JP2015213258A5

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Publication number: JP2015213258A5
Application number: JP2014095493A
Authority: JP
Filing date: 2014-05-02
Publication date: 2017-06-15
Anticipated expiration: 2034-05-02

Description

本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであり、その一の態様は、行列状に配された複数の画素と、各々が前記複数の画素の列に対応して配された複数の信号線とを有し、前記複数の画素は、複数行および複数列に配された複数の有効画素と、少なくとも１行に、前記複数の有効画素が配された列に対応して複数列に配されるとともに、ノイズレベルの信号のみを出力する複数の参照画素とを有し、前記複数の有効画素の各々は、入射光を光電変換する光電変換部と、入力ノードに前記光電変換部が生成した電荷が入力される増幅トランジスタとを有し、前記複数の参照画素の各々は、入力ノードを有する増幅トランジスタを有する撮像装置の駆動方法であって、前記撮像装置は、第１の動作と第２の動作とをそれぞれ行い、前記第１の動作が、前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であり、前記第２の動作が、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが１つの前記信号線に個別に信号を出力する動作、もしくは、前記複数の参照画素の各々の前記入力ノードの電位に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であることを特徴とする撮像装置の駆動方法である。

また、別の態様は、行列状に配された複数の画素と、各々が前記複数の画素の列に対応して配された複数の信号線とを有し、前記複数の画素は、複数行および複数列に配された複数の有効画素と、少なくとも１行に、前記複数の有効画素が配された列に対応して複数列に配された参照画素とを有し、前記複数の有効画素の各々は、入射光を光電変換する光電変換部と、増幅トランジスタとを有し、前記複数の参照画素の各々は、遮光された光電変換部と、増幅トランジスタを有する撮像装置の駆動方法であって、前記撮像装置は、第１の動作と第２の動作とをそれぞれ行い、前記第１の動作が、前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部が生成した電荷を混合せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であり、前記第２の動作が、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが１つの前記信号線に個別に信号を出力する動作、もしくは、前記複数の参照画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記光電変換部が生成した電荷を混合せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であることを特徴とする撮像装置の駆動方法である。

また、別の態様は、行列状に配された複数の画素と、各々が前記複数の画素の列に対応して配された複数の信号線と、第１の動作と第２の動作とをそれぞれ前記複数の画素に行わせる制御部とを有する撮像装置であって、前記複数の画素は、複数行および複数列に配された複数の有効画素と、少なくとも１行に、前記複数の有効画素が配された列に対応して複数列に配されるとともに、ノイズレベルの信号のみを出力する複数の参照画素とを有し、前記複数の有効画素の各々は、入射光を光電変換する光電変換部と、入力ノードに前記光電変換部が生成した電荷が入力される増幅トランジスタとを有し、前記複数の参照画素の各々は、入力ノードを有する増幅トランジスタを有し、前記第１の動作が、前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であり、前記第２の動作が、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが１つの前記信号線に個別に信号を出力する動作、もしくは、前記複数の参照画素の各々の前記入力ノードの電位に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であることを特徴とする撮像装置である。

Claims

行列状に配された複数の画素と、各々が前記複数の画素の列に対応して配された複数の信号線とを有し、
前記複数の画素は、複数行および複数列に配された複数の有効画素と、少なくとも１行に、前記複数の有効画素が配された列に対応して複数列に配されるとともに、ノイズレベルの信号のみを出力する複数の参照画素とを有し、
前記複数の有効画素の各々は、入射光を光電変換する光電変換部と、入力ノードに前記光電変換部が生成した電荷が入力される増幅トランジスタとを有し、
前記複数の参照画素の各々は、入力ノードを有する増幅トランジスタを有する撮像装置の駆動方法であって、
前記撮像装置は、第１の動作と第２の動作とをそれぞれ行い、
前記第１の動作が、
前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であり、
前記第２の動作が、
前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが１つの前記信号線に個別に信号を出力する動作、
もしくは、
前記複数の参照画素の各々の前記入力ノードの電位に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であることを特徴とする撮像装置の駆動方法。
前記複数の参照画素の各々は浮遊拡散部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記浮遊拡散部のリセットのオンとオフとを制御するリセットトランジスタとをさらに有し、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記信号線に出力し、
前記複数の有効画素の各々は浮遊拡散部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記浮遊拡散部のリセットのオンとオフとを制御するリセットトランジスタとをさらに有し、前記浮遊拡散部に、前記光電変換部から電荷が出力され、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記信号線に出力し、
前記複数の参照画素の各々の前記リセットトランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差を、前記有効画素の前記リセットトランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差よりも小さく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。
前記複数の参照画素の各々は浮遊拡散部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記浮遊拡散部のリセットのオンとオフとを制御するリセットトランジスタとをさらに有し、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記信号線に出力し、
前記複数の有効画素の各々は浮遊拡散部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記浮遊拡散部のリセットのオンとオフとを制御するリセットトランジスタとをさらに有し、前記浮遊拡散部に、前記光電変換部から電荷が出力され、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記信号線に出力し、
前記第１の動作を行う第１のフレーム期間と、前記第１の動作を行わずに前記複数の有効画素から信号を読み出す第２のフレーム期間とにおいて、
前記第１のフレーム期間における、前記複数の参照画素および前記複数の有効画素の前記リセットトランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差を、前記第２のフレーム期間における、前記複数の参照画素および前記複数の有効画素の前記リセットトランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差よりも小さく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。
前記複数の参照画素の各々と前記複数の画素の各々とが有する前記増幅トランジスタは、前記信号線に供給される電流と、前記増幅トランジスタに供給される電圧とによってソースフォロワ動作を行い、
前記第２の動作において前記信号線に供給する電流の電流値を、前記第１の動作において前記信号線に供給する電流の電流値よりも大きくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置の駆動方法。
前記複数の参照画素の各々と前記複数の画素の各々とが有する前記増幅トランジスタは、前記信号線に供給される電流とによってソースフォロワ動作を行い、
前記第１の動作を行う第１のフレーム期間と、前記第１の動作を行わずに前記複数の有効画素から信号を読み出す第２のフレーム期間とにおいて、
前記第２のフレーム期間において前記信号線に供給する電流の電流値を、前記第１のフレーム期間において前記信号線に供給する電流の電流値よりも大きくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置の駆動方法。
前記複数の画素は、前記光電変換部の一部が遮光された光電変換部を有する焦点検出用画素を有し、
前記焦点検出用画素の前記増幅トランジスタから、前記第２の動作によって信号を読み出す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。
前記複数の参照画素の各々は、遮光された光電変換部を有し、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタは、遮光された光電変換部の電荷に基づく信号を出力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。
前記複数の参照画素の各々は浮遊拡散部と、遮光された光電変換部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記遮光された光電変換部から前記浮遊拡散部への電荷の転送のオンとオフとを制御する転送トランジスタとを有し、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記信号線に出力し、
前記複数の有効画素の各々は浮遊拡散部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記光電変換部から前記浮遊拡散部への電荷の転送のオンとオフとを制御する転送トランジスタとを有し、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記信号線に出力し、
前記参照画素の前記転送トランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差を、前記有効画素の前記転送トランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差よりも小さく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。
前記複数の参照画素の各々は浮遊拡散部と、遮光された光電変換部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記遮光された光電変換部から前記浮遊拡散部への電荷の転送のオンとオフとを制御する転送トランジスタとを有し、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記信号線に出力し、
前記複数の有効画素の各々は浮遊拡散部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記光電変換部から前記浮遊拡散部への電荷の転送のオンとオフとを制御する転送トランジスタとを有し、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記信号線に出力し、
前記第１の動作を行う第１のフレーム期間と、前記第１の動作を行わずに前記複数の有効画素から信号を読み出す第２のフレーム期間とにおいて、
前記第１のフレーム期間における、前記複数の参照画素の各々および前記複数の有効画素の前記転送トランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差を、前記第２のフレーム期間における、前記複数の参照画素の各々および前記複数の有効画素の前記転送トランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差よりも小さく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。
前記複数の画素の各々は、オンの状態で前記増幅トランジスタと前記信号線との間の電気的経路が導通し、オフの状態で前記電気的経路が非導通となる選択トランジスタをさらに有し、
前記第１の動作において、前記複数の有効画素の各々の前記選択トランジスタがオンの状態の期間を互いに重ねることによって、前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ね、
前記第２の動作が、前記複数の参照画素の各々の前記入力ノードの電位に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作の場合には、該動作を、前記複数の参照画素の各々の前記選択トランジスタがオンの状態の期間を互いに重ねることによって行う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。
行列状に配された複数の画素と、各々が前記複数の画素の列に対応して配された複数の信号線とを有し、
前記複数の画素は、複数行および複数列に配された複数の有効画素と、少なくとも１行に、前記複数の有効画素が配された列に対応して複数列に配された参照画素とを有し、
前記複数の有効画素の各々は、入射光を光電変換する光電変換部と、増幅トランジスタとを有し、
前記複数の参照画素の各々は、遮光された光電変換部と、増幅トランジスタを有する撮像装置の駆動方法であって、
前記撮像装置は、第１の動作と第２の動作とをそれぞれ行い、
前記第１の動作が、
前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部が生成した電荷を混合せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であり、
前記第２の動作が、
前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが１つの前記信号線に個別に信号を出力する動作、
もしくは、
前記複数の参照画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記光電変換部が生成した電荷を混合せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であることを特徴とする撮像装置の駆動方法。
行列状に配された複数の画素と、
各々が前記複数の画素の列に対応して配された複数の信号線と、
第１の動作と第２の動作とをそれぞれ前記複数の画素に行わせる制御部とを有する撮像装置であって、
前記複数の画素は、複数行および複数列に配された複数の有効画素と、少なくとも１行に、前記複数の有効画素が配された列に対応して複数列に配されるとともに、ノイズレベルの信号のみを出力する複数の参照画素とを有し、
前記複数の有効画素の各々は、入射光を光電変換する光電変換部と、入力ノードに前記光電変換部が生成した電荷が入力される増幅トランジスタとを有し、
前記複数の参照画素の各々は、入力ノードを有する増幅トランジスタを有し、
前記第１の動作が、
前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であり、
前記第２の動作が、
前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが１つの前記信号線に個別に信号を出力する動作、
もしくは、
前記複数の参照画素の各々の前記入力ノードの電位に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であることを特徴とする撮像装置。
前記制御部は、走査回路を有し、
前記第１の動作は、前記走査回路が、前記複数の有効画素を、１つの前記信号線に信号を出力する画素として同時に選択することによって行われる動作であり、
前記第２の動作は、前記走査回路が、前記複数の参照画素を１行ずつ選択することによって行われる動作、
もしくは、
前記走査回路が、
前記複数の参照画素の各々の前記入力ノードの電位に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素を、１つの前記信号線に信号を出力する画素として同時に選択することによって行われる動作であることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
前記複数の画素は、前記光電変換部の一部が遮光された光電変換部を有する焦点検出用画素を有し、
前記焦点検出用画素の前記増幅トランジスタから、前記第２の動作によって信号を読み出すことを特徴とする請求項１２または１３に記載の撮像装置。
前記複数の参照画素の各々は、遮光された光電変換部を有し、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタは、前記遮光された光電変換部の電荷に基づく信号を出力することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
請求項１２〜１５のいずれかに記載の撮像装置と、前記撮像装置から出力される信号を処理することで画像を生成する出力信号処理部とを有することを特徴とする撮像システム。
請求項１４に記載の撮像装置と、前記撮像装置から出力される信号を処理する出力信号処理部と、前記撮像装置に入射光を導く光学系とを有し、
前記撮像装置は、前記焦点検出用画素が出力する信号に基づく焦点検出信号と、前記複数の有効画素が出力する信号に基づく撮像信号とを前記出力信号処理部に出力し、
前記出力信号処理部は、前記焦点検出信号に基づいて合焦しているか否かを検出するとともに、前記撮像信号を用いて画像を生成することを特徴とする撮像システム。