JP6767678B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
第1電極、
第1電極に対向する第2電極、
第1電極と第2電極との間の第1光電変換層、および
第1電極に接続され、第1光電変換層で発生した第1信号電荷を検出する第1信号検出回路
を含む単位画素セルと、
第2電極に電圧を印加する電圧供給回路と、
を備え、
1フレーム期間内において、電圧供給回路は、第2電極に印加する電圧を変化させることにより、複数回の露光期間と前記複数回の露光期間のそれぞれの間の非露光期間とを形成し、
1フレーム期間内における複数回の露光期間のそれぞれの開始および終了のタイミングは、第1フレーム期間と第1フレーム期間に続く第2フレーム期間との間で等しく、
第2電極に印加する電圧の変化の度合いは、第1フレーム期間と第2フレーム期間との間で異なる。
複数回の露光期間において取得された複数の撮像データは、合成されて1フレームに対応する撮像データとして出力される、項目1に記載の撮像装置。
1フレーム内の複数回の露光期間において、第2電極に印加する電圧は等しい、項目1または2に記載の撮像装置。
第1フレーム期間の複数回の露光期間において第2電極に印加する電圧は、第2フレーム期間の複数回の露光期間において第2電極に印加する電圧と異なる、項目1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。
第1フレーム期間の複数回の露光期間における単位画素セルの単位時間当たりの感度は、第2フレーム期間の複数回の露光期間における単位画素セルの単位時間当たりの感度と異なる、項目1から4のいずれか1項に記載の撮像装置。
単位画素セルは、行および列に沿って2次元に配置される複数の単位画素セルの中の1つであり、
複数の単位画素セルは、行ごとに異なるタイミングで信号が読み出される、項目1に記載の撮像装置。
第1フレーム期間と第2フレーム期間とが交互に繰り返される、項目1から6のいずれか1項に記載の撮像装置。
1次元または2次元に配列された複数の単位画素セルと、前記複数の単位画素セルを駆動し、複数のタイミングで画像を取得する駆動部とを備え、
前記複数の単位画素セルのそれぞれは、
第1面と、前記第1面の反対側の第2面とを有する光電変換層と、
前記第1面に接する第1電極と、
前記第2面に接する第2電極と、
前記第1電極に接続され、前記光電変換層で発生した信号電荷を検出する信号検出回路と、
を含み、
前記駆動部は、前記第1および第2電極の間の電位差を変化させて、1フレーム期間において多重露光によって複数の撮像データを複数のタイミングで取得し、
前記電位差の変化の度合いはnフレームとn+1フレームとで異なる、撮像装置。
前記駆動部は、1フレーム期間において取得した前記複数の撮像データを多重化し、多重化された撮像データを出力する、項目1に記載の撮像装置。
前記電位差の変化の度合いは前記1フレーム内で等しい、項目8または9に記載の撮像装置。
前記nフレームと前記n+1フレームの間で、前記単位画素セルの単位時間当たりの感度が変化する、項目8から10のいずれか1項に記載の撮像装置。
図1は、本開示の実施形態に係る撮像装置の例示的な回路構成を示す。図1に示す撮像装置100は、2次元に配列された複数の単位画素セル10を含む画素アレイPAを有する。図1は、単位画素セル10が2行2列のマトリクス状に配置された例を模式的に示している。言うまでもないが、撮像装置100における単位画素セル10の数および配置は、図1に示す例に限定されない。単位画素セル10は2次元に配列されていてもよいし、1次元に配列されていてもよい。
図2は、単位画素セル10の例示的なデバイス構造を模式的に示す。図2に例示する構成では、上述の信号検出トランジスタ24、アドレストランジスタ26およびリセットトランジスタ28が、半導体基板20に形成されている。半導体基板20は、その全体が半導体である基板に限定されない。半導体基板20は、感光領域が形成される側の表面に半導体層が設けられた絶縁性基板などであってもよい。ここでは、半導体基板20としてP型シリコン(Si)基板を用いる例を説明する。
以下、光電変換層15の構成の例を説明する。
まず、図5を参照しながら、高感度露光期間および低感度露光期間を用いた画像の取得について説明する。図5は、本開示の実施形態に係る撮像装置における動作の一例を示すタイミングチャートである。図5中のグラフ(a)は、垂直同期信号Vssの立ち下がり(または立ち上がり)のタイミングを示す。グラフ(b)は、水平同期信号Hssの立ち下がり(または立ち上がり)のタイミングを示す。また、グラフ(c)は、感度制御線42を介して電圧供給回路32から対向電極12に印加される電圧Vbの時間的変化の一例を示す。グラフ(d)は、画素アレイPAの各行におけるリセットおよび高感度露光、低感度露光のタイミングを模式的に示す。
11 画素電極
12 対向電極
13 光電変換部
14 信号検出回路
15 光電変換層
15A 光電変換構造
15e 電子ブロッキング層
15h 正孔ブロッキング層
20 半導体基板
20t 素子分離領域
24d、24s、26s、28d、28s 不純物領域
24 信号検出トランジスタ
26 アドレストランジスタ
28 リセットトランジスタ
24g、26g、28g ゲート電極
32 電圧供給回路
34 リセット電圧源
35 基板電圧供給回路
36 垂直走査回路
40 電源線
41 電荷蓄積ノード
42 感度制御線
50 層間絶縁層
44 リセット電圧線
46 アドレス制御線
47 垂直信号線
48 リセット制御線
Claims (7)
- 第1電極、
前記第1電極に対向する第2電極、
前記第1電極と前記第2電極との間の第1光電変換層、および
前記第1電極に接続され、前記第1光電変換層で発生した第1信号電荷を検出する第1信号検出回路
を含む単位画素セルと、
前記第2電極に電圧を印加する電圧供給回路と、
を備え、
1フレーム期間内において、前記電圧供給回路は、前記第2電極に印加する前記電圧を変化させることにより、複数回の露光期間と前記複数回の露光期間のそれぞれの間の非露光期間とを形成し、
1フレーム期間内における前記複数回の露光期間のそれぞれの開始および終了のタイミングは、第1フレーム期間と前記第1フレーム期間に続く第2フレーム期間との間で等しく、
前記第2電極に印加する前記電圧の変化の度合いは、前記第1フレーム期間と前記第2フレーム期間との間で異なる、撮像装置。 - 前記複数回の露光期間において取得された複数の撮像データは、合成されて1フレームに対応する撮像データとして出力される、請求項1に記載の撮像装置。
- 1フレーム内の前記複数回の露光期間において、前記第2電極に印加する前記電圧は等しい、請求項1または2に記載の撮像装置。
- 前記第1フレーム期間の前記複数回の露光期間において前記第2電極に印加する前記電圧は、前記第2フレーム期間の前記複数回の露光期間において前記第2電極に印加する前記電圧と異なる、請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1フレーム期間の前記複数回の露光期間における前記単位画素セルの単位時間当たりの感度は、前記第2フレーム期間の前記複数回の露光期間における前記単位画素セルの単位時間当たりの感度と異なる、請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記単位画素セルは、行および列に沿って2次元に配置される複数の単位画素セルの中の1つであり、
前記複数の単位画素セルは、前記行ごとに異なるタイミングで信号が読み出される、請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第1フレーム期間と前記第2フレーム期間とが交互に繰り返される、請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像装置。
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