JPWO2016103478A1 - 撮像装置の駆動方法、撮像装置、撮像システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1(a)は、本実施例の撮像装置の1つの画素100の回路を示した図である。1つの画素100は、光電変換素子101A、光電変換素子101B、転送トランジスタ102A、転送トランジスタ102B、リセットトランジスタ105、増幅トランジスタ104、選択トランジスタ106を有する。増幅トランジスタ104は、光電変換素子101が生成した電荷に基づく信号を出力する増幅部である。転送トランジスタ102Aのゲートには、垂直走査回路から転送制御線109Aを介して信号が入力される。また、転送トランジスタ102Bのゲートには、垂直走査回路から転送制御線109Bを介して信号が入力される。転送トランジスタ102Aは光電変換素子101Aに電気的に接続されている。転送トランジスタ102Bは、光電変換素子101Bに電気的に接続されている。転送トランジスタ102A、転送トランジスタ102B、リセットトランジスタ105は、ノード103に電気的に接続されている。リセットトランジスタ105のゲートには、垂直走査回路からリセット制御線110を介して、信号が入力される。リセットトランジスタ105と、増幅トランジスタ104とにはそれぞれ、電源電圧VDDが供給されている。ノード103は、増幅トランジスタ104の入力ノードである。増幅トランジスタ104は、選択トランジスタ106を介して、共通出力線107に電気的に接続されている。選択トランジスタ106のゲートには、選択制御線111を介して垂直走査回路から信号が入力される。
V(A+B)=Vref+ΔVa+b×(−C0/Cf) 式(1)
となる。
V(A+B)−Vref=ΔVa+b×(−C0/Cf) 式(2)
を得ることができる。これは光電変換ユニットに含まれる2つの光電変換素子の信号を加算して得られたものに相当する。光電変換ユニットに含まれる複数の光電変換素子で撮像をする際の1画素に相当する信号が得られる。
V(A)=Vref+ΔVa×(−C0/Cf) 式(3)
となる。
V(B)=Vref+ΔVa×(−C0/Cf) 式(4)
となる。
これにより、特許文献3の撮像装置は、フォトダイオードとは異なる構造を有する排出領域が設けられている。これにより、焦点検出の精度の低下の抑制と、フォトダイオードと排出領域との間で発生した電荷の排出領域への吸収とを両立するために、排出領域に与える電位をフォトダイオードに与える電位とは別に設定する必要があった。本実施例の撮像装置は、複数の画素100の各々が、第1の位置と第2の位置とにそれぞれ光電変換素子を有している。これにより、第1の位置と第2の位置のそれぞれの光電変換素子で与えられる電位を同じとすることができる。これにより、特許文献3の撮像装置では必要であった、排出領域の電位の設定を、本実施例の撮像装置は不要とすることができる。
本実施例の撮像装置について、実施例1と異なる点を中心に説明する。
本実施例の撮像装置について、実施例1と異なる点を中心に説明する。画素100、撮像装置のそれぞれの構成は実施例1と同じである。
本実施例の撮像装置について、実施例1と異なる点を中心に説明する。
本実施例の撮像装置について、実施例4と異なる点を中心に説明する。
本実施例の撮像装置について、実施例5と異なる点を中心に説明する。
本実施例の撮像装置について、実施例6と異なる点を中心に説明する。
実施例1〜7で述べた撮像装置を撮像システムに適用した場合の実施例について述べる。撮像システムとして、デジタルスチルカメラやデジタルカムコーダーや監視カメラなどがあげられる。図11に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラに撮像装置を適用した場合の模式図を示す。
101 光電変換素子
102 転送トランジスタ
103 入力ノード
104 増幅トランジスタ(増幅部)
105 リセットトランジスタ
106 選択トランジスタ
107 共通出力線
Claims (14)
- マイクロレンズと、各々が前記マイクロレンズを透過する光に基づく電荷を生成し、光学系の互いに異なる瞳を通過する光をそれぞれ受けるように、各々が1つの前記マイクロレンズに対し第1の位置および第2の位置に配された複数の光電変換素子とを各々が有する複数の画素を有する撮像装置の駆動方法であって、
前記複数の画素の各々の前記複数の光電変換素子に、共に空乏化するように共通の電圧を与え、
前記複数の画素が配された行を垂直走査する1垂直走査期間において、
前記複数の画素のうちの一部の第1の画素に、前記複数の光電変換素子の各々が生成する電荷を加算した電荷に基づく信号を出力させ、
前記複数の画素のうちの他の一部の第2の画素に、前記複数の光電変換素子のうちの前記第2の位置に配された光電変換素子が生成した電荷に基づく信号を出力させることなく、前記複数の光電変換素子のうちの前記第1の位置に配された光電変換素子が生成した電荷に基づく信号を出力させ、
前記複数の画素の前記第1の画素と前記第2の画素とは別の第3の画素に、前記複数の光電変換素子のうちの前記第1の位置に配された光電変換素子が生成した電荷に基づく信号を出力させることなく、前記複数の光電変換素子のうちの前記第2の位置に配された光電変換素子が生成した電荷に基づく信号を出力させることを特徴とする撮像装置の駆動方法。 - 前記複数の画素の各々が、前記複数の光電変換素子の各々が生成した電荷に基づく信号を出力する増幅部を有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置の駆動方法。
- 前記第2の画素において、前記第1の位置に配された光電変換素子が前記電荷を蓄積している期間に、前記第2の位置に配された光電変換素子のリセットが行われることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置の駆動方法。
- さらに前記第3の画素において、前記第2の位置に配された光電変換素子が前記電荷を蓄積している期間に、前記第1の位置に配された光電変換素子のリセットが行われることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置の駆動方法。
- 前記複数の画素が行列状に配され、
前記第2の画素と前記第3の画素が同じ行に配され、
前記第2の画素に前記信号を出力させた後に、前記第3の画素に前記信号を出力させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記複数の画素が行列状に配され、
前記第2の画素と前記第3の画素が同じ行に配され、
前記第2の画素に前記信号を出力させる期間と、前記第3の画素に前記信号を出力させる期間とを重ねることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像装置の駆動方法。 - さらに前記第1の画素が、前記第2の画素と前記第3の画素と同じ行に配され、
前記第1の画素、前記第2の画素、前記第3の画素の順に前記信号を出力させることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置の駆動方法。 - さらに前記第1の画素が、前記第2の画素と前記第3の画素と同じ行に配され、
前記第1の画素、前記第2の画素、前記第3の画素の各々に前記信号を出力させる期間を重ねることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記複数の画素が行列状に配され、
前記1垂直走査期間に、
前記第2の画素と前記第3の画素とが配された行を走査せずに、前記第1の画素が配された行を走査するフレームと、
前記第1の画素が配された行を走査せずに、前記第1の画素が配された行を走査するフレームとを有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の撮像装置の駆動方法。 - 前記複数の画素が配された行を垂直走査する第1の垂直走査期間に前記第1の画素として動作させた画素を、前記複数の画素が配された行を垂直走査する第2の垂直走査期間に前記第2の画素として動作させ、
前記第1の垂直走査期間に前記第2の画素として動作させた画素を、前記第2の垂直走査期間に前記第1の画素として動作させることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の撮像装置の駆動方法。 - マイクロレンズと、各々が前記マイクロレンズを透過する光に基づく電荷を生成し、光学系の互いに異なる瞳を通過する光をそれぞれ受けるように、各々が1つの前記マイクロレンズに対し第1の位置および第2の位置に配された複数の光電変換素子と、
を各々が有する複数の画素を有し、
前記複数の画素の各々の前記複数の光電変換素子に、共に空乏化するように共通の電圧が与えられ、
前記複数の画素のうちの一部の第1の画素は、前記複数の光電変換素子の生成する電荷同士を加算した電荷に基づく信号を出力する画素であり、
前記複数の画素のうちの他の一部の第2の画素は、前記複数の光電変換素子のうちの前記第2の位置に配された光電変換素子が生成した電荷に基づく信号を出力することなく、前記複数の光電変換素子のうちの前記第1の位置に配された光電変換素子が生成した電荷に基づく信号を出力する画素であり、
前記複数の画素が配された行を垂直走査する1垂直走査期間において、前記複数の画素の前記第1の画素と前記第2の画素とは別の第3の画素は、前記複数の光電変換素子のうちの前記第1の位置に配された光電変換素子が生成した電荷に基づく信号を出力することなく、前記複数の光電変換素子のうちの前記第2の位置に配された光電変換素子が生成した電荷に基づく信号を出力する画素であることを特徴とする撮像装置。 - 前記複数の画素の各々は、増幅部と、前記第1の位置に配された光電変換素子の電荷を前記増幅部に転送する第1の転送トランジスタと、前記第2の位置に配された光電変換素子の電荷を前記増幅部に転送する第2の転送トランジスタとを有し、
前記第1の画素の前記第1の転送トランジスタと前記第2の画素の前記第2の転送トランジスタと、前記第2の画素の前記第1の転送トランジスタとの各々のゲートが、同じ制御線に接続されていることを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。 - 前記複数の画素の各々は、増幅部と、前記第1の位置に配された光電変換素子の電荷を前記増幅部に転送する第1の転送トランジスタと、前記第2の位置に配された光電変換素子の電荷を前記増幅部に転送する第2の転送トランジスタとを有し、
前記第1の画素の前記第1の転送トランジスタと前記第2の画素の前記第2の転送トランジスタと、前記第3の画素の前記第2の転送トランジスタとの各々のゲートが、同じ制御線に接続されていることを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。 - 請求項11〜13のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置が出力する信号を処理する出力信号処理部とを有する撮像システムであって、
前記出力信号処理部は、前記第2の画素と前記第3の画素が出力する前記信号に基づいて焦点検出を行い、
前記出力信号処理部は、前記第1の画素が出力する前記信号に基づいて画像を形成することを特徴とする撮像システム。
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