JP2021136634A - 撮像装置および撮像システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本実施形態における撮像装置のブロック図である。撮像装置は、例えばCMOSイメージセンサであって、画素アレイ1、垂直走査回路2、列読み出し回路3、水平走査回路4、出力回路5、タイミング生成回路6を備える。
続いて本実施形態における撮像装置を説明する。図5は本実施形態における画素の等価回路図である。以下、第1実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、第1実施形態と異なる構成を中心に本実施形態における撮像装置を説明する。
図8は本実施形態における画素の等価回路図のブロック図である。本実施形態における画素10は、複数の容量付加トランジスタを備える。以下、第2実施形態と異なる構成を中心に本実施形態における撮像装置を説明する。
図12は本実施形態における画素の等価回路図である。本実施形態における画素10は、第2の容量付加トランジスタ116が常時、オン状態である点において、第3実施形態と異なっている。以下、第3実施形態と異なる構成を中心に本実施形態における撮像装置を説明する。
図13は本実施形態における垂直走査回路のブロック図である。図13に示された垂直走査回路2は第1〜第4実施形態の撮像装置において用いられ、容量付加トランジスタ106,115,116を駆動する駆動回路として機能し得る。
図14は本実施形態における垂直走査回路のブロック図である。本実施形態における垂直走査回路は、制御信号のハイレベルおよびローレベルのそれぞれの電圧を切り替え可能である。
本発明の第7実施形態による撮像システムについて、図15を用いて説明する。図15は、本実施形態による撮像システムの構成例を示すブロック図である。
図16(a)、図16(b)は、本実施形態における車載カメラに関する撮像システムのブロック図である。撮像システム8は、上述した実施形態の撮像装置80を有する。撮像システム8は、撮像装置80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801と、撮像システム8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)の算出を行う視差算出部802を有する。また、撮像システム8は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離計測部803と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部804とを有する。ここで、視差算出部802、距離計測部803は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部804はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
本発明は、上述の実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
20 バッファ回路
25 走査回路
26,27 バイアス回路
101 光電変換部
103 リセットトランジスタ
107 FD部
105,115,116 容量付加トランジスタ
110 容量
201 インバータ
Claims (20)
- 光電変換部と、前記光電変換部からの電荷を保持する入力ノードを有し、前記入力ノードの電荷に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、前記増幅トランジスタから出力された前記信号を読み出す読み出し回路に出力する選択トランジスタと、前記入力ノードの電位を所定のリセット電位にするリセットトランジスタと、前記入力ノードに接続され、前記入力ノードの容量値を切り替える容量付加トランジスタとを有する画素と、
前記容量付加トランジスタのゲート電圧を第1の電圧とすることにより前記容量付加トランジスタをオン状態とし、前記ゲート電圧を第2の電圧とすることにより前記容量付加トランジスタをオフ状態とする駆動回路とを備える撮像装置であって、
前記増幅トランジスタからの前記信号が前記選択トランジスタを介して前記画素から出力される期間において、前記ゲート電圧は前記第1の電圧から前記第2の電圧になり、
前記ゲート電圧が前記第1の電圧から前記第2の電圧になるまでの単位時間あたりの電圧変化量は、前記ゲート電圧が前記第2の電圧から前記第1の電圧になるまでの単位時間あたりの電圧変化量よりも小さいことを特徴とする撮像装置。 - 前記リセットトランジスタがオン状態である期間において、前記ゲート電圧は前記第1の電圧から前記第2の電圧になることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記容量付加トランジスタの第1の主ノードは前記入力ノードに接続され、前記容量付加トランジスタの第2の主ノードは容量部に接続されることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
- 前記容量付加トランジスタは、前記入力ノードと前記リセットトランジスタとの間の電気経路に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
- 前記容量付加トランジスタの第1の主ノードは前記入力ノードに接続され、前記容量付加トランジスタの第2の主ノードは前記リセットトランジスタの一方の主ノードに接続されることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記容量付加トランジスタがオフ状態であり、かつ、前記リセットトランジスタがオン状態であるときに、前記読み出し回路は前記信号を読み出すことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
- 前記容量付加トランジスタがオン状態であり、かつ、前記リセットトランジスタがオフ状態であるときに、前記読み出し回路は前記信号を読み出すことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
- 前記容量付加トランジスタは、第1の容量付加トランジスタおよび第2の容量付加トランジスタを含み、
前記第1の容量付加トランジスタの第1の主ノードは前記入力ノードに接続され、
前記第2の容量付加トランジスタの第1の主ノードは前記第1の容量付加トランジスタの第2の主ノードに接続され、前記第2の容量付加トランジスタの第2の主ノードは前記リセットトランジスタの一方の主ノードに接続されることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 - 前記第1の容量付加トランジスタおよび前記第2の容量付加トランジスタがオン状態であるときに、前記読み出し回路が前記信号を読み出す第1の動作モード、
前記第1の容量付加トランジスタがオン状態であり、かつ、前記第2の容量付加トランジスタがオフ状態であるときに、前記読み出し回路が前記信号を読み出す第2の動作モード、
前記第1の容量付加トランジスタがオフ状態であり、かつ、前記第2の容量付加トランジスタがオン状態であるときに、前記読み出し回路が前記信号を読み出す第3の動作モードのいずれかを選択的に実行可能であることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 - 前記第1の動作モードにおいて、前記リセットトランジスタはオフ状態であることを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
- 前記第2の動作モードおよび前記第3の動作モードにおいて、前記リセットトランジスタはオン状態であることを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
- 前記第2の容量付加トランジスタのゲートは前記第1の電圧を供給する第1の電圧線に接続されていることを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
- 前記駆動回路は、所定の駆動電流によって前記ゲート電圧を駆動し、
前記ゲート電圧を前記第1の電圧から前記第2の電圧するための前記駆動電流は、前記ゲート電圧を前記第2の電圧から前記第1の電圧にするための前記駆動電流よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記駆動回路は、
前記ゲート電圧を前記第1の電圧から前記第2の電圧にするときにオン状態となる第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタの第1の主ノードと前記第2の電圧を供給する第2の電圧線との間の電気経路に設けられ、前記駆動電流を規定する電流源とを備えることを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。 - 前記ゲート電圧を前記第2の電圧から前記1の電圧にするときにオン状態となる第2のトランジスタをさらに含み、
前記第2のトランジスタの第2の主ノードには前記第1の電圧が供給されることを特徴とする請求項14に記載の撮像装置。 - 前記光電変換部が電荷を蓄積する期間において、前記駆動回路は、前記ゲート電圧を、前記第1の電圧および前記第2の電圧の中間の電圧とすることを特徴とする請求項15に記載の撮像装置。
- 前記駆動回路は、
前記第2のトランジスタの前記第2の主ノードに、前記第1の電圧、または、前記第1の電圧および前記第2の電圧の中間の第3の電圧のいずれかを選択的に供給する第2のスイッチ回路をさらに備えることを特徴とする請求項16に記載の撮像装置。 - 前記駆動回路は、
前記第1のトランジスタの前記第1の主ノードに、前記第2の電圧、または、前記第1の電圧および前記第2の電圧の中間の第4の電圧のいずれかを選択的に供給する第1のスイッチ回路をさらに備えることを特徴とする請求項17に記載の撮像装置。 - 請求項1〜18のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力された画像信号を処理する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像システム。 - 前記画素が複数の光電変換部を含み、
前記信号処理部は、前記複数の光電変換部にて生成された前記画像信号をそれぞれ処理し、前記撮像装置から被写体までの距離情報を取得することを特徴とする請求項19に記載の撮像システム。
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