JP2014014021A - 光電変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光電変換装置は、光電変換部(103)と前記光電変換部に接続されるセンサセル部書き込みスイッチ(106)とを含むセンサセル部(100)と、メモリ容量(104)と前記メモリ容量に接続されるメモリセル部書き込みスイッチ(107)とを含むメモリセル部(101)と、前記センサセル部及び前記メモリセル部に接続される共通信号線(112)とを有し、前記メモリセル部は、前記光電変換部の信号を前記メモリ容量に保持する前に、前記センサセル部書き込みスイッチのオフ動作に伴う前記光電変換部の電位変動と、前記センサセル部の固定パターンノイズと、前記メモリセル部の固定パターンノイズとを含む信号を前記メモリ容量に保持することを特徴とする。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る位相差焦点検出(Auto Focusing;AF)用の光電変換装置における撮像面を模式的に示した図である。撮像面には、対となるラインセンサ部L1AとL1B、L2AとL2B、・・・、LNAとLNBが存在する。一対のラインセンサ部は、撮像面のある領域における被写体のデフォーカス量を測定するために用いられ、このラインセンサ部の対を複数配列することで測距点を複数設け、AFの精度を向上させることができる。ラインセンサ部L1A〜LNA,L1B〜LNBの画素開口部の配置間隔を狭めて、二次元アレイ状に配置した構成をエリアタイプAFセンサと呼んでいる。各ラインセンサ部L1A〜LNAは、複数の単位画素11A、12A、・・・を有し、各ラインセンサ部L1B〜LNBも、複数の単位画素11B、・・・を有する。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る光電変換装置の構成例を説明する図である。図3と共通する箇所は説明を省略する。図3と異なるのは、図3のゲイン−1の反転アンプが図4のゲイン1のソースフォロワの正転アンプに変更されている点である。セルフバイアストランジスタM11、M31、M41が負荷MOSトランジスタM13とともにゲインが1のソースフォロワ正転アンプを構成する。センサセル部100は、トランジスタM11のセンサセル部正転アンプを介して、フォトダイオード103で光電変換された電荷量に基づく蓄積信号を共通信号線112に出力する。メモリセル部101は、トランジスタM31のメモリセル部正転アンプを介して、メモリ容量104に保持されている信号に基づく信号を共通信号線112に出力する。メモリセル部102は、トランジスタM41のメモリセル部正転アンプを介して、メモリ容量105に保持されている信号に基づく信号を共通信号線112に出力する。
図8を用いて、本発明の第3の実施形態の光電変換装置の動作を説明する。期間(1)〜(6)の動作は第1の実施形態と同じなので説明を省略する。
図5は、本発明の第4の実施形態に係る光電変換装置の構成例を説明する図である。図3と共通する箇所は説明を省略する。本実施形態は、図3に対して、図3の信号φHのスイッチM24とバッファアンプ123で構成される読み出し経路が、図5の信号φH1及びφH2の読み出しスイッチ501及び502と、信号φCLの初期化スイッチ126に変更されている。読み出しスイッチ501及び502は、シフトレジスタで駆動される信号φH1及びφH2により制御される。初期化スイッチ126は、読み出しスイッチ501及び502に接続される読み出し線125を所定の電位に初期化するためのスイッチである。メモリセル部101は、メモリ容量104と読み出し線125との間に設けられる読み出しスイッチ501を有する。メモリセル部102は、メモリ容量105と読み出し線125との間に設けられる読み出しスイッチ502を有する。
図12は、本発明の第5の実施形態に係る位相差検出方式の焦点検出装置(以下AFセンサと称す)811の構成例を示す図である。AFセンサ811は、第1〜第4の実施形態の光電変換装置を有する。AFセンサ811は、ラインセンサ部L1A、L2A、・・・及びL1B、L2B、・・・が配列されたセンサブロックと、外部インターフェースとAFセンサのタイミング信号を生成する機能を持つロジックブロック801、アナログ回路ブロック810とを有する。アナログ回路ブロック810は、AGC回路802〜805を有し、ラインセンサ部L1A〜LNA,L1B〜LNBからの信号のモニタリングや、蓄積時間の制御を行う。アナログ回路ブロック810は、さらに、光電変換装置で用いられる参照電圧や参照電流を生成する参照電圧電流生成回路806、温度計回路807等を有する。端子813及び814は、外部通信端子である。ロジックブロック801は、シリアル通信端子812を介して外部とのシリアル通信によってAFセンサ811の駆動タイミングを制御する。本実施形態においても、第1〜第4の実施形態で説明した光電変換装置を用いることで、高速かつ高精度な焦点検出動作が実現できる。
図13は、本発明の第6の実施形態に係る撮像システムの構成例を示すブロック図である。901は後述するレンズ902のプロテクトを行うバリア、902は被写体の光学像を固体撮像装置904に結像するレンズ、903はレンズ902を通過した光量を調整するための絞りである。904はレンズ902で結像された被写体の光学像を画像信号として取得する固体撮像装置である。905は先述の各実施形態で説明した光電変換装置を有するAFセンサである。906は固体撮像装置904やAFセンサ905から出力される信号を処理するアナログ信号処理装置、907は信号処理装置906から出力された信号をアナログデジタル変換するA/D変換器である。908はA/D変換器907より出力された画像データに対して各種の補正や、データを圧縮するデジタル信号処理部である。909は画像データを一時記憶するためのメモリ部、910は外部コンピュータなどと通信するための外部I/F回路、911はデジタル信号処理部908などに各種タイミング信号を出力するタイミング発生部である。912は各種演算とカメラ全体を制御する全体制御・演算部、913は記録媒体制御I/F部、914は取得した画像データを記録、又は読み出しを行うための半導体メモリなどの着脱可能な記録媒体、915は外部コンピュータである。
Claims (12)
- 光電変換部と前記光電変換部に接続されるセンサセル部書き込みスイッチとを含むセンサセル部と、
メモリ容量と前記メモリ容量に接続されるメモリセル部書き込みスイッチとを含むメモリセル部と、
前記センサセル部及び前記メモリセル部に接続される共通信号線とを有し、
前記メモリセル部は、前記光電変換部の信号を前記メモリ容量に保持する前に、前記センサセル部書き込みスイッチのオフ動作に伴う前記光電変換部の電位変動と、前記センサセル部の固定パターンノイズと、前記メモリセル部の固定パターンノイズとを含む信号を前記メモリ容量に保持することを特徴とする光電変換装置。 - 前記センサセル部は、前記光電変換部の光電変換信号と、前記センサセル部書き込みスイッチのオフ動作に伴う前記光電変換部の電位変動とを含む信号を前記共通信号線に出力し、
前記メモリセル部は、前記メモリ容量に保持されている信号を前記共通信号線に出力し、
さらに、前記センサセル部の出力信号と、前記メモリセル部の出力信号との差分信号を生成する転送部を有することを特徴とする請求項1記載の光電変換装置。 - さらに、前記転送部により生成される差分信号を基にオートゲインコントロールを行うゲイン可変増幅部を有することを特徴とする請求項2記載の光電変換装置。
- 前記メモリセル部は、前記差分信号を前記メモリ容量に保持することを特徴とする請求項2又は3記載の光電変換装置。
- 前記転送部は、前記メモリ容量に保持されている前記差分信号と、前記転送部の固定パターンノイズとの差分信号を生成する請求項4記載の光電変換装置。
- 前記メモリセル部は、
メモリセル部アンプと、
前記メモリセル部アンプの出力信号を前記共通信号線に出力するためのメモリセル部選択スイッチとを有し、
前記メモリセル部選択スイッチをオンすることにより、前記メモリ容量に記憶されている前記センサセル部書き込みスイッチのオフ動作に伴う前記光電変換部の電位変動と、前記センサセル部の固定パターンノイズと、前記メモリセル部の固定パターンノイズとを含む信号を前記共通信号線に出力し、
前記メモリセル部書き込みスイッチをオンすることにより、前記メモリ容量に保持されている前記差分信号を前記共通信号線に出力することを特徴とする請求項4又は5記載の光電変換装置。 - さらに、読み出し線を有し、
前記メモリセル部は、
メモリセル部アンプと、
前記メモリセル部アンプの出力信号を前記共通信号線に出力するためのメモリセル部選択スイッチと、
前記メモリ容量と前記読み出し線との間に設けられる読み出しスイッチとを有し、
前記メモリセル部選択スイッチをオンすることにより、前記メモリ容量に記憶されている前記センサセル部書き込みスイッチのオフ動作に伴う前記光電変換部の電位変動と、前記センサセル部の固定パターンノイズと、前記メモリセル部の固定パターンノイズとを含む信号を前記共通信号線に出力し、
前記読み出しスイッチをオンすることにより、前記メモリ容量に保持されている前記差分信号を前記読み出し線に出力することを特徴とする請求項4又は5記載の光電変換装置。 - 前記センサセル部は、前記光電変換部の信号に基づく信号を出力するセンサセル部反転アンプを有し、
前記メモリセル部は、前記メモリ容量に保持されている信号に基づく信号を出力するメモリセル部反転アンプを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記センサセル部は、前記光電変換部の信号に基づく信号を出力するセンサセル部正転アンプを有し、
前記メモリセル部は、前記メモリ容量に保持されている信号に基づく信号を出力するメモリセル部正転アンプを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光電変換装置を有する焦点検出装置。
- 請求項10記載の焦点検出装置と、
撮像装置と、
光学像を結像するレンズと
を有することを特徴とする撮像システム。 - 光電変換部と前記光電変換部に接続されるセンサセル部書き込みスイッチとを含むセンサセル部と、
メモリ容量と前記メモリ容量に接続されるメモリセル部書き込みスイッチとを含むメモリセル部と、
前記センサセル部及び前記メモリセル部に接続される共通信号線とを有する光電変換装置の駆動方法であって、
前記センサセル部書き込みスイッチ及び前記メモリセル部書き込みスイッチをオンすることにより前記センサセル部及び前記メモリセル部をリセットした後に、前記メモリセル部書き込みスイッチをオンすることにより前記光電変換部の信号を前記メモリ容量に保持することを特徴とする光電変換装置の駆動方法。
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