JP5213969B2 - 固体撮像装置及びカメラ - Google Patents
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Description
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態における固体撮像装置(CMOSエリアセンサ)ついて説明する。図1(a)は、本実施形態における固体撮像装置の各画素の回路構成の一例を示す図である。図1(b)は、本実施形態における固体撮像装置の各画素のレイアウト構成の概略例を示す図である。
図1(a)に示すように、本実施形態の固体撮像装置の各画素は、フォトダイオード10と、第1の転送MOSトランジスタ11と、リセットMOSトランジスタ12と、第2の転送MOSトランジスタ13と、電荷保持部(コンデンサ)14、ソースフォロアMOSトランジスタ15と、選択MOSトランジスタ16とを備える。また、固体撮像装置の各画素は、複数行×複数列の2次元マトリクス状に配列されている。
図3は、図1(b)に示したレイアウト概略のより詳細なレイアウト例を示す図である。図3に示すように、MOS部領域103には、4つのゲート領域が構成され、右から選択MOSトランジスタ16のゲート端子を含むゲート領域SEL、ソースフォロアMOSトランジスタ15のゲート端子を含むゲート領域SF、リセットMOSトランジスタ12のゲート端子を含むゲート領域RES、第2の転送MOSトランジスタ13のゲート端子を含むゲート領域SWが配置されている。ゲート領域SEL、RES、SWには、上述した制御信号SEL、RES、SWが入力される。
図6に基づいて、前述した各実施形態の固体撮像装置をスチルカメラに適用した場合の一実施形態について詳述する。
図6は、前述した各実施形態の固体撮像装置を「スチルカメラ」に適用した場合を示すブロック図である。
図6において、1301は、レンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリアであり、1302は、被写体の光学像を固体撮像素子1304に結像させるレンズであり、1303は、レンズ1302を通った光量を可変するための絞りであり、1304は、レンズ1302で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子であり、1306は、固体撮像素子1304より出力される画像信号のアナログーディジタル変換を行うA/D変換器である。
バリア1301がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、更にA/D変換器1306などの撮像系回路の電源がオンされる。
それから、露光量を制御する為に、全体制御・演算部1309は絞り1303を開放にし、固体撮像素子1304から出力された信号はA/D変換器1306で変換された後、信号処理部1307に入力される。
そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部1309で行う。
この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部1309は絞りを制御する。
そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。
露光が終了すると、固体撮像素子1304から出力された画像信号はA/D変換器1306でA/D変換され、信号処理部1307を通り全体制御・演算部1309によりメモリ部に書き込まれる。
図7は、前述した各実施形態の固体撮像装置を「ビデオカメラ」に適用した場合を示すブロック図である。図7において、1401は撮影レンズであり、焦点調節を行うためのフォーカスレンズ1401A、ズーム動作を行うズームレンズ1401B、及び結像用のレンズ1401Cを備えている。
この信号を焦点電圧と呼び、この焦点電圧によってフォーカスを合わせている。
11 第1の転送MOSトランジスタ
12 リセットMOSトランジスタ
13 第2の転送MOSトランジスタ
14 電荷保持部(コンデンサ)
15 ソースフォロアMOSトランジスタ
16 選択MOSトランジスタ
101 フォトダイオード領域
102 コンデンサ領域
103 MOS部領域
104 FD領域
11a ゲート領域
Claims (11)
- 光電変換部と、
前記光電変換部で生じた電荷を保持するフローティングディフュージョン部と、
前記光電変換部で生じた電荷を保持する電荷保持部と、
前記光電変換部の電荷を前記フローティングディフュージョン部に転送するための第1の転送部と、
前記電荷保持部の電荷を前記フローティングディフュージョン部に転送するための第2の転送部と、
前記フローティングディフュージョン部で保持される電荷に応じた信号を出力する出力部と、
を含む複数の画素を有する固体撮像装置であって、
前記複数の画素における第1の画素の配置に対して、第1の方向に第2の画素が、第2の方向に第3の画素が、第3の方向に第4の画素が、第4の方向に第5の画素が2次元状に配置されており、
前記第1の画素における前記光電変換部を含む光電変換部領域と、前記第2の画素における前記光電変換部領域との間に前記出力部を含む出力部領域が設けられ、
前記第1の画素における前記光電変換部領域と、前記第3の画素における前記光電変換部領域との間に前記出力部領域が設けられ、
前記第1の画素における前記光電変換部領域と、前記第4の画素における前記光電変換部領域との間に前記電荷保持部を含む電荷保持部領域が設けられ、
前記第1の画素における前記光電変換部領域と、前記第5の画素における前記光電変換部領域との間に前記電荷保持部領域が設けられている固体撮像装置。 - 前記出力部領域は、前記フローティングディフュージョン部をリセットするリセット部を更に含む請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記出力部領域が前記第2の転送部を含む請求項1又は2に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の転送部及び前記第2の転送部のドレイン領域を前記フローティングディフュージョン部と共通とする請求項1又は2に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の転送部及び前記第2の転送部のドレイン領域を前記フローティングディフュージョン部と共通とすると共に、前記リセット部のドレイン領域を更に前記フローティングディフュージョン部と共通とする請求項2に記載の固体撮像装置。
- 前記第2の転送部及び前記リセット部のドレイン領域を共通とする請求項2に記載の固体撮像装置。
- 前記光電変換部領域の一辺側に設ける前記電荷保持部領域は、前記一辺より長い辺を有し、前記一辺と交わる他の一辺側に設ける前記出力部領域は、前記他の一辺より長い辺を有する請求項1乃至6の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記電荷保持部は、ポリシリコンを含む請求項1乃至7の何れか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記電荷保持部は、MOSからなる容量である請求項8に記載の固体撮像装置。
- 前記電荷保持部は、2層ポリシリコンからなる容量である請求項8に記載の固体撮像装置。
- 請求項1乃至10の何れか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、
を有するカメラ。
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