb〜PDdで生じた電荷も、振り分けゲートTXaを通過して、電荷蓄積領域2212aに蓄積される。
FIG. 6B represents the potential at reset. At reset, all reset gates, all sort gates TX, and drain gates D are opened. The charges accumulated in the
FIG. 6C shows the potential when only the sorting gate TXa is open. FIG. 7 is a diagram illustrating the movement of charges when only the sorting gate TXa is opened in the modulated light detection mode. When only the distribution gate TXa is opened, the charge generated in the minute conversion unit PDa passes through the distribution gate TXa and is accumulated in the
図6Dは、ドレインゲートDのみが開いた状態のポテンシャルを表す。この場合、微小変換部PDaで生じている電荷及び電荷転送領域2213に残っている電荷が、ドレインゲートDを通過してドレイン電極2217へ流れる。
図6Eは、振り分けゲートTXdのみが開いた状態のポテンシャルを表す。この場合、微小変換部PDaで生じた電荷が、振り分けゲートTXdを通過して、電荷蓄積領域2212dに蓄積される。なお、上記の説明の通り、微小変換部PDaで生じた電荷は、電荷蓄積領域2212aに移動しやすい。しかしながら、図6Eの状態では、振り分けゲートTXaが閉じており、振り分けゲートTXdのみが開いている。この状態では、各電荷蓄積領域2212aで生じた電荷も、電荷転送領域2213及び振り分けゲートTXdを介して電荷蓄積領域2212dに移動する。
FIG. 6D shows the potential with only the drain gate D open. In this case, the charge generated in the minute conversion part PDa and the charge remaining in the
FIG. 6E shows the potential when only the sorting gate TXd is open. In this case, the charge generated in the minute conversion unit PDa passes through the distribution gate TXd and is accumulated in the
図8は、高画素撮像モードにおける画素221のポテンシャルの高さの変化を表す図である。図8A、図8Bに示される状態は、それぞれ図6A、図6Bに示される状態と同じである。図8Cは、全ての振り分けゲートTXa〜TXdが開いた状態のポテンシャルを表す。図9は、高画素撮像モードにおいて、振り分けゲートTXa〜TXdが開いた場合の電荷の動きを表す図である。振り分けゲートTXa〜TXdが開いた場合、微小変換部PDaで生じた電荷の大部分が、振り分けゲートTXaを通過して、電荷蓄積領域2212aに蓄積される。また、不図示の微小変換部PDdで生じた電荷の大部分が、振り分けゲートTXdを通過して、電荷蓄積領域2212dに蓄積される。また、図9に図示されるように、微小変換部PDbで生じた電荷は、振り分けゲートTXbを通過して電荷蓄積領域2212bに蓄積され、微小変換部PDcで生じた電荷は、振り分けゲートTXcを通過して電荷蓄積領域2212cに蓄積される。
FIG. 8 is a diagram illustrating a change in potential height of the
次に、動作パターン毎に、第一実施形態における撮像装置10の動作の流れについて説明する。図10は、変調光検出モードにおける撮像装置10の動作を表すタイミングチャートである。まず、撮像開始時に制御部13がリセット信号を出力すると、画素221はリセットゲートRa〜Rd、4つの振り分けゲートTXa〜TXd、ドレインゲートDを開く(t1)。この動作によって、電荷転送領域2213及び電荷蓄積領域2212a〜2212dがリセット状態となる。
Next, the operation flow of the
次に制御部13の制御に応じて、全てのリセットゲートRa〜Rdが閉じ、振り分けゲートTXb〜TXdが閉じ、振り分けゲートTXaが開いた状態となる(t2)。振り分けゲートTXaが開いている間、微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷が電荷蓄積領域2212aに蓄積される。このとき、上記の説明の通り、微小変換部PDb〜PDdで生じた電荷は、それぞれに対応する電荷蓄積領域2212b〜2212dに移動しやすい。しかしながら、振り分けゲートTXb〜TXdは閉じている。そのため、各電荷蓄積領域2212b〜2212dで生じた電荷も、電荷蓄積領域2212aに移動する。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、振り分けゲートTXaが閉じ、ドレインゲートDが開いた状態となる(t3)。ドレインゲートDが開くことによって、全ての微小変換部PDa〜PDdで生じている電荷及び電荷転送領域2213に残っている電荷が、ドレインゲートDを通過してドレイン電極2217へ流れる。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、ドレインゲートDが閉じ、振り分けゲートTXbが開いた状態となる(t4)。振り分けゲートTXbが開いている間、微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷が電荷蓄積領域2212bに蓄積される。微小変換部PDa、PDc及びPDdで生じた電荷も電荷蓄積領域2212bに移動する理由は、振り分けゲートTXaが開いた場合と同じである。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、振り分けゲートTXbが閉じ、ドレインゲートDが開いた状態となる(t5)。ドレインゲートDが開くことによって、全ての微小変換部PDa〜PDdで生じている電荷及び電荷転送領域2213に残っている電荷が、ドレインゲートDを通過してドレイン電極2217へ流れる。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、ドレインゲートDが閉じ、振り分けゲートTXcが開いた状態となる(t6)。振り分けゲートTXcが開いている間、微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷が電荷蓄積領域2212cに蓄積される。微小変換部PDa、PDb及びPDdで生じた電荷も電荷蓄積領域2212cに移動する理由は、振り分けゲートTXaが開いた場合と同じである。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、振り分けゲートTXcが閉じ、ドレインゲートDが開いた状態となる(t7)。ドレインゲートDが開くことによって、全ての微小変換部PDa〜PDdで生じている電荷及び電荷転送領域2213に残っている電荷が、ドレインゲートDを通過してドレイン電極2217へ流れる。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、ドレインゲートDが閉じ、振り分けゲートTXdが開いた状態となる(t8)。振り分けゲートTXdが開いている間、微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷が電荷蓄積領域2212dに蓄積される。微小変換部PDa〜PDcで生じた電荷も電荷蓄積領域2212dに移動する理由は、振り分けゲートTXaが開いた場合と同じである。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、振り分けゲートTXdが閉じ、ドレインゲートDが開いた状態となる(t9)。ドレインゲートDが開くことによって、全ての微小変換部PDa〜PDdで生じている電荷及び電荷転送領域2213に残っている電荷が、ドレインゲートDを通過してドレイン電極2217へ流れる。
Next, under the control of the
以上で1回目の露光が完了する(t10)。その後、所定の回数(n回)の露光が完了するまで、振り分けゲートTXa〜TXd及びドレインゲートDの開閉処理が繰り返し実行される。所定回数の露光が完了するまでリセットゲートRは開かれない。所定回数の露光が完了すると(t11)、制御部13の制御に応じて、読み出しゲートTa〜Tdが開く。レベルシフト・トランジスタLa〜LdのゲートにはコンデンサCa〜Cdの電圧が加えられている。そのため、読み出しゲートTa〜Tdが開かれることに応じて、それぞれのコンデンサの電圧レベルに応じた電流が、読み出し電極2214a〜読み出し電極2214dに流れる。読み出し電極2214に流れた電流は、読み出し回路224を介して制御部13へ流れる。制御部13は、読み出された電流を用いて、撮像した強度変調光の位相を検出する。
Thus, the first exposure is completed (t10). Thereafter, the opening / closing process of the sorting gates TXa to TXd and the drain gate D is repeatedly executed until a predetermined number of times (n times) of exposure are completed. The reset gate R is not opened until a predetermined number of exposures are completed. When the predetermined number of exposures are completed (t11), the read gates Ta to Td are opened under the control of the
図11は、制御部13が各画素221において撮像された強度変調光の位相の値を算出するための処理の概略を表す概略図である。図11に表される波形は、ある画素221に入射した強度変調光の輝度値の時間変化を表した波形である。C(θ0)、C(θ1)、C(θ2)、C(θ3)は、各電荷蓄積領域2212a〜2212dが電荷を蓄積したタイミングにおける電位の値を表す。すなわち、制御部13の制御によって、1回の露光の時間は、強度変調光の周期と同じとなる。また、制御部13の制御によって、各振り分けゲートTXa〜TXd制御部13が開くタイミングは、強度変調光の周期の1/4の時間ずつずれている。制御部13は、撮像される強度変調光の周期や、各振り分けゲートTXa〜TXdが開くタイミングを予め記憶している。制御部13は、C(θ0)、C(θ1)、C(θ2)、C(θ3)を数1に代入することによって、各画素221における強度変調光の振幅R及びBの値を算出する。
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an outline of a process for the
次に、制御部13は、C(θ0)、C(θ1)、C(θ2)、C(θ3)及び数1で算出されたR及びBの値を数2に代入することによって、各画素221における強度変調光の位相θを算出する。
Next, the
図12は、高画素撮像モードにおける撮像装置10の動作を表すタイミングチャートである。まず、撮像開始時に制御部13がリセット信号を出力すると、画素221はリセットゲートRa〜Rd、4つの振り分けゲートTXa〜TXd、ドレインゲートDを開く(t41)。この動作によって、電荷転送領域2213及び電荷蓄積領域2212a〜2212dがリセット状態となる。
FIG. 12 is a timing chart showing the operation of the
次に制御部13の制御に応じて、全てのリセットゲートRa〜Rd及びドレインゲートDが閉じ、全ての振り分けゲートTXa〜TXdが開いた状態となる(t42)。上記の説明の通り、微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷は、それぞれに対応する電荷蓄積領域2212a〜2212dに移動しやすい。そのため、振り分けゲートTXa〜TXdが開いている間、微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷は、それぞれに対応する電荷蓄積領域2212a〜2212dに蓄積される。
Next, under the control of the
所定の露光時間が経過すると、制御部13の制御に応じて、振り分けゲートTXa〜TXdが閉じ、読み出しゲートTa〜Tdが開く(t47)。読み出しゲートTa〜Tdが開かれることに応じて、電荷蓄積領域2212a〜2212dのコンデンサの電圧レベルに応じた電流が、読み出し電極2214a〜2214dに流れる。読み出し電極2214に流れた電流は、読み出し回路224を介して制御部13へ流れる。制御部13は、読み出された電流を用いて高画素画像を生成する。高画素画像とは、画素221に含まれる各微小変換部PDa〜PDdを一つの画素とした画像である。そのため、高画素画像は、画素221の数の4倍の画素数の画像が生成される。
When a predetermined exposure time elapses, the distribution gates TXa to TXd are closed and the read gates Ta to Td are opened (t47) according to the control of the
このように構成された第一実施形態の撮像装置10では、画素221の微小変換部PDa〜PDdで生成された電荷を、振り分けゲートTXa〜TXdの開閉状態に応じて、適切に電荷蓄積領域2212a〜2212dへ移動させることが可能となる。例えば、一度に一つの振り分けゲートTXしか開かない場合には、各微小変換部PDa〜PDdで生成された電荷は開いている振り分けゲートTXを介して電荷蓄積領域2212へ移動する。このような効果が得られる一つの理由は、各微小変換部PDa〜PDd及び振り分けゲートTXa〜TXdが、共通した一つの電荷転送領域2213を介して接続されていることである。また、他の理由は、4つの微小変換部PDa〜PDdが、近傍に位置する2つの電荷蓄積領域2212a〜2212dの略中間に設けられていることである。
In the
また、例えば全ての振り分けゲートTXa〜TXdが開いている場合には、各微小変換部PDa〜PDdで生成された電荷は、対応する電荷蓄積領域2212a〜2212dへそれぞれ移動する。そのため、各微小変換部PDa〜PDdで生成された電荷を精度良く蓄積することが可能となる。したがって、各微小変換部PDa〜PDdをそれぞれ一つの画素とした高画素の画像を生成することが可能となる。
For example, when all the distribution gates TXa to TXd are open, the charges generated by the micro conversion units PDa to PDd move to the corresponding
また、ドレインゲートD及びドレイン電極2217を備えることによって、以下のような効果がある。ある振り分けゲートTXa〜TXdが閉じてから次の振り分けゲートTXa〜TXdが開くまでの間に生成された電荷は、ドレイン電極2217によって破棄される。そのため、振り分けゲートTXa〜TXdが開いたときに、前の振り分けゲートTXa〜TXdが閉じてから生成された電荷が電荷蓄積領域2212a〜2212dに移動することを防止できる。したがって、各電荷蓄積タイミングにおいて蓄積する電荷の量を正確にすることが可能となる。
Further, the provision of the drain gate D and the
<変形例>
各微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷が、各微小変換部PDa〜PDdに対応する一つの電荷蓄積領域2212a〜2212dに移動しやすい構成は、以下のように実現されても良い。例えば、イオンの注入などによって、電荷転送領域2213のポテンシャルを調整することによって実現されても良い。例えば、微小変換部PDaの近傍に位置する電荷転送領域2213のポテンシャルが、電荷蓄積領域2212a側に下がるような傾斜となるように調整されても良い。同様に、各微小変換部PDa〜PDdの近傍に位置する電荷転送領域2213のポテンシャルは、対応する各電荷蓄積領域2212側に下がるような傾斜となるように調整されても良い。
<Modification>
A configuration in which the charges generated in each of the minute conversion units PDa to PDd easily move to one
読み出し回路224は、読み出し電極2214aに流れた電流と、読み出し電極2214bに流れた電流との差分をとらず、それぞれの電流を制御部13へ出力するように構成されても良い。この場合、制御部13は、それぞれの電流に応じた2つの画像を生成する。また、制御部13は、2つの画像を生成した後に、2つの画像の差分の画像を生成しても良い。
The
上述した3つの動作パターンは、例示にすぎない。したがって、他の動作パターンで撮像装置10が動作するように制御がなされても良い。
振り分けゲートTXa〜TXdが開いている時間は、適宜設定されても良い。この時間は、例えば100ミリ秒以下であり、好ましくは1ミリ秒以下であり、より好ましくは100マイクロ秒以下に設定される。
画素221は、リセットゲートR及びリセット電極2215a〜2215dを備えないように構成されても良い。画素221は、ドレインゲートD及びドレイン電極2217を備えないように構成されても良い。画素221に備えられる微小変換部PDの数は、4つに限定される必要は無く、2つ又は3つであっても良いし、5つ以上であっても良い。その場合、各微小変換部PDには、対応する電荷蓄積領域2212及び振り分けゲートTXが設けられる。
The three operation patterns described above are merely examples. Therefore, control may be performed so that the
The time during which the distribution gates TXa to TXd are open may be set as appropriate. This time is, for example, 100 milliseconds or less, preferably 1 millisecond or less, and more preferably 100 microseconds or less.
The
上述した変調光検出モードでは、制御部13は、4つの輝度値に基づいて強度変調光の位相を検出したが、3つの輝度値に基づいて強度変調光の位相を検出しても良い。この場合、制御部13は、4つの振り分けゲートTXa〜TXdのうち、3つの振り分けゲートTXを開閉する。例えば、振り分けゲートTXa〜TXcが開閉されるものとして説明を行う。
In the modulated light detection mode described above, the
以下の説明において、C(θ0)、C(θ1)、C(θ2)は、各電荷蓄積領域2212a〜2212cが電荷を蓄積したタイミングにおける電位の値を表す。すなわち、制御部13の制御によって、1回の露光の時間は、強度変調光の周期と同じとなる。また、制御部13の制御によって、各振り分けゲートTXa〜TXc制御部13が開くタイミングは、強度変調光の周期の1/3の時間ずつずれている。制御部13は、撮像される強度変調光の周期や、各振り分けゲートTXa〜TXcが開くタイミングを予め記憶している。制御部13は、C(θ0)、C(θ1)、C(θ2)を数3に代入することによって、強度変調光の振幅R及びBの値を算出する。
In the following description, C (θ 0 ), C (θ 1 ), and C (θ 2 ) represent potential values at the timing at which the
そして、制御部13は、C(θ0)、C(θ1)、C(θ2)及び数3で算出されたR及びBの値を数4に代入することによって、各画素221における強度変調光の位相θを算出する。
Then, the
[第二実施形態]
図13は、第二実施形態の撮像装置10の受光部12に用いられる画素221−2の構成を表す構成図である。なお、第二実施形態の撮像装置10及び受光部12の構成は、第一実施形態と同じである。ただし、制御部13の処理が、第一実施形態と第二実施形態とでは異なる部分がある。そのため、制御部13については、第一実施形態と異なる部分についてのみ以下で説明する。
[Second Embodiment]
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating a configuration of the pixel 221-2 used in the
画素221−2は、分離ゲートSa−d、分離ゲートSd−c、分離ゲートSc−b、分離ゲートSb−aを備える。以下、4つの分離ゲートをまとめて記載する場合には「分離ゲートS」と記載する。画素221−2は、4つの分離ゲートSを備えることによって、各微小変換部PDa〜PDdを個別の画素として動作させることを可能とする。具体的には、各微小変換部PDa〜PDdで生成した電荷を全ての電荷蓄積領域2212a〜2212dへ分散させる場合には、全ての分離ゲートSが開かれる。一方、各微小変換部PDa〜PDdで生成した電荷を、対応する電荷蓄積領域2212a〜2212dに対してのみ蓄積させる場合には、全ての分離ゲートSが閉じられる。
The pixel 221-2 includes a separation gate Sa-d, a separation gate Sd-c, a separation gate Sc-b, and a separation gate Sb-a. Hereinafter, when the four isolation gates are collectively described, they are referred to as “isolation gate S”. The pixel 221-2 includes the four separation gates S, thereby enabling the micro conversion units PDa to PDd to operate as individual pixels. Specifically, when the charges generated by the micro conversion units PDa to PDd are distributed to all the
図14は、図13の画素221−2の等価回路を表す図である。第二実施形態における画素221−2の等価回路と第一実施形態における画素221の等価回路との主な違いは、4つの分離ゲートSを備える点である。
次に、動作パターン毎に、第二実施形態における画素221−2のポテンシャルの変化及び電荷の移動について説明する。図15は、ポテンシャルを表す断面の線を表す図である。図15のCからDへ続く破線に沿ったポテンシャルの高さが、図16〜図18に表される。
FIG. 14 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the pixel 221-2 in FIG. The main difference between the equivalent circuit of the pixel 221-2 in the second embodiment and the equivalent circuit of the
Next, changes in the potential of the pixel 221-2 and the movement of charges in the second embodiment will be described for each operation pattern. FIG. 15 is a diagram illustrating a cross-sectional line representing a potential. The height of the potential along the broken line from C to D in FIG. 15 is represented in FIGS.
図16は、変調光検出モードにおける画素221−2のポテンシャルの高さの変化を表す図である。図16Aは、回路に何らの操作を加えていない状態でのポテンシャルを表す。図16Bは、リセット時のポテンシャルを表す。リセット時には、全てのリセットゲートと、全ての振り分けゲートTXと、ドレインゲートDとが開かれる。電荷蓄積領域2212aに蓄積されていた電荷がリセットゲートRaを通過してリセット電極2215aへ流れる。また、微小変換部PDaで生じた電荷や電荷転送領域2213に残っていた電荷も、リセット電極2215a又はドレイン電極2217へ流れる。以上の動作により、画素221−2はリセット状態となる。なお、図16Bでは、全ての分離ゲートSも開かれているが、分離ゲートSを開くことは必須ではない。
FIG. 16 is a diagram illustrating a change in potential height of the pixel 221-2 in the modulated light detection mode. FIG. 16A represents the potential when no operation is applied to the circuit. FIG. 16B represents the potential at reset. At reset, all reset gates, all sort gates TX, and drain gates D are opened. The charges accumulated in the
図16Cは、全ての分離ゲートS及び振り分けゲートTXaが開いた状態のポテンシャルを表す。この場合、微小変換部PDaで生じた電荷が、振り分けゲートTXaを通過して、電荷蓄積領域2212aに蓄積される。
図16Dは、ドレインゲートDのみが開いた状態のポテンシャルを表す。この場合、微小変換部PDaで生じている電荷及び電荷転送領域2213に残っている電荷が、ドレインゲートDを通過してドレイン電極2217へ流れる。なお、図16Dでは、全ての分離ゲートSも開かれているが、分離ゲートSを開くことは必須ではない。
図16Eは、全ての分離ゲートS及び振り分けゲートTXdが開いた状態のポテンシャルを表す。この場合、微小変換部PDaで生じた電荷が、振り分けゲートTXdを通過して、電荷蓄積領域2212dに蓄積される。
FIG. 16C shows the potential in a state where all the separation gates S and the distribution gates TXa are open. In this case, the charge generated in the minute conversion unit PDa passes through the sorting gate TXa and is accumulated in the
FIG. 16D represents the potential with only the drain gate D open. In this case, the charge generated in the minute conversion part PDa and the charge remaining in the
FIG. 16E shows the potential with all the separation gates S and the distribution gates TXd open. In this case, the charge generated in the minute conversion unit PDa passes through the distribution gate TXd and is accumulated in the
図17は、差分画像撮像モードにおける画素221−2のポテンシャルの高さの変化を表す図である。図17A〜図17Dに示される状態は、それぞれ図16A〜図16Dに示される状態と同じである。図17Eは、全ての分離ゲートS及び振り分けゲートTXdが開いた状態のポテンシャルを表す。この場合、微小変換部PDaで生じた電荷が、振り分けゲートTXdを通過して、電荷蓄積領域2212dに蓄積される。
FIG. 17 is a diagram illustrating a change in potential height of the pixel 221-2 in the differential image capturing mode. The states shown in FIGS. 17A to 17D are the same as the states shown in FIGS. 16A to 16D, respectively. FIG. 17E shows the potential when all the separation gates S and the distribution gates TXd are open. In this case, the charge generated in the minute conversion unit PDa passes through the distribution gate TXd and is accumulated in the
図18は、高画素撮像モードにおける画素221−2のポテンシャルの高さの変化を表す図である。図18Aに示される状態は図16Aに示される状態と同じである。図18Bは、リセット時のポテンシャルを表す。リセット時には、全ての分離ゲートSが閉じられ、且つ、他の全てのゲートが開かれる。電荷蓄積領域2212aに蓄積されていた電荷がリセットゲートRaを通過してリセット電極2215aへ流れる。また、微小変換部PDaで生じた電荷や電荷転送領域2213に残っていた電荷も、リセット電極2215a又はドレイン電極2217へ流れる。以上の動作により、画素221−2はリセット状態となる。
FIG. 18 is a diagram illustrating a change in potential height of the pixel 221-2 in the high pixel imaging mode. The state shown in FIG. 18A is the same as the state shown in FIG. 16A. FIG. 18B represents the potential at reset. At reset, all isolation gates S are closed and all other gates are opened. The charges accumulated in the
図18Cは、全ての分離ゲートSが閉じ、且つ、全ての振り分けゲートTXa〜TXdが開いた状態のポテンシャルを表す。この場合、微小変換部PDaで生じた電荷は、振り分けゲートTXaを通過して、電荷蓄積領域2212aに蓄積される。このとき、分離ゲートSa−dが閉じているため、微小変換部PDaで生じた電荷は、振り分けゲートTXb〜TXdを通過することはない。また、同様の理由により、微小変換部PDb〜PDdで生じた電荷が振り分けゲートTXaを通過することもない。また、不図示の微小変換部PDdで生じた電荷が、振り分けゲートTXdを通過して、電荷蓄積領域2212dに蓄積される。
FIG. 18C shows the potential in a state where all the separation gates S are closed and all the distribution gates TXa to TXd are opened. In this case, the charge generated in the minute conversion unit PDa passes through the sorting gate TXa and is accumulated in the
次に、動作パターン毎に、第二実施形態における撮像装置10の動作の流れについて説明する。図19は、変調光検出モードにおける撮像装置10の動作を表すタイミングチャートである。まず、撮像開始時に制御部13がリセット信号を出力すると、画素221−2はリセットゲートRa〜Rd、4つの振り分けゲートTXa〜TXd、ドレインゲートD、4つの分離ゲートSを開く(t51)。この動作によって、電荷転送領域2213及び電荷蓄積領域2212a〜2212dがリセット状態となる。
Next, the operation flow of the
次に制御部13の制御に応じて、全てのリセットゲートRa〜Rdが閉じ、全ての分離ゲートSが開き、振り分けゲートTXb〜TXdが閉じ、振り分けゲートTXaが開いた状態となる(t52)。振り分けゲートTXaが開いている間、全ての分離ゲートSも開いているため、微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷が電荷蓄積領域2212aに蓄積される。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、振り分けゲートTXaが閉じ、ドレインゲートDが開いた状態となる(t53)。ドレインゲートDが開くことによって、全ての微小変換部PDa〜PDdで生じている電荷及び電荷転送領域2213に残っている電荷が、ドレインゲートDを通過してドレイン電極2217へ流れる。
次に、制御部13の制御に応じて、ドレインゲートDが閉じ、振り分けゲートTXbが開いた状態となる(t54)。振り分けゲートTXbが開いている間、全ての分離ゲートSも開いているため、微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷が電荷蓄積領域2212bに蓄積される。
Next, under the control of the
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、振り分けゲートTXbが閉じ、ドレインゲートDが開いた状態となる(t55)。ドレインゲートDが開くことによって、全ての微小変換部PDa〜PDdで生じている電荷及び電荷転送領域2213に残っている電荷が、ドレインゲートDを通過してドレイン電極2217へ流れる。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、ドレインゲートDが閉じ、振り分けゲートTXcが開いた状態となる(t56)。振り分けゲートTXcが開いている間、全ての分離ゲートSも開いているため、微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷が電荷蓄積領域2212cに蓄積される。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、振り分けゲートTXcが閉じ、ドレインゲートDが開いた状態となる(t57)。ドレインゲートDが開くことによって、全ての微小変換部PDa〜PDdで生じている電荷及び電荷転送領域2213に残っている電荷が、ドレインゲートDを通過してドレイン電極2217へ流れる。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、ドレインゲートDが閉じ、振り分けゲートTXdが開いた状態となる(t58)。振り分けゲートTXdが開いている間、全ての分離ゲートSも開いているため、微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷が電荷蓄積領域2212dに蓄積される。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、振り分けゲートTXdが閉じ、ドレインゲートDが開いた状態となる(t59)。ドレインゲートDが開くことによって、全ての微小変換部PDa〜PDdで生じている電荷及び電荷転送領域2213に残っている電荷が、ドレインゲートDを通過してドレイン電極2217へ流れる。
Next, under the control of the
以上で1回目の露光が完了する(t60)。その後、所定の回数(n回)の露光が完了するまで、振り分けゲートTXa〜TXd及びドレインゲートDの開閉処理が繰り返し実行される。所定回数の露光が完了するまでリセットゲートRは開かれない。所定回数の露光が完了すると(t61)、制御部13の制御に応じて、読み出しゲートTa〜Tdが開く。レベルシフト・トランジスタLa〜LdのゲートにはコンデンサCa〜Cdの電圧が加えられている。そのため、読み出しゲートTa〜Tdが開かれることに応じて、それぞれのコンデンサの電圧レベルに応じた電流が、読み出し電極2214a〜読み出し電極2214dに流れる。読み出し電極2214に流れた電流は、読み出し回路224を介して制御部13へ流れる。制御部13は、読み出された電流を用いて、撮像した強度変調光の位相を検出する。強度変調光の位相の検出処理は、第一実施形態における検出処理と同じである。
Thus, the first exposure is completed (t60). Thereafter, the opening / closing process of the sorting gates TXa to TXd and the drain gate D is repeatedly executed until a predetermined number of times (n times) of exposure are completed. The reset gate R is not opened until a predetermined number of exposures are completed. When the predetermined number of exposures are completed (t61), the read gates Ta to Td are opened according to the control of the
図20は、差分画像撮像モードにおける撮像装置10の動作を表すタイミングチャートである。まず、撮像開始時に制御部13がリセット信号を出力すると、画素221−2はリセットゲートRa〜Rd、4つの振り分けゲートTXa〜TXd、ドレインゲートD、4つの分離ゲートSを開く(t71)。この動作によって、電荷転送領域2213及び電荷蓄積領域2212a〜2212dがリセット状態となる。
FIG. 20 is a timing chart illustrating the operation of the
次に制御部13の制御に応じて、全てのリセットゲートRa〜Rdが閉じ、分離ゲートSb−a及びSb−cが開き、分離ゲートSb−b及びSb−dが閉じ、振り分けゲートTXb及びTXdが閉じ、振り分けゲートTXa及びTXcが開いた状態となる(t72)。振り分けゲートTXa及びTXcが開いている間、分離ゲートSb−b及びSb−dも開いているため、微小変換部PDa及びPDbで生じた電荷が電荷蓄積領域2212aに蓄積され、微小変換部PDc及びPDdで生じた電荷が電荷蓄積領域2212cに蓄積される。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、振り分けゲートTXa及びTXcが閉じ、ドレインゲートDが開いた状態となる(t73)。ドレインゲートDが開くことによって、全ての微小変換部PDa〜PDdで生じている電荷及び電荷転送領域2213に残っている電荷が、ドレインゲートDを通過してドレイン電極2217へ流れる。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、ドレインゲートDが閉じ、振り分けゲートTXb及びTXdが開いた状態となる(t74)。振り分けゲートTXb及びTXdが開いている間、分離ゲートSb−b及びSb−dも開いているため、微小変換部PDa及びPDbで生じた電荷が電荷蓄積領域2212bに蓄積され、微小変換部PDcとPDdで生じた電荷が電荷蓄積領域2212dに蓄積される。
Next, under the control of the
次に、制御部13の制御に応じて、振り分けゲートTXb及びTXdが閉じ、ドレインゲートDが開いた状態となる(t75)。ドレインゲートDが開くことによって、全ての微小変換部PDa〜PDdで生じている電荷及び電荷転送領域2213に残っている電荷が、ドレインゲートDを通過してドレイン電極2217へ流れる。
Next, under the control of the
以上で1回目の露光が完了する(t76)。その後、所定の回数(n回)の露光が完了するまで、振り分けゲートTXa、振り分けゲートTXb及びドレインゲートDの開閉処理が繰り返し実行される。所定回数の露光が完了するまでリセットゲートRは開かれない。所定回数の露光が完了すると(t81)、制御部13の制御に応じて、読み出しゲートTa及び読み出しゲートTbが開く。読み出しゲートTa及び読み出しゲートTbが開かれることに応じて、電荷蓄積領域2212a及び電荷蓄積領域2212bのコンデンサの電圧レベルに応じた電流が、読み出し電極2214a及び読み出し電極2214bに流れる。読み出し回路224は、読み出し電極2214aに流れた電流と、読み出し電極2214bに流れた電流との差分をとり、制御部13へ出力する。制御部13は、読み出し回路224から出力された電流を用いて、差分画像を生成する。
Thus, the first exposure is completed (t76). Thereafter, the opening / closing process of the sorting gate TXa, the sorting gate TXb, and the drain gate D is repeatedly executed until a predetermined number of times (n times) of exposure are completed. The reset gate R is not opened until a predetermined number of exposures are completed. When the predetermined number of exposures is completed (t81), the read gate Ta and the read gate Tb are opened under the control of the
図21は、高画素撮像モードにおける撮像装置10の動作を表すタイミングチャートである。まず、撮像開始時に制御部13がリセット信号を出力すると、画素221−2はリセットゲートRa〜Rd、4つの振り分けゲートTXa〜TXd、ドレインゲートD、4つの分離ゲートSを開く(t91)。この動作によって、電荷転送領域2213及び電荷蓄積領域2212a〜2212dがリセット状態となる。
FIG. 21 is a timing chart showing the operation of the
次に制御部13の制御に応じて、全てのリセットゲートRa〜Rd、ドレインゲートD、全ての分離ゲートSが閉じ、全ての振り分けゲートTXa〜TXdが開いた状態となる(t92)。全ての分離ゲートSが閉じられているため、微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷は、それぞれに対応する電荷蓄積領域2212a〜2212dに移動する。そのため、振り分けゲートTXa〜TXdが開いている間、微小変換部PDa〜PDdで生じた電荷は、それぞれに対応する電荷蓄積領域2212a〜2212dに蓄積される。
Next, under the control of the
所定の露光時間が経過すると、制御部13の制御に応じて、振り分けゲートTXa〜TXdが閉じ、読み出しゲートTa〜Tdが開く(t97)。読み出しゲートTa〜Tdが開かれることに応じて、電荷蓄積領域2212a〜2212dのコンデンサの電圧レベルに応じた電流が、読み出し電極2214a〜2214dに流れる。読み出し電極2214に流れた電流は、読み出し回路224を介して制御部13へ流れる。制御部13は、読み出された電流を用いて高画素画像を生成する。
When a predetermined exposure time elapses, the distribution gates TXa to TXd are closed and the read gates Ta to Td are opened (t97) according to the control of the
このように構成された第二実施形態の撮像装置10では、画素221−2の微小変換部PDa〜PDdで生成された電荷を、振り分けゲートTXa〜TXdの開閉状態に応じて、適切に電荷蓄積領域2212a〜2212dへ移動させることが可能となる。例えば、一度に一つの振り分けゲートTXしか開かない場合には、各微小変換部PDa〜PDdで生成された電荷は開いている振り分けゲートTXを介して電荷蓄積領域2212へ移動する。このような効果が得られる一つの理由は、各微小変換部PDa〜PDd及び振り分けゲートTXa〜TXdが、共通した一つの電荷転送領域2213を介して接続されていることである。また、他の理由は、4つの微小変換部PDa〜PDdが、近傍に位置する2つの電荷蓄積領域2212a〜2212dの略中間に設けられていることである。
In the
また、例えば全ての振り分けゲートTXa〜TXdが開いている場合には、各微小変換部PDa〜PDdで生成された電荷は、4つの分離ゲートSの存在により、対応する電荷蓄積領域2212a〜2212dへそれぞれ移動する。そのため、各微小変換部PDa〜PDdで生成された電荷を精度良く蓄積することが可能となる。したがって、各微小変換部PDa〜PDdをそれぞれ一つの画素とした高画素の画像を生成することが可能となる。
また、ドレインゲートD及びドレイン電極2217を備えることによって、第一実施形態と同様の効果が得られる。
Further, for example, when all the distribution gates TXa to TXd are open, the charges generated by the minute conversion units PDa to PDd are transferred to the corresponding
Further, by providing the drain gate D and the
<変形例>
4つの分離ゲートSの動作は、上述したものに限られない。例えば、隣り合った二つの分離ゲートSを閉じ、残り二つの分離ゲートSを開いた状態で電荷の蓄積を行うように構成されても良い。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
<Modification>
The operations of the four isolation gates S are not limited to those described above. For example, the charge storage may be performed with two adjacent isolation gates S closed and the remaining two isolation gates S open.
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
10…撮像装置, 11…レンズ, 12…受光部, 13…制御部, 221…画素(受光素子), 222…垂直走査回路, 223…水平走査回路, 224…読み出し回路, PDa〜PDd…微小変換部(光電変換部), 2212a〜2212d…電荷蓄積領域(電荷蓄積部), 2213…電荷転送領域(電荷転送部), 2214a〜2214d…読み出し電極, 2215a〜2215d…リセット電極, TXa〜TXd…振り分けゲート, Ra〜Rd…リセットゲート, D…ドレインゲート, 2217…ドレイン電極, 2200…凸部, Sa−d,Sb−a,Sc−b,Sd−c…分離ゲート
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、
前記光電変換部から生成された電荷を前記電荷蓄積部へ転送する電荷転送部と、
前記電荷転送部と前記電荷蓄積部との間に設けられ、開閉することによって前記電荷転送部から前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する複数の振り分けゲート部と、
を備え、
前記電荷転送部は、複数の光電変換部と複数の振り分けゲートと複数の電荷蓄積部とに接し、
前記電荷蓄積部及び前記振り分けゲート部は、自身に対応する前記光電変換部が位置する方向に対し、前記電荷転送部に接する凸部を有し、
第一動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複しないように開き、
第二動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複して開く、
ことを特徴とする受光素子。 A plurality of photoelectric conversion units that generate charges according to the exposure amount;
A plurality of charge storage units that store the charges generated from the photoelectric conversion unit;
A charge transfer unit that transfers the charge generated from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit;
A plurality of distribution gates provided between the charge transfer unit and the charge storage unit, and controlling opening and closing of the charge transfer unit from the charge transfer unit to the charge storage unit;
With
The charge transfer unit is in contact with a plurality of photoelectric conversion units, a plurality of sorting gates, and a plurality of charge storage units,
The charge storage unit and the distribution gate unit have a convex portion in contact with the charge transfer unit with respect to a direction in which the photoelectric conversion unit corresponding to itself is located,
In the case of the first operation state, during the exposure, the distribution gate is opened so as not to overlap with other distribution gates,
In the case of the second operation state, during the exposure, the distribution gate opens overlapping with other distribution gates.
A light receiving element characterized by that.
前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、
前記光電変換部から生成された電荷を前記電荷蓄積部へ転送する電荷転送部と、
前記電荷転送部と前記電荷蓄積部との間に設けられ、開閉することによって前記電荷転送部から前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する複数の振り分けゲート部と、
を備え、
前記電荷転送部は、複数の光電変換部と複数の振り分けゲートと複数の電荷蓄積部とに接し、
前記光電変換部と前記電荷転送部とのいずれか一方又は双方は、当該光電変換部に対応する前記電荷蓄積部側に、当該光電変換部によって生成された前記電荷が移動するような電位ポテンシャルを有し、
第一動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複しないように開き、
第二動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複して開く、
ことを特徴とする受光素子。 A plurality of photoelectric conversion units that generate charges according to the exposure amount;
A plurality of charge storage units that store the charges generated from the photoelectric conversion unit;
A charge transfer unit that transfers the charge generated from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit;
A plurality of distribution gates provided between the charge transfer unit and the charge storage unit, and controlling opening and closing of the charge transfer unit from the charge transfer unit to the charge storage unit;
With
The charge transfer unit is in contact with a plurality of photoelectric conversion units, a plurality of sorting gates, and a plurality of charge storage units,
Either one or both of the photoelectric conversion unit and the charge transfer unit has a potential potential to move the charge generated by the photoelectric conversion unit to the charge storage unit corresponding to the photoelectric conversion unit. Have
In the case of the first operation state, during the exposure, the distribution gate is opened so as not to overlap with other distribution gates,
In the case of the second operation state, during the exposure, the distribution gate opens overlapping with other distribution gates.
A light receiving element characterized by that.
前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、
前記光電変換部から生成された電荷を前記電荷蓄積部へ転送する電荷転送部と、
前記電荷転送部と前記電荷蓄積部との間に設けられ、開閉することによって前記電荷転送部から前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する複数の振り分けゲート部と、
前記電荷転送部に設けられ、開閉することによって前記光電変換部から当該光電変換部に対応していない前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する分離ゲートと、
を備え、
前記電荷転送部は、複数の光電変換部と複数の振り分けゲートと複数の電荷蓄積部とに接し、
第一動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複しないように開き、前記分離ゲートは開き、
第二動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートは他の振り分けゲートと重複して開き、前記分離ゲートは閉じる、
ことを特徴とする受光素子。 A plurality of photoelectric conversion units that generate charges according to the exposure amount;
A plurality of charge storage units that store the charges generated from the photoelectric conversion unit;
A charge transfer unit that transfers the charge generated from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit;
A plurality of distribution gates provided between the charge transfer unit and the charge storage unit, and controlling opening and closing of the charge transfer unit from the charge transfer unit to the charge storage unit;
A separation gate that is provided in the charge transfer unit and controls opening and closing of the charge storage unit that does not correspond to the photoelectric conversion unit from the photoelectric conversion unit;
With
The charge transfer unit is in contact with a plurality of photoelectric conversion units, a plurality of sorting gates, and a plurality of charge storage units,
In the first operating state, during the exposure, the distribution gate is opened so as not to overlap with other distribution gates, the separation gate is opened,
In the second operation state, during the exposure, the distribution gate opens overlapping with other distribution gates, and the separation gate closes.
A light receiving element characterized by that.
第一動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートを他の振り分けゲートと重複しないように開くステップと、
第二動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートを他の振り分けゲートと重複して開くステップと、
を有する制御方法。 A plurality of photoelectric conversion units that generate charges according to the amount of exposure, a plurality of charge storage units that store charges generated from the photoelectric conversion units, and a charge generated from the photoelectric conversion units to the charge storage unit A charge transfer unit that transfers, and a plurality of sorting gate units that are provided between the charge transfer unit and the charge storage unit and control opening and closing of the charge transfer unit from the charge transfer unit to the charge storage unit The charge transfer unit is in contact with a plurality of photoelectric conversion units, a plurality of distribution gates, and a plurality of charge storage units, and the charge storage unit and the distribution gate unit include the photoelectric conversion unit corresponding to itself. A method for controlling a light receiving element having a convex portion in contact with the charge transfer portion with respect to a direction in which it is located,
In the first operation state, the step of opening the sorting gate so as not to overlap with other sorting gates during exposure,
In the second operation state, the step of opening the sorting gate overlapping with other sorting gates during exposure,
A control method.
第一動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートを他の振り分けゲートと重複しないように開くステップと、
第二動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートを他の振り分けゲートと重複して開くステップと、
を有する制御方法。 A plurality of photoelectric conversion units that generate charges according to the amount of exposure, a plurality of charge storage units that store charges generated from the photoelectric conversion units, and a charge generated from the photoelectric conversion units to the charge storage unit A charge transfer unit that transfers, and a plurality of sorting gate units that are provided between the charge transfer unit and the charge storage unit and control opening and closing of the charge transfer unit from the charge transfer unit to the charge storage unit The charge transfer unit is in contact with the plurality of photoelectric conversion units, the plurality of sorting gates, and the plurality of charge storage units, and one or both of the photoelectric conversion unit and the charge transfer unit are A method of controlling a light receiving element having a potential potential such that the charge generated by the photoelectric conversion unit moves to the charge storage unit side corresponding to the conversion unit,
In the first operation state, the step of opening the sorting gate so as not to overlap with other sorting gates during exposure,
In the second operation state, the step of opening the sorting gate overlapping with other sorting gates during exposure,
A control method.
第一動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートを他の振り分けゲートと重複しないように開き、前記分離ゲートを開くステップと、
第二動作状態の場合、露光中に前記振り分けゲートを他の振り分けゲートと重複して開き、前記分離ゲートは閉じるステップと、
を有する制御方法。 A plurality of photoelectric conversion units that generate charges according to the amount of exposure, a plurality of charge storage units that store charges generated from the photoelectric conversion units, and a charge generated from the photoelectric conversion units to the charge storage unit A charge transfer unit that transfers, and a plurality of sorting gate units that are provided between the charge transfer unit and the charge storage unit and control opening and closing of the charge transfer unit from the charge transfer unit to the charge storage unit A separation gate that is provided in the charge transfer unit and controls opening and closing of the charge transfer unit from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit that does not correspond to the photoelectric conversion unit, and the charge transfer unit Is in contact with a plurality of photoelectric conversion units, a plurality of sorting gates, and a plurality of charge storage units,
In the case of the first operation state, the exposure gate is opened so as not to overlap with other distribution gates during exposure, and the separation gate is opened.
In the case of the second operation state, the exposure gate is overlapped with the other distribution gates during exposure, and the separation gate is closed.
A control method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010257153A JP5456644B2 (en) | 2010-11-17 | 2010-11-17 | Light receiving element and control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010257153A JP5456644B2 (en) | 2010-11-17 | 2010-11-17 | Light receiving element and control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012109808A true JP2012109808A (en) | 2012-06-07 |
JP5456644B2 JP5456644B2 (en) | 2014-04-02 |
Family
ID=46494956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010257153A Active JP5456644B2 (en) | 2010-11-17 | 2010-11-17 | Light receiving element and control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5456644B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021100826A1 (en) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Light receiving element, and ranging module |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09162382A (en) * | 1995-12-08 | 1997-06-20 | Hitachi Ltd | Solid-state image pick up device |
JP2003188367A (en) * | 2001-12-14 | 2003-07-04 | Toshiba Corp | Solid-state imaging device |
JP2005176081A (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Konica Minolta Holdings Inc | Solid-state imaging apparatus |
WO2007083704A1 (en) * | 2006-01-18 | 2007-07-26 | National University Corporation Shizuoka University | Solid-state image pick-up device and pixel signal readout method |
JP2007325139A (en) * | 2006-06-03 | 2007-12-13 | Nikon Corp | Solid-state image pickup element and imaging apparatus using the same |
WO2009147863A1 (en) * | 2008-06-05 | 2009-12-10 | 本田技研工業株式会社 | Optical receiver |
JP2009290659A (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Sony Corp | Solid-state imaging device, imaging device, and drive method of the solid-state imaging device |
JP2009296574A (en) * | 2008-05-02 | 2009-12-17 | Canon Inc | Solid-state imaging device |
WO2010018677A1 (en) * | 2008-08-11 | 2010-02-18 | 本田技研工業株式会社 | Pixel, pixel forming method, imaging device and image forming method |
JP2010124140A (en) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Honda Motor Co Ltd | Photographic system, photographic device, and photography control program |
-
2010
- 2010-11-17 JP JP2010257153A patent/JP5456644B2/en active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09162382A (en) * | 1995-12-08 | 1997-06-20 | Hitachi Ltd | Solid-state image pick up device |
JP2003188367A (en) * | 2001-12-14 | 2003-07-04 | Toshiba Corp | Solid-state imaging device |
JP2005176081A (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Konica Minolta Holdings Inc | Solid-state imaging apparatus |
WO2007083704A1 (en) * | 2006-01-18 | 2007-07-26 | National University Corporation Shizuoka University | Solid-state image pick-up device and pixel signal readout method |
JP2007325139A (en) * | 2006-06-03 | 2007-12-13 | Nikon Corp | Solid-state image pickup element and imaging apparatus using the same |
JP2009296574A (en) * | 2008-05-02 | 2009-12-17 | Canon Inc | Solid-state imaging device |
JP2009290659A (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Sony Corp | Solid-state imaging device, imaging device, and drive method of the solid-state imaging device |
WO2009147863A1 (en) * | 2008-06-05 | 2009-12-10 | 本田技研工業株式会社 | Optical receiver |
WO2010018677A1 (en) * | 2008-08-11 | 2010-02-18 | 本田技研工業株式会社 | Pixel, pixel forming method, imaging device and image forming method |
JP2010124140A (en) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Honda Motor Co Ltd | Photographic system, photographic device, and photography control program |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021100826A1 (en) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Light receiving element, and ranging module |
EP4063784A4 (en) * | 2019-11-19 | 2023-01-11 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Light receiving element, and ranging module |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5456644B2 (en) | 2014-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10051213B2 (en) | Solid-state image sensor, ranging apparatus and imaging apparatus with pixels having in-pixel memories | |
US9030589B2 (en) | Image sensor and image sensing apparatus | |
CN106133912B (en) | Solid-state image sensor, electronic device, and imaging method | |
US10659713B2 (en) | Image sensing device | |
JP6755799B2 (en) | Image sensor and solid-state image sensor used for it | |
US20170187969A1 (en) | Imaging device | |
US9838611B2 (en) | Image capturing apparatus for obtaining normal image and range image and control method thereof | |
JP2015142254A (en) | Solid-state imaging apparatus and driving method thereof, and imaging system employing the same | |
US11265501B2 (en) | Photoelectric conversion device and photoelectric conversion system | |
JP2018019296A (en) | Imaging apparatus and control method therefor | |
US20160353017A1 (en) | Electronic device and method for photographing image | |
JP2017112420A (en) | Imaging element and imaging device | |
JP2012227650A (en) | Solid-state image pickup device | |
CN111034179B (en) | Solid-state imaging device and imaging device provided with same | |
JP5456644B2 (en) | Light receiving element and control method | |
JP5899653B2 (en) | Imaging device | |
JP6809543B2 (en) | Image sensor and electronic camera | |
JP6704725B2 (en) | Imaging device, control method, and program thereof | |
JP2015108759A (en) | Imaging device, imaging system, control method of imaging device, program and storage medium | |
JP7279746B2 (en) | Imaging unit and imaging device | |
US20200296274A1 (en) | Image capturing apparatus and method for controlling same, and storage medium | |
CN111034178B (en) | Solid-state imaging device and imaging device provided with same | |
JP6399844B2 (en) | Imaging device | |
JP6930556B2 (en) | Image sensor and image sensor | |
JP6525694B2 (en) | Imaging device, imaging system, and driving method of imaging device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121127 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130612 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130618 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130819 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131210 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140108 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5456644 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |