JP5839872B2 - 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 - Google Patents
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Description
まず、本発明の第1の実施形態を説明する。図1は、本実施形態による撮像装置の構成を示している。この撮像装置は、図1に示すように、レンズ1と、撮像部2と、画像処理部3と、AF評価値演算部4と、表示部5と、駆動制御部9と、AF制御部10と、カメラ操作部11と、カメラ制御部12とを備えている。なお、図1にはメモリカード6も記載されているが、このメモリカード6を撮像装置に対して着脱可能に構成することによって、メモリカード6は撮像装置に固有の構成でなくても構わない。
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。本実施形態による撮像装置の構成は、第1の実施形態による撮像装置の構成と同様である。撮像素子21の駆動方法については、転送動作期間内の駆動方法のみが異なり、他は第1の実施形態で説明した駆動方法と同様である。
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。本実施形態による撮像装置の構成は、第1の実施形態による撮像装置の構成と同様である。本実施形態では、間引き画像の生成時に画素信号を読み出す画素の選択方法を説明する。間引き画像は、動画撮影時や、画像サイズの小さい静止画の撮影時等に生成される画像であり、一部の画素のみから出力された画素信号で構成される画像である。
次に、上述した第1〜第3の実施形態の変形例を説明する。図18は、1つの共有画素群の回路構成の他の例を示している。図18には、第1の基板201内の画素部21−1内の共有画素群の回路構成と、第2の基板202内の画素部21−2内の共有画素群の回路構成とが示されている。これら両者は接続部203によって電気的に接続されている。
Vmem=VDD+ΔVmem
=VDD+α1×α2×ΔVfd ・・・(1)
「複数の画素を備え、当該画素を構成する回路要素が配置された第1の基板と第2の基板とが接続部によって電気的に接続されている固体撮像装置であって、
前記画素は、
前記第1の基板に含まれる光電変換手段と、
前記光電変換手段で発生し、前記接続部を経由した信号を前記画素から出力する、前記第2の基板に含まれる出力手段と、
を有し、
前記接続部は、前記第1の基板上または前記第2の基板上の接続領域で前記第1の基板または前記第2の基板と接続され、
前記接続領域の位置と前記画素の位置との関係に応じて、信号を出力する前記画素の順番を制御する出力制御手段をさらに備えることを特徴とする固体撮像装置。」
であってもよい。
「複数の画素を備え、当該画素を構成する回路要素が配置された第1の基板と第2の基板とが接続部によって電気的に接続されている撮像装置であって、
前記画素は、
前記第1の基板に含まれる光電変換手段と、
前記光電変換手段で発生し、前記接続部を経由した信号を前記画素から出力する、前記第2の基板に含まれる出力手段と、
を有し、
前記接続部は、前記第1の基板上または前記第2の基板上の接続領域で前記第1の基板または前記第2の基板と接続され、
前記接続領域の位置と前記画素の位置との関係に応じて、信号を出力する前記画素の順番を制御する出力制御手段をさらに備えることを特徴とする撮像装置。」
であってもよい。
「複数の画素を備え、当該画素を構成する回路要素が配置された第1の基板と第2の基板とが接続部によって電気的に接続されており、前記接続部は、前記第1の基板上または前記第2の基板上の接続領域で前記第1の基板または前記第2の基板と接続されている固体撮像装置の前記画素から信号を読み出す処理をコンピュータに実行させるためのプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトであって、
前記第1の基板に含まれる光電変換素子で信号を発生するモジュールと、
前記光電変換素子で発生し、前記接続部を経由した信号を、前記第2の基板に含まれる出力回路を介して前記画素から出力するモジュールと、を含み、前記接続領域の位置と前記画素の位置との関係に応じて、信号を出力する前記画素の順番を制御するプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクト。」
であってもよい。
Claims (35)
- 複数の画素を備え、当該画素を構成する回路要素が配置された第1の基板と第2の基板とが接続部によって電気的に接続されている固体撮像装置であって、
前記画素は、
前記第1の基板に含まれる光電変換素子と、
前記光電変換素子で発生し、前記接続部を経由した信号を前記画素から出力する、前記第2の基板に含まれる出力回路と、
を有し、
前記接続部は、前記第1の基板上または前記第2の基板上の接続領域で前記第1の基板または前記第2の基板と接続され、
前記接続領域の位置と前記画素の位置との関係に応じて、信号を出力する前記画素の順番を制御する出力制御回路をさらに備えることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記出力制御回路は、前記接続領域と前記画素との距離に応じて決定された、信号を優先して出力する前記画素を含む優先領域内の前記画素から、前記優先領域外の前記画素よりも優先して信号を出力する制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記優先領域は、前記接続領域からの距離が所定値以下である前記画素を含むことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
- 前記画素は、前記第1の基板に含まれる前記光電変換素子を有し前記第1の基板上に行列状に並べられた第1の画素と、前記第2の基板に含まれる前記出力回路を有し前記第2の基板上に行列状に並べられた第2の画素とを含み、
前記出力制御回路は、前記第2の画素の前記出力回路から行単位で信号を出力する際に、前記優先領域内の前記第2の画素を含む行の前記出力回路から、前記優先領域外の前記第2の画素のみを含む行の前記出力回路よりも優先して信号を出力する制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記第2の画素は、前記光電変換素子で発生し、前記接続部を経由した信号を蓄積する、前記第2の基板に含まれる信号蓄積回路をさらに有し、
前記出力回路は、前記信号蓄積回路に蓄積された信号を前記画素から出力することを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。 - 前記第2の画素は、撮影時に前記光電変換素子で発生した信号を、予備撮影時に前記光電変換素子で発生した信号の値に応じて選択された前記信号蓄積回路に転送する、前記第2の基板に含まれる転送回路をさらに有することを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の画素が複数の第1のグループに分類されるとともに前記第2の画素が複数の第2のグループに分類され、かつ、前記第1の基板上のそれぞれの前記第1のグループの位置に対応した前記第2の基板上の位置にそれぞれの前記第2のグループが設けられており、
前記転送回路は、撮影時に前記第1のグループの前記光電変換素子で発生した信号を、予備撮影時に前記光電変換素子で発生した信号の値に応じて選択された、前記第1のグループに対応する前記第2のグループに含まれる前記優先領域内の前記信号蓄積回路に転送するか、あるいは、前記優先領域以外の領域である非優先領域内の前記信号蓄積回路に転送することを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。 - 前記転送回路は、撮影時に前記第1のグループの前記光電変換素子で発生した信号のうち、値が相対的に大きい信号を、当該信号を発生した前記光電変換素子が含まれる前記第1のグループに対応する前記第2のグループに含まれる前記優先領域内の前記信号蓄積回路に転送することを特徴とする請求項7に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の画素は、ベイヤ配列形式に従って配置されており、
前記転送回路は、撮影時に前記第1のグループの前記光電変換素子で発生した信号のうち、値が相対的に大きい信号がR信号である場合、当該R信号を発生した前記光電変換素子が含まれる前記第1のグループに対応する前記第2のグループに含まれる前記優先領域内の前記信号蓄積回路に前記R信号を転送することを特徴とする請求項8に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の画素は、ベイヤ配列形式に従って配置されており、
前記転送回路は、撮影時に前記第1のグループの前記光電変換素子で発生した信号のうち、値が相対的に大きい信号がG信号である場合、当該G信号を発生した前記光電変換素子が含まれる前記第1のグループに対応する前記第2のグループに含まれる前記優先領域内の前記信号蓄積回路に前記G信号を転送することを特徴とする請求項8に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の画素は、ベイヤ配列形式に従って配置されており、
前記転送回路は、撮影時に前記第1のグループの前記光電変換素子で発生した信号のうち、値が相対的に大きい信号がB信号である場合、当該B信号を発生した前記光電変換素子が含まれる前記第1のグループに対応する前記第2のグループに含まれる前記優先領域内の前記信号蓄積回路に前記B信号を転送することを特徴とする請求項8に記載の固体撮像装置。 - 前記接続部は複数個あり、
前記出力制御回路は、第1のモードでは、前記接続領域の位置と前記画素の位置との関係に応じて、信号を出力する前記画素の順番を制御し、第2のモードでは、前記接続領域の位置と前記画素の位置との関係に応じて決定された、信号を出力すべき出力対象画素の信号を出力する一方、他の前記画素の信号を出力しないよう信号の出力を制御することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記出力対象画素は、複数の前記接続領域どうしの中間に位置する前記画素であることを特徴とする請求項12に記載の固体撮像装置。
- 前記出力対象画素は、前記接続領域から所定距離以上離れた前記画素であることを特徴とする請求項12に記載の固体撮像装置。
- 前記複数の画素のそれぞれは、複数の色のいずれかに対応しており、
前記出力対象画素は、前記複数の色のそれぞれの色に対応した前記画素であることを特徴とする請求項12に記載の固体撮像装置。 - 前記出力対象画素は、前記接続領域が配置された前記画素であることを特徴とする請求項12に記載の固体撮像装置。
- 前記画素は、前記光電変換素子で発生し、前記接続部を経由した信号を蓄積する、前記第2の基板に含まれる信号蓄積回路をさらに有し、
前記出力回路は、前記信号蓄積回路に蓄積された信号を前記画素から出力することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記画素は、前記光電変換素子で発生した信号を増幅して増幅信号を出力する増幅回路をさらに有し、
前記信号蓄積回路は、前記増幅回路から出力された前記増幅信号を蓄積し、
前記出力回路は、前記信号蓄積回路に蓄積された前記増幅信号を前記画素から出力することを特徴とする請求項17に記載の固体撮像装置。 - 前記増幅回路から出力された前記増幅信号中のノイズを低減するノイズ低減回路をさらに有し、
前記信号蓄積回路は、前記ノイズ低減回路によって前記ノイズが低減された前記増幅信号を蓄積することを特徴とする請求項18に記載の固体撮像装置。 - 前記増幅回路は、前記光電変換素子で発生した信号をゲートに受け、前記ゲートに受けた信号を増幅してソースおよびドレインの一方から前記増幅信号を出力する増幅トランジスタを含むことを特徴とする請求項19に記載の固体撮像装置。
- 前記ノイズ低減回路は、
前記増幅トランジスタから出力された前記増幅信号をクランプするクランプ容量と、
前記クランプ容量でクランプされた前記増幅信号に応じた信号をソースおよびドレインの一方に受け、当該ソースおよびドレインの一方に受けた信号をサンプルホールドして前記信号蓄積回路に蓄積するトランジスタと、
を有することを特徴とする請求項20に記載の固体撮像装置。 - 前記接続部は、バンプであることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記接続部は、前記第1の基板の表面に形成された第1の電極と、前記第2の基板の表面に形成され、前記第1の電極と貼り合わされた第2の電極とを有することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記第2の基板は、前記光電変換素子に入射する光が照射される前記第1の基板の表面とは反対側の表面と接続されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記光電変換素子をリセットする第1のリセット回路と、
前記増幅回路の入力部をリセットする第2のリセット回路と、
前記光電変換素子で発生した信号を前記増幅回路の入力部に転送する信号転送回路と、
前記信号蓄積回路に蓄積された前記増幅信号を増幅して第2の増幅信号を出力する第2の増幅回路と、
前記第2の増幅回路の入力部をリセットする第3のリセット回路と、
をさらに有することを特徴とする請求項18に記載の固体撮像装置。 - 複数の画素を備え、当該画素を構成する回路要素が配置された第1の基板と第2の基板とが接続部によって電気的に接続されている撮像装置であって、
前記画素は、
前記第1の基板に含まれる光電変換素子と、
前記光電変換素子で発生し、前記接続部を経由した信号を前記画素から出力する、前記第2の基板に含まれる出力回路と、
を有し、
前記接続部は、前記第1の基板上または前記第2の基板上の接続領域で前記第1の基板または前記第2の基板と接続され、
前記接続領域の位置と前記画素の位置との関係に応じて、信号を出力する前記画素の順番を制御する出力制御回路をさらに備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記接続領域と前記画素との距離に応じて、信号を優先して出力する前記画素を含む優先領域を決定する決定回路をさらに有し、
前記出力制御回路は、前記優先領域内の前記画素から、前記優先領域外の前記画素よりも優先して信号を出力する制御を行うことを特徴とする請求項26に記載の撮像装置。 - 前記画素は、前記第1の基板に含まれる前記光電変換素子を有し前記第1の基板上に行列状に並べられた第1の画素と、前記第2の基板に含まれる前記出力回路を有し前記第2の基板上に行列状に並べられた第2の画素とを含み、
前記第2の画素は、
前記光電変換素子で発生し、前記接続部を経由した信号を蓄積する、前記第2の基板に含まれる信号蓄積回路と、
前記光電変換素子で発生した信号を前記信号蓄積回路に転送する、前記第2の基板に含まれる転送回路と、
をさらに有する撮像装置であって、
前記光電変換素子で発生した信号の値に応じて、信号の転送先となる前記信号蓄積回路を選択する選択回路をさらに有し、
前記転送回路は、撮影時に前記光電変換素子で発生した信号を、予備撮影時に前記光電変換素子で発生した信号の値に応じて前記選択回路によって選択された前記信号蓄積回路に転送し、
前記出力回路は、前記信号蓄積回路に蓄積された信号を前記画素から出力し、
前記出力制御回路は、前記第2の画素の前記出力回路から行単位で信号を出力する際に、前記優先領域内の前記第2の画素を含む行の前記出力回路から、前記優先領域外の前記第2の画素のみを含む行の前記出力回路よりも優先して信号を出力する制御を行うことを特徴とする請求項27に記載の撮像装置。 - 前記第1の画素が複数の第1のグループに分類されるとともに前記第2の画素が複数の第2のグループに分類され、かつ、前記第1の基板上のそれぞれの前記第1のグループの位置に対応した前記第2の基板上の位置にそれぞれの前記第2のグループが設けられており、
前記選択回路は、撮影時に前記第1のグループの前記光電変換素子で発生した信号の転送先となる前記信号蓄積回路を選択する際に、予備撮影時に前記光電変換素子で発生した信号の値に応じて、前記第1のグループに対応する前記第2のグループに含まれる前記優先領域内の前記信号蓄積回路を選択するか、あるいは、前記優先領域以外の領域である非優先領域内の前記信号蓄積回路を選択することを特徴とする請求項28に記載の撮像装置。 - 前記選択回路は、撮影時に前記第1のグループの前記光電変換素子で発生した信号のうち、値が相対的に大きい信号の転送先となる前記信号蓄積回路として、当該信号を発生した前記光電変換素子が含まれる前記第1のグループに対応する前記第2のグループに含まれる前記優先領域内の前記信号蓄積回路を選択することを特徴とする請求項29に記載の撮像装置。
- 前記第1の画素は、ベイヤ配列形式に従って配置されており、
前記選択回路は、撮影時に前記第1のグループの前記光電変換素子で発生した信号のうち、値が相対的に大きい信号がR信号である場合、当該R信号の転送先となる前記信号蓄積回路として、前記R信号を発生した前記光電変換素子が含まれる前記第1のグループに対応する前記第2のグループに含まれる前記優先領域内の前記信号蓄積回路を選択することを特徴とする請求項30に記載の撮像装置。 - 前記第1の画素は、ベイヤ配列形式に従って配置されており、
前記選択回路は、撮影時に前記第1のグループの前記光電変換素子で発生した信号のうち、値が相対的に大きい信号がG信号である場合、当該G信号の転送先となる前記信号蓄積回路として、前記G信号を発生した前記光電変換素子が含まれる前記第1のグループに対応する前記第2のグループに含まれる前記優先領域内の前記信号蓄積回路を選択することを特徴とする請求項30に記載の撮像装置。 - 前記第1の画素は、ベイヤ配列形式に従って配置されており、
前記選択回路は、撮影時に前記第1のグループの前記光電変換素子で発生した信号のうち、値が相対的に大きい信号がB信号である場合、当該B信号の転送先となる前記信号蓄積回路として、前記B信号を発生した前記光電変換素子が含まれる前記第1のグループに対応する前記第2のグループに含まれる前記優先領域内の前記信号蓄積回路を選択することを特徴とする請求項30に記載の撮像装置。 - 複数の色のそれぞれに対応して前記画素が設けられており、
前記選択回路は、撮影時に前記第1のグループの前記光電変換素子で発生した信号の転送先となる前記信号蓄積回路を選択する際に、前記複数の色のそれぞれに対応した前記画素毎に、予備撮影時に前記第1のグループの前記光電変換素子で発生した信号の値を算出し、算出した値が相対的に大きい信号の転送先となる前記信号蓄積回路として、当該信号を発生した前記光電変換素子が含まれる前記第1のグループに対応する前記第2のグループに含まれる前記優先領域内の前記信号蓄積回路を選択することを特徴とする請求項30に記載の撮像装置。 - 複数の画素を備え、当該画素を構成する回路要素が配置された第1の基板と第2の基板とが接続部によって電気的に接続されており、前記接続部は、前記第1の基板上または前記第2の基板上の接続領域で前記第1の基板または前記第2の基板と接続されている固体撮像装置の前記画素から信号を読み出す信号読み出し方法であって、
前記第1の基板に含まれる光電変換素子で信号を発生するステップと、
前記光電変換素子で発生し、前記接続部を経由した信号を、前記第2の基板に含まれる出力回路を介して前記画素から出力するステップと、
を有し、前記接続領域の位置と前記画素の位置との関係に応じて、信号を出力する前記画素の順番を制御することを特徴とする信号読み出し方法。
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