JP4979893B2 - 物理量分布検知装置並びに物理情報取得方法および物理情報取得装置 - Google Patents
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Description
図11〜図13は、X−Yアドレス型の撮像装置における従来の露光制御(電子シャッタ)機能を説明する図である。図11に示すように、垂直走査部414の垂直アドレス設定部414xは、通常の読出対象の行アドレスφTGを指定する機能の他に、シャッタ対象の単位画素403(シャッタ画素)の行アドレスすなわちシャッタ画素位置を指定するアドレス情報(具体的には駆動パルスとしての転送ゲートパルスTGs)を生成する機能も持っている。
前記複数の垂直制御線を垂直アドレスに基づいて駆動する垂直アドレス設定部および垂直駆動部と、前記垂直アドレス設定部と協働して露光時間制御動作を行うに当たってシャッタ画素を選択し、前記各領域の単位画素に接続された前記複数の垂直制御線を前記複数の単位画素の各領域ごとに行単位で、露光時間または電荷蓄積時間を制御する電子シャッタを行うシャッタタイミング制御部とを有する垂直走査部と、
前記垂直走査部の走査に伴い前記複数の垂直信号線に読みだされた前記単位画素の前記検出部の検出信号を入力し、水平走査部の走査信号に応じて前記入力された検出信号を選択して、水平信号線に出力する、水平選択スイッチ部と、
を有し、
前記シャッタタイミング制御部は、電子シャッタ用の駆動時に、前記露光時間の制御動作を行うためシャッタ行を選択してシャッタ画素を設定し、前記垂直アドレス設定部にて選択される読み出し行との間でシャッタ画素の時間間隔を調整することにより、前記撮像部の前記単位画素への露光時間を前記読み出し領域ごとに調節する、
固体撮像装置が提供される。
好ましくは、前記シャッタタイミング制御部は、前記複数の領域に分割した制御線を、隣接する分割された領域の制御線を、互いに異なる向きの垂直方向に順次、駆動制御する。
好ましくは、前記シャッタタイミング制御部は、前記複数の領域に分割した制御線を、分割された領域の中央から両端部に向かって制御線を順次、駆動制御する。
前記シャッタタイミング制御部は、電子シャッタ用の駆動時に、前記垂直アドレス設定部における通常動作時と同様にシャッタ行を選択してシャッタ画素を設定し、前記垂直アドレス設定部にて選択される読み出し行との間でシャッタ画素の時間間隔を調整することにより、前記撮像部の前記検出部への露光時間を前記領域ごとに調節する、
固体撮像装置における駆動制御方法が提供される。
図1は、固体撮像装置の一例であるCMOS撮像素子の第1実施形態の概略構成図である。このCMOS撮像素子は、たとえばカラー画像を撮像し得る電子スチルカメラやFA(Factory Automation)カメラとして適用されるようになっている。
図2は、図1に示したCMOS撮像素子12に使用される単位画素(画素セル)403の一構成例と、単位画素403を駆動する露光時間制御(電子シャッタ)機能に関わる駆動回路(図1の垂直走査部414、特にシャッタタイミング制御部414z)との関係を説明する図である。
図3および図4は、第1実施形態のCMOS撮像素子12を用いた場合における露光時間制御機能を説明する図である。
図5は、第1実施形態のCMOS撮像素子12を用いた場合における露光時間制御機能の第1の変形例を説明する図である。
図6は、第1実施形態のCMOS撮像素子12を用いた場合における露光時間制御機能の第2の変形例を説明する図である。
図7は、固体撮像素子の一例であるCMOS撮像素子12の第2実施形態の概略構成図である。第2実施形態のCMOS撮像素子12は、撮像部410を3以上に領域分割しつつ、撮像部410で生成される画素信号を読み出して処理する機能部(特にカラム処理部420)を領域分割分だけ設ける点に第1の特徴を有する。加えて、それら領域分割分の処理部を撮像部410の2次元領域に対し、複数の位置に分けて配する点に第2の特徴を有する。
図8は、裏面照射型の撮像部410および周辺回路部の構造の一例を示す断面図である。図8(A)において、ウェハをCMP(Chemical Mechanical Polishing )によって研磨することにより、10〜20μm程度の厚さのシリコン(Si)などでなる半導体素子層631が形成される。その厚さの望ましい範囲は、可視光に対して5〜15μm、赤外光に対して15〜50μm、紫外域に対して3〜7μmである。この半導体素子層631の一方の面側にはSiO2膜632を挟んで遮光膜633が形成されている。
図9および図10は、裏面照射型の画素のレイアウト例を説明する図である。ここで、図9は、活性領域(ゲート酸化膜の領域)、ゲート(ポリシリコン)電極、および両者のコンタクト部を示す平面パターン図である。図9から分かるように、単位画素403当たり、1つのフォトダイオード(PD)433(図2の電荷生成部432に対応)と4つのトランジスタ434,436,440,442が存在する。
Claims (7)
- 入射光量に応じた信号を出力する検出部としての受光素子が複数、二次元状に形成された複数の単位画素が、複数の垂直信号線と複数の垂直制御線とに接続されて構成された、撮像部であって、前記二次元状に形成された複数の単位画素は複数の領域から行単位で単位画素信号を同時に読み出し可能に前記複数の垂直信号線に接続されており、
前記複数の垂直制御線を垂直アドレスに基づいて駆動する垂直アドレス設定部および垂直駆動部と、前記垂直アドレス設定部と協働して露光時間制御動作を行うに当たってシャッタ画素を選択し、前記各領域の単位画素に接続された前記複数の垂直制御線を前記複数の単位画素の各領域ごとに行単位で、露光時間または電荷蓄積時間を制御する電子シャッタを行うシャッタタイミング制御部とを有する垂直走査部と、
前記垂直走査部の走査に伴い前記複数の垂直信号線に読みだされた前記単位画素の前記検出部の検出信号を入力し、水平走査部の走査信号に応じて前記入力された検出信号を選択して、水平信号線に出力する、水平選択スイッチ部と、
を有し、
前記シャッタタイミング制御部は、電子シャッタ用の駆動時に、前記露光時間の制御動作を行うためシャッタ行を選択してシャッタ画素を設定し、前記垂直アドレス設定部にて選択される読み出し行との間でシャッタ画素の時間間隔を調整することにより、前記撮像部の前記単位画素への露光時間を前記読み出し領域ごとに調節する、
固体撮像装置。 - 前記シャッタタイミング制御部は、前記複数の読み出し領域から読みだすための制御線を、同じ垂直方向において、一方から他方に順次、駆動制御する、
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記シャッタタイミング制御部は、前記複数の読み出し領域から読みだすための制御線を、隣接する分割された領域の制御線を、互いに異なる向きの垂直方向に順次、駆動制御する、
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記シャッタタイミング制御部は、前記複数の読み出し領域から読みだすための制御線を、分割された領域の中央から両端部に向かって制御線を順次、駆動制御する、
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記水平信号線にフレームメモリが接続されており、
前記水平信号線から出力された、前記複数の読み出し領域から読みだすための制御線の駆動制御により読みだされた複数の単位画素の検出信号が、前記フレームメモリに前記制御線の位置に応じて記憶される、
請求項1〜4のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記複数の読み出し領域が3以上の場合、当該固体撮像装置は裏面照射型固体撮像装置として構成されている、
請求項1〜5のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 入射光量に応じた信号を出力する検出部としての受光素子が複数、二次元状に形成された複数の単位画素が、複数の垂直信号線と複数の垂直制御線とに接続されて構成された、撮像部であって、前記二次元状に形成された複数の単位画素は複数の領域から行単位で単位画素信号を同時に読み出し可能に前記複数の垂直信号線に接続されており、前記複数の垂直制御線を垂直アドレスに基づいて駆動する垂直アドレス設定部および垂直駆動部と、前記垂直アドレス設定部と協働して露光時間制御動作を行うに当たってシャッタ画素を選択し、前記各領域の単位画素に接続された前記複数の垂直制御線を前記複数の単位画素の各領域ごとに行単位で、露光時間または電荷蓄積時間を制御する電子シャッタを行うシャッタタイミング制御部とを有する垂直走査部と、前記垂直走査部の走査に伴い前記複数の垂直信号線に読みだされた前記単位画素の前記検出部の検出信号を入力し、水平走査部の走査信号に応じて前記入力された検出信号を選択して、水平信号線に出力する、水平選択スイッチ部と、とを有する固体撮像装置における駆動制御方法であって、
前記シャッタタイミング制御部は、電子シャッタ用の駆動時に、前記露光時間制御動作を行うためシャッタ行を選択してシャッタ画素を設定し、前記垂直アドレス設定部にて選択される読み出し行との間でシャッタ画素の時間間隔を調整することにより、前記撮像部の前記単位画素への露光時間を前記読み出し領域ごとに調節する、
固体撮像装置における駆動制御方法。
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