JP2018107725A - 光電変換装置、撮像システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 同一の配線を介して容量素子の第1ノードおよびトランジスタに接続され、値の異なる複数の電圧を同一の配線に出力する電圧制御部を有する光電変換装置である。
【選択図】 図3
Description
本実施例の光電変換装置について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施例の光電変換装置の全体の回路構成と、上部電極101の配置レイアウトとを合わせて示した図である。
図2は、m列目およびm+1列目の列回路140の等価回路を示した図である。図2の列回路140は、図1に示した列回路140のうちの2列に対応する。
図3(a)は、光電変換装置の画素100の等価回路と、光電変換部120の模式図とを合わせて示した図である。図3(b)は、光電変換部120の等価回路を示した図である。
上述した図3(a)、図3(b)の光電変換部120の具体的な構成について詳細に説明する。
次に、本実施例の光電変換装置の平面構造、断面構造について説明する。
次に、本実施例における画素100の動作、ならびに、第1ブロッキング層104、光電変換層103、第2ブロッキング層102の機能について詳しく説明する。
図8は、本実施形態の光電変換装置に用いられるグローバルシャッター動作における駆動信号のタイミングチャートを示している。図8には、簡単のためn行目とn+1行目の2行分の信号読み出し動作に対応した駆動信号が示されている。
図9(a)〜図9(e)のそれぞれを用いて、本実施例の効果を説明する。図9(b)、図9(c)は参考例であって、光電変換部120が第1ブロッキング層104を有しない例を示している。図9(d)、図9(e)は、これまでに述べてきた、光電変換部120が第1ブロッキング層104を有する例を示している。ただしここでは信号電荷として電子を利用する(電子蓄積型)場合で説明する。正孔を利用する場合も同様の効果がある。
以下図面を用いて本発明における容量素子109と電圧制御部110の機能について詳述する。
本実施例について、実施例1と異なる点を中心に説明する。
本実施例の光電変換装置について、実施例2と異なる点を中心に説明する。
本実施例の光電変換装置について、実施例1と異なる点を中心に説明する。
本実施例の光電変換装置について、実施例1と異なる点を中心に説明する。
本発明に係る撮像システムの実施例について説明する。撮像システムとして、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、カメラヘッド、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などがあげられる。図22に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
図23(A)は、車載カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム1000は、上述した各実施例の光電変換装置を撮像装置1010として備える撮像システムである。撮像システム1000は、撮像装置1010により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部1030と、撮像システム1000により取得された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の取得を行う視差取得部1040を有する。
106 増幅トランジスタ
107 選択トランジスタ(トランジスタの一例)
108 リセットトランジスタ(トランジスタの一例)
109 容量素子
110 電圧供給部
120 光電変換部
132 vRES線(同一の配線の一例)
134 pSEL線(同一の配線の一例)
Claims (14)
- 半導体基板と、画素とを備え、
前記画素は、
第1電極と、前記第1電極および前記半導体基板の間に配された第2電極と、前記第1電極および前記第2電極の間に配された光電変換層とを含む光電変換部と、
増幅トランジスタと、
前記第2電極と前記増幅トランジスタのゲートに接続された不純物拡散部と、
オンすることによって、前記不純物拡散部の電圧をリセットするトランジスタと、
第1ノードと第2ノードとを備え、前記第1ノードに前記不純物拡散部に接続された容量素子とを有する光電変換装置であって、
前記光電変換装置は、同一の配線を介して前記第2ノードおよび前記トランジスタに接続されるとともに、値の異なる複数の電圧を前記同一の配線に出力する電圧制御部を有することを特徴とする光電変換装置。 - 前記画素が複数行および複数列に渡って配され、
前記複数の電圧が前記トランジスタを介して前記不純物拡散部に入力されることによって、前記増幅トランジスタのオンとオフが切り替わることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 - 前記光電変換層の蓄積期間において、前記電圧制御部は前記同一の配線に、第1電圧を供給し、
前記増幅トランジスタが信号を出力する期間において、前記電圧制御部は前記同一の配線に、前記第1電圧とは値の異なる電圧である第2電圧を供給し、
前記第1電圧が、前記増幅トランジスタがオフの状態となる電圧であることを特徴とする請求項2に記載の光電変換装置。 - 半導体基板と、画素と、出力線とを備え、
前記画素は、
第1電極と、前記第1電極および前記半導体基板の間に配された第2電極と、前記第1電極および前記第2電極の間に配された光電変換層とを含む光電変換部と、
増幅トランジスタと、
前記第2電極と前記増幅トランジスタのゲートに接続された不純物拡散部と、
オンすることによって、前記増幅トランジスタと前記出力線との間の電気的経路を導通させるトランジスタと、
第1ノードと第2ノードとを備え、前記第1ノードに前記不純物拡散部に接続された容量素子とを有する光電変換装置であって、
前記光電変換装置は、同一の配線を介して前記第2ノードおよび前記トランジスタのゲートに接続されるとともに、値の異なる複数の電圧を前記同一の配線に出力する電圧制御部を有することを特徴とする光電変換装置。 - 前記光電変換層の蓄積期間において、前記電圧制御部は前記同一の配線に、第1電圧を供給し、
前記増幅トランジスタが信号を出力する期間において、前記電圧制御部は前記同一の配線に、前記第1電圧とは値の異なる電圧である第2電圧を供給することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記光電変換層の蓄積期間において、前記電圧制御部は前記同一の配線に、第1電圧を供給し、
前記増幅トランジスタが信号を出力する期間において、前記電圧制御部は前記同一の配線に、前記第1電圧とは値の異なる電圧である第2電圧を供給することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記不純物拡散部は、所定の電圧が与えられる半導体領域に接して形成され、
前記第1電圧が、前記所定の電圧と略等しい電圧であることを特徴とする請求項5または6に記載の光電変換装置。 - 前記光電変換層の電荷が、前記第2電極を介して前記不純物拡散部に蓄積されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 前記光電変換部は、前記光電変換層と前記第2電極との間にブロッキング層を有し、
前記ブロッキング層は、蓄積期間中に前記光電変換層が前記第2電極に出力する電荷とは反対の極性の電荷の、前記第2電極から前記光電変換層への注入を抑制することを特徴とする請求項8に記載の光電変換装置。 - 前記光電変換部は、前記光電変換層と前記第2電極との間に絶縁層を有し、
前記光電変換層が蓄積する電荷に対応する電圧が、前記第2電極に出力されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 半導体基板と、画素とを備え、
前記画素は、
第1電極と、前記第1電極および前記半導体基板の間に配された第2電極と、前記第1電極および前記第2電極の間に配された光電変換層とを含む光電変換部と、
増幅トランジスタと、
前記第2電極と前記増幅トランジスタのゲートに接続された不純物拡散部と、
トランジスタと、
第1ノードと第2ノードとを備え、前記第1ノードに前記不純物拡散部に接続された容量素子とを有する光電変換装置であって、
前記光電変換装置は、値の異なる複数の電圧を前記第2ノードに出力する電圧制御部を有し、
前記複数の電圧によって、前記増幅トランジスタのオンとオフが変更されることを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置が出力する信号を用いて画像を生成する信号処理部とを有することを特徴とする撮像システム。 - 前記画素は、1つのマイクロレンズと、前記1つのマイクロレンズに対応して配された複数の前記光電変換部を有し、
前記信号処理部は、前記複数の光電変換部の一部が生成した電荷に基づく信号と、前記複数の光電変換部の他の一部が生成した電荷に基づく信号とを用いて、被写体の距離情報を生成することを特徴とする請求項12に記載の撮像システム。 - 移動体であって、
請求項1〜11のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置からの信号に基づいて、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と、を有することを特徴とする移動体。
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