JP2013172210A5 - - Google Patents

Description

実施形態２は、撮像面での位相差検出型の焦点検出を行なう構成として、１画素の１つのマイクロレンズに対応して複数の光電変換素子を有し、複数の光電変換部の各々の信号を用いて焦点検出を行なう構成である。

便宜的に実施形態１と実施形態２とで分けて記載しているが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、他方の実施形態の一部を適用することは可能である。例えば、実施形態１は、撮像用画素と焦点検出用の画素と互いに別の構成として設けられている。実施形態１の焦点検出メカニズムを有する撮像装置であっても、実施形態２の画素の構造を適用することができる。
以下、各実施形態に関して詳細に説明を行なう。

（実施形態１）
（実施例１）
図１は実施形態１の実施例１の撮像装置の撮像領域の一部の上面図である。本実施形態の撮像装置の撮像領域は、撮像専用の画素と焦点検出を行なうための信号を出力する焦点検出用画素とがアレイ状に配されている。

次に時刻Ｔ６にφＳＥＬ＿１がローレベルからハイレベルへ遷移し、同時にφＲＥＳ＿１がハイレベルからローレベルへ遷移する。この動作により画素のノイズ信号が垂直信号線ＶＯＵＴに出力され得る状態となる。

時刻Ｔ９においてφＴＸ２＿１がローレベルからハイレベルへ遷移し、時刻Ｔ１０においてφＴＸ２＿１がハイレベルからローレベルへ遷移する。この動作により１行目の複数の画素において、第１信号保持部ＭＥＭ１から増幅トランジスタＳＦのゲートへ電子が転送される。

時刻Ｔ２０においてφＳＥＬ１がハイレベルからローレベルへ遷移し、１行目の画素が選択状態から非選択状態となる。続けて期間Ｔ２１−Ｔ３３において１行目と同様に２行目の画素の信号が読み出される。

時刻Ｔ２０においてφＳＥＬ１がハイレベルからローレベルへ遷移し、１行目の画素が選択状態から非選択状態となる。続けて期間Ｔ２１−Ｔ３３において１行目と同様に２行目の画素の信号が読み出される。

（実施例２）
図１９に実施形態２の実施例２の画素の等価回路の例を示す。図１１と同様の機能を有する部分には同様の符号を付し詳細な説明は省略する。本例の図１１の例と異なる点は、増幅トランジスタＳＦが同一画素の複数の光電変換部ＰＤ＿Ａ、ＰＤ＿Ｂで共有されている点である。これに伴い、第１光電変換部ＰＤ＿Ａに対応する第２電荷転送部ＴＸ２＿Ａと、第１光電変換部ＰＤ＿Ｂに対応する第２電荷転送部ＴＸ２＿Ｂとが独立して制御可能な構成となっている必要がある。

次に時刻Ｔ６にφＳＥＬ＿１がローレベルからハイレベルへ遷移し、同時にφＲＥＳ＿１がハイレベルからローレベルへ遷移する。この動作によりノイズ信号が垂直信号線ＶＯＵＴに出力され得る状態となる。

時刻Ｔ３３においてφＳＥＬ１がハイレベルからローレベルへ遷移し、１行目の画素が選択状態から非選択状態となる。この動作により１行目の画素の焦点検出用の信号の読み出しが完了する。

時刻Ｔ３７においてφＳＥＬ１がハイレベルからローレベルへ遷移し、１行目の画素が選択状態から非選択状態となる。続けて期間Ｔ３８−Ｔ６４において２行目の画素の信号が読み出される。

Claims (20)

1. 光電変換部と、前記光電変換部で生じた信号電荷に基づく信号を増幅する増幅素子とを有する画素を複数有し、前記複数の画素は位相差検出型の焦点検出を行なうための信号を出力する画素を有する撮像装置であって、
   前記位相差検出型の焦点検出を行なうための信号を出力する画素は、前記光電変換部の出力ノードと前記増幅素子の入力ノードとの間の電気経路に信号保持部を有し、前記信号保持部において前記位相差検出型の焦点検出を行なうための信号を保持することを特徴とする撮像装置。
2. 前記位相差検出型の焦点検出を行なうための信号を出力する画素には、前記光電変換部に対する正射影像が前記光電変換部の一部と重なる遮光部材が、前記光電変換部の光入射側に配されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記増幅素子の後段に、
   ノイズ信号を保持するノイズ信号保持部と、
   前記ノイズ信号が重畳した前記位相差検出型の焦点検出用の信号を保持する光信号保持部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記信号保持部が前記位相差検出型の焦点検出用の信号を保持している期間中に前記光電変換部の電荷を排出するオーバーフロードレイン制御部を有することを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記光電変換部と前記信号保持部との間の電気経路に第１電荷転送部を有し、前記光電変換部で前記位相差検出型の焦点検出用の信号を生成するための信号電荷を蓄積している期間において、前記第１電荷転送部に生じるポテンシャル障壁の高さが、前記オーバーフロードレイン制御部に生じるポテンシャル障壁の高さよりも低いことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 更に、複数のマイクロレンズを有するレンズアレイを有し、
   前記複数の画素のそれぞれは複数の光電変換部を有しており、
   前記複数のマイクロレンズのそれぞれは、各画素の前記複数の光電変換部に集光することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. 同一の画素に含まれ、隣接する複数の光電変換部の間に生じるポテンシャル障壁の高さは、それぞれが異なる画素に含まれ、互いに隣接する複数の光電変換部の間に生じるポテンシャル障壁の高さよりも低いことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記信号保持部は、
   同一の画素に含まれる複数の光電変換部の各々の出力ノードと、前記増幅素子の入力ノードとの間に、各々が複数の光電変換部からの信号を保持する複数の第１信号保持部を有することを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の撮像装置。
9. 同一の画素に含まれる互いに隣接して配された複数の第１信号保持部の間に生じるポテンシャル障壁の高さは、同一の画素に含まれ、隣接する複数の光電変換部の間に生じるポテンシャル障壁の高さよりも高いことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記信号保持部は、同一の画素に含まれる前記複数の光電変換部で共有されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記信号保持部が前記位相差検出型の焦点検出用の信号を保持している期間中に前記光電変換部の電荷を排出するオーバーフロードレイン制御部を有することを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 前記光電変換部と前記信号保持部との間の電気経路に第１電荷転送部を有し、前記光電変換部で前記位相差検出型の焦点検出用の信号を生成するための信号電荷を蓄積している期間において、前記第１電荷転送部に生じるポテンシャル障壁の高さが、前記オーバーフロードレイン制御部に生じるポテンシャル障壁の高さよりも低いことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 前記信号保持部と前記増幅素子の入力ノードとの間の電気経路に、前記信号保持部で保持された前記位相差検出型の焦点検出を行なうための信号を転送する第２電荷転送部を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
14. 光電変換部と、前記光電変換部で生じた信号電荷に基づく信号を増幅する増幅素子とを有する画素を複数有し、前記複数の画素は位相差検出型の焦点検出を行なうための信号を出力する画素を有する撮像装置であって、
    前記位相差検出型の焦点検出を行なうための信号を出力する画素は、
    位相差検出型の焦点検出を行なうための信号を保持する信号保持部と、
    前記光電変換部で生じた位相差検出型の焦点検出を行なうための信号を前記信号保持部へ転送する第１制御電極と、
    前記信号保持部で保持された位相差検出型の焦点検出を行なうための信号を前記増幅素子の入力ノードへ転送する第２制御電極と、を有することを特徴とする撮像装置。
15. 前記位相差検出型の焦点検出を行なうための信号を出力する画素には、前記光電変換部に対する正射影像が前記光電変換部の一部と重なる遮光部材が、前記光電変換部の光入射側に配されていることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
16. 更に、複数のマイクロレンズを有するレンズアレイを有し、
    前記複数の画素のそれぞれは複数の光電変換部を有しており、
    前記複数のマイクロレンズのそれぞれは、各画素の前記複数の光電変換部に集光することを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
17. 前記信号保持部は、
    同一の画素に含まれる複数の光電変換部の各々の出力ノードと、前記増幅素子の入力ノードとの間に、各々が複数の光電変換部からの信号を保持する複数の第１信号保持部を有することを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
18. 前記信号保持部は、同一の画素に含まれる前記複数の光電変換部で共有されていることを特徴とする請求項１６または１７に記載の撮像装置。
19. 前記増幅素子はトランジスタを含んで構成され、前記増幅素子の入力ノードは、前記トランジスタの制御電極と、前記制御電極と電気的に接続された浮遊拡散領域を含んで構成されていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の撮像装置。
20. 前記位相差検出型の焦点検出を行なうための信号を出力する複数の画素は、グローバル電子シャッタ動作により露光期間が制御されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の撮像装置。