JP6021543B2 - 撮像素子、撮像装置、情報処理装置 - Google Patents

Description

本技術は、撮像素子、撮像装置、情報処理装置に関する。詳しくは、オートフォーカス時などの電力の消費を低減させるとともに、ノイズ成分の除去を行う撮像素子、撮像装置、情報処理装置に関する。

ＣＣＤ(Charge Coupled Device)を用いたカメラやスキャナといった装置が普及している。読み取り精度の向上や、高画質化のために画素数が増える傾向にある。そのため、消費電力が増す傾向にあるため、消費電力を低減させることが望まれている。特許文献１においては、密着型センサにおいて、不使用のチップのＨレジスタを停止することで、消費電力の低減を行うことが提案されている。

特開２００３−２０２９５２号公報

オートフォーカス用のＣＣＤリニアセンサ搭載のチップにおいても、オートフォーカスの精度の向上のために、搭載画素数が増加し、読み出し時間の短縮化のために読み出し動作周波数が増加する傾向にある。またチップに搭載される画素数の増加により、ＣＣＤシフトレジスタの面積も増大傾向にある。ＣＣＤシフトレジスタの面積は、ＣＣＤシフトレジスタ部の容量とほぼ同じであり、ＣＣＤシフトレジスタ部の充放電に伴う消費電流は、以下の式に比例する。
(ＣＣＤシフトレジスタ部の容量)×（読み出し動作周波数）

ＣＣＤシフトレジスタ部の容量と、読み出し動作周波数は、共に、増加傾向にあるため、ＣＣＤシフトレジスタ部の消費電力も増加することになる。よって、オートフォーカス用のＣＣＤリニアセンサ搭載のチップにおいても、省電力化が望まれている。

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ＣＣＤなどのセンサの消費電力を低減させることができるようにするものである。

本技術の一側面の撮像素子は、オートフォーカス用の複数のセンサを備え、前記センサは、複数のグループに分けられ、前記複数のセンサのうち、読み出しセンサに設定された第１のセンサには、通常駆動のクロックを供給し、前記第１のセンサが含まれる第１のグループ内の他のセンサと、前記第１のグループ以外のグループ内のセンサには、前記通常駆動のクロックよりも低速な省電力駆動のクロックを供給し、前記省電力駆動のクロックは、前記グループ毎に異なるタイミングで駆動させるためのクロックとされている。

前記クロックは、異なるグループに属する前記センサが同一のタイミングで駆動しないように、駆動タイミングが複数のタイミングにシフトされているようにすることができる。

前記クロックは、異なる前記グループに供給される前記クロックの立ち上がりのタイミングと立ち下がりのタイミングが同一のタイミングとならないクロックとされるようにすることができる。

前記センサは、ＣＣＤであるようにすることができる。

前記オートフォーカスの出力、温度の出力、モニタの出力のうちのいずれかの出力を選択し、出力する出力切替部をさらに備え、前記温度の出力または前記モニタの出力が前記出力切替部で選択されている時には、前記センサは駆動されないようにすることができる。

本技術の一側面の撮像装置は、同一モジュール上に複数のチップを備え、前記チップは、撮像に係わる処理を行うチップであり、複数のグループに分けられ、前記複数のチップのうち、読み出しチップに設定された第１のチップには、通常駆動のクロックを供給し、前記第１のチップが含まれる第１のグループ内の他のチップと、前記第１のグループ以外のグループ内のチップには、前記通常駆動のクロックよりも低速な省電力駆動のクロックを供給し、前記省電力駆動のクロックは、前記グループ毎に異なるタイミングで駆動させるためのクロックとされている。

本技術の一側面の情報処理装置は、同一装置上に複数の回路を備え、前記回路は、複数のグループに分けられ、前記複数の回路のうち、読み出し回路に設定された第１の回路には、通常駆動のクロックを供給し、前記第１の回路が含まれる第１のグループ内の他の回路と、前記第１のグループ以外のグループ内の回路には、前記通常駆動のクロックよりも低速な省電力駆動のクロックを供給し、前記省電力駆動のクロックは、前記グループ毎に異なるタイミングで駆動させるためのクロックとされている。

本技術の一側面の撮像素子においては、オートフォーカス用の複数のセンサが、複数のグループに分けられ、複数のセンサのうち、読み出しセンサに設定された第１のセンサには、通常駆動のクロックが供給され、第１のセンサが含まれる第１のグループ内の他のセンサと、第１のグループ以外のグループ内のセンサには、通常駆動のクロックよりも低速な省電力駆動のクロックが供給され、省電力駆動のクロックは、グループ毎に異なるタイミングで駆動させるためのクロックとされている。

本技術の一側面の撮像装置においては、同一モジュール上に複数のチップが備えられ、チップは、撮像に係わる処理を行うチップであり、複数のグループに分けられ、複数のチップのうち、読み出しチップに設定された第１のチップには、通常駆動のクロックが供給され、第１のチップが含まれる第１のグループ内の他のチップと、第１のグループ以外のグループ内のチップには、通常駆動のクロックよりも低速な省電力駆動のクロックが供給され、省電力駆動のクロックは、グループ毎に異なるタイミングで駆動させるためのクロックとされている。

本技術の一側面の情報処理装置においては、同一装置上に複数の回路が備えられ、回路は、複数のグループに分けられ、複数の回路のうち、読み出し回路に設定された第１の回路には、通常駆動のクロックが供給され、第１の回路が含まれる第１のグループ内の他の回路と、第１のグループ以外のグループ内の回路には、通常駆動のクロックよりも低速な省電力駆動のクロックが供給され、省電力駆動のクロックは、グループ毎に異なるタイミングで駆動させるためのクロックとされている。

本技術の一側面によれば、ＣＣＤなどのセンサの消費電力を低減させることが可能となる。

ＣＣＤリニアセンサの構成について説明するための図である。 センサの配置について説明するための図である。 測距点について説明するための図である。 センサの他の配置について説明するための図である。 センサチップの構成について説明するための図である。 クロックについて説明するための図である。 センサ対のグループ分けについて説明するための図である。 クロックについて説明するための図である。 クロックについて説明するための図である。 センサ対の他のグループ分けについて説明するための図である。 クロックについて説明するための図である。 クロックについて説明するための図である。 ＣＩＳモジュールの構成について説明するための図である。 記録媒体について説明するための図である。

以下に、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
１．ＣＣＤリニアセンサの構成について
２．測距点について
３．測距センサ対について
４．転送クロックについて
５．測距センサ対のグループ分けについて
６．１／２の周期で読み出しを行う場合について
７．記録媒体について

［ＣＣＤリニアセンサの構成について］
図１は、本技術を適用したＣＣＤリニアセンサの一実施の形態の構成を示す図である。図１に示したＣＣＤリニアセンサ１０は、センサ列２１、垂直転送用ＣＣＤシフトレジスタ２２、水平転送用ＣＣＤシフトレジスタ２３、ＦＤ（Floating Diffusion）２４、リセットゲート２５、リセットドレイン２６、および増幅トランジスタ（ＡＭＰ：amplifier）２７から構成されている。

センサ列２１は、入射光量に応じた電荷量の光電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子、例えばフォトダイオードを有する単位画素が行列状に配置されている。センサ列２１を構成する書くセンサのうち、垂直方向に配置されたセンサ毎に垂直転送用ＣＣＤシフトレジスタ２２に接続されている。

垂直転送用ＣＣＤシフトレジスタ２２は、複数のレジスタで構成され、各レジスタが接続されているセンサに蓄積された電荷をそれぞれ保持することができる。また、垂直転送用ＣＣＤシフトレジスタ２２は、水平転送用ＣＣＤシフトレジスタ２３に接続されており、保持している電荷を１段ずつ移動させ、順次、水平転送用ＣＣＤシフトレジスタ２３に供給することができる。水平転送用ＣＣＤシフトレジスタ２３の処理によりＦＤ２４に転送された電荷は、増幅トランジスタ２７で増幅後、図示していない後段の処理部に供給される。

ところで、垂直転送用ＣＣＤシフトレジスタ２２や、水平転送用ＣＣＤシフトレジスタ２３などのシフトレジスタは、熱などの影響でノイズ成分となる電荷が発生する。ノイズ成分となる電荷は、除去する必要がある。図１に示したＣＣＤリニアセンサ１０において、ノイズ成分となる電荷を除去するためには、シフトレジスタを駆動し、一旦ＦＤ２４に電荷を蓄積し、リセットゲート２５の駆動タイミングでリセットドレイン２６に吐き捨てられる。このような不要電荷の流れを、図１においては点線で示してある。

このように、不要な電荷が発生する可能性があり、発生した不要な電荷を吐き捨てる処理が必要である。このような不要な電荷の吐き捨ては、定期的（所定の間隔）に行う必要がある。一方で、消費電力を低減させるために、使われていないセンサ列に対する駆動信号の供給を停止することが提案されている。しかしながら、駆動信号の供給が停止されている間も、不要電荷は発生する。そのため、駆動信号の供給が開始(再開)された時点で、信号電荷と合わさって、不要電荷も出力されてしまうことになる。

よって、信号電荷と不要電荷が合わさって出力されないようにするために、不要電荷は、仮にセンサが使われていないときであっても、定期的に吐き捨てられるようにするのが好ましい。定期的に不要電荷が吐き捨てられることで、不要電荷の影響を低減させることができる。

以下に説明するように、本技術によれば、定期的に不要電荷が吐き捨てられるように制御が行われると共に、その制御にかかる消費電力を低減させることができる。

［測距点について］
本技術によれば、消費電力を低減させることができるが、その消費電力を低減することができるＣＣＤリニアセンサの一例として、オートフォーカス（ＡＦ）用のＣＣＤリニアセンサを例に挙げて説明する。ここでは、ＣＣＤを例に挙げて説明するが、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等から構成されていても良い。

オートフォーカス用ＣＣＤリニアセンサ搭載チップは、レンズなどから構成される光学系から入射する光を受光し、その光を、受光量に応じた電気信号として出力する。オートフォーカス用のＣＣＤリニアセンサは、例えば、図２のように配置され、図３に示したような１点の測距点が検出される。図２に示したＣＣＤリニアセンサの配列は、図３に示した３個の測距点を構成する測距センサ対の配置例である。図３に示した例では、撮影画面内に設けられる３個の測距点７１乃至７３が存在する。測距点７１乃至７３に、それぞれ対応する位置には、１対もしくは複数対の測距センサが設けられている。測距センサは、ＣＣＤリニアセンサである。

ＣＣＤリニアセンサ列は、複数のセンサが配置されて構成される。以下、ＣＣＤリニアセンサ列を、リニアセンサ列とも記述する。測距点７１には、リニアセンサ列５１とリニアセンサ列５２が配置されている。同様に測距点７３には、リニアセンサ列５５とリニアセンサ列５６が配置されている。

同じく、測距点７２には、リニアセンサ列５３とリニアセンサ列５４が配置されるとともに、リニアセンサ列５７とリニアセンサ列５８も配置されている。この測距点７２は、クロス測距点などと称され、２対のリニアセンサ列（測距センサ）が互いに直交するように配置される。また、その他の測距点には、一対の測距センサが配置される。測距点７２は、縦横２組のリニアセンサ列で測距を行うため、他の箇所より測距の測定精度がよい。

このような一対のリニアセンサ列の配列方向（離間方向）における２つの像の当該配列方向におけるずれを検出することによって、測距動作が行われる。以下、１点の測距点を構成するリニアセンサ列を測距センサ対と記述する。また図２に示したように、測距センサ対を構成するリニアセンサ列は、破線の四角形で囲み、測距センサ対であることを示す。他の図面においても同様とする。

［測距センサ対について］
図２、図３に示した例は、測距センサ対が４個の場合の例であるが、測距センサ対の数は、４個に限定されるわけではない。図４に、測距センサ対が１８個の場合を示す。

図４に示した例では、リニアセンサ列１０１とリニアセンサ列１０２から測距センサ対１５１が構成される。同じく、リニアセンサ列１０３とリニアセンサ列１０４から測距センサ対１５２が構成され、リニアセンサ列１０５とリニアセンサ列１０６から測距センサ対１５３が構成され、リニアセンサ列１０７とリニアセンサ列１０８から測距センサ対１５４が構成される。これらの測距センサ対は、図中左側に縦方向に配列されたリニアセンサ列から構成されている。

図中中央には、縦方向に配置されたリニアセンサ列１０９とリニアセンサ列１１０、リニアセンサ列１１１とリニアセンサ列１１２、リニアセンサ列１１３とリニアセンサ列１１４、リニアセンサ列１１５とリニアセンサ列１１６、リニアセンサ列１１７とリニアセンサ列１１８が配置され、それぞれ測距センサ対１５５乃至１５９を構成している。

図中右側には、縦方向に配置されたリニアセンサ列１１９とリニアセンサ列１２０、リニアセンサ列１２１とリニアセンサ列１２２、リニアセンサ列１２３とリニアセンサ列１２４、リニアセンサ列１２５とリニアセンサ列１２６が配置され、それぞれ測距センサ対１６０乃至１６３を構成している。

図中中央には、横方向に配置されたリニアセンサ列１２７とリニアセンサ列１２８、リニアセンサ列１２９とリニアセンサ列１３０、リニアセンサ列１３１とリニアセンサ列１３２、リニアセンサ列１３３とリニアセンサ列１３４、リニアセンサ列１３５とリニアセンサ列１３６が配置され、それぞれ測距センサ対１６４乃至１６８を構成している。

このように配置された測距センサ対は、例えば、オートフォーカス（ＡＦ）用のＣＣＤリニアセンサチップに搭載される。また、各測距センサ対からの出力は、１系統に集約され、リニアセンサ列が切り替えられて出力される。測距センサ対の搭載数が多い場合、２系統など、多系統に集約され、同じ系統から読み出され、リニアセンサ列が切り替えられて出力される。ここでは、図４に示した１８個の測距センサ対が、１系統に集約され、測距センサ対が切り替えられて出力されるとして説明を続ける。

図５は、ＡＦ用ＣＣＤリニアセンサチップの機能ブロック図である。ＡＦ用ＣＣＤリニアセンサチップには、センサ部２０１-１乃至２０１−１８、出力切替部２１１、アンプ回路２１２、出力切替部２１３が搭載されている。センサ部２０１−１乃至２０１−１８は、同様の構成を有しているため、センサ部２０１−１を例に挙げて説明する。また、以下の説明において、センサ部２０１-１乃至２０１−１８を、個々に区別する必要が無い場合、単に、センサ部２０１と記述する。また他の部分に関しても同様に記載する。

センサ部２０１−１は、リニアセンサ列１０１、リニアセンサ列１０２、レジスタ２０２−１、レジスタ２０３−１、ＣＣＤシフトレジスタ２０４−１、および増幅部２０５−１を有する。１つのセンサ部２０１は、図１に示したＣＣＤリニアセンサ１０の構成を含む構成とすることができる。

リニアセンサ列１０１やリニアセンサ列１０２は、図４に示したように、縦方向に配置されたリニアセンサ列であり、測距センサ対を構成するリニアセンサ列である。１つのセンサ部２０１には、１つの測距センサ対が含まれる。リニアセンサ列１０１やリニアセンサ列１０２は、図１におけるセンサ列２１に、それぞれ該当する。

センサ部２０１−１内のリニアセンサ列１０１からの電荷は、一旦レジスタ２０２−１に蓄積され、所定のタイミングで、ＣＣＤシフトレジスタ２０４−１に転送される。同様に、センサ部２０１−２内のリニアセンサ列１０２からの電荷は、一旦レジスタ２０３−１に蓄積され、所定のタイミングで、ＣＣＤシフトレジスタ２０４−１に転送される。

レジスタ２０２−１やレジスタ２０３−１は、例えば、図１における垂直転送用ＣＣＤシフトレジスタ２２に該当する。またＣＣＤシフトレジスタ２０４−１は、例えば、図１における水平転送用ＣＣＤシフトレジスタ２３に該当する。

ＣＣＤシフトレジスタ２０４−１に蓄積された電荷は、所定のタイミングで、増幅部２０５−１に転送され、増幅され、出力切替部２１１に供給される。出力切替部２１１には、センサ部２０１−２乃至２０１−１８から出力された信号も供給される。出力切替部２１１は、図示していない制御部からの選択信号に応じて、センサ部２０１−１乃至２０１−１８からの信号のうち、１つの信号を選択し、アンプ回路２１２に供給する。

アンプ回路２１２は、供給された信号を増幅し，出力切替部２１３に出力する。出力切替部２１３には、他のセンサから温度に関する信号（図５中の温度出力）やモニタ出力などの信号も供給される。出力切替部２１３は、図示していない制御部からの選択信号に応じて、供給される信号から１つを選択し、図示していない後段の処理部に出力する。

［転送クロックについて］
センサ部２０１は、所定のタイミングで、出力切替部２１１に信号を出力するとして説明した。この所定のタイミングについて説明を加える。センサ部２０１内のＣＣＤシフトレジスタ２０４には、図６Ａに示した波形を有するＣＣＤ転送クロックが供給される。図６Ａに示した信号が１（High）のときにＣＣＤシフトレジスタ２０４から増幅部２０５を介して、出力切替部２１１に信号が転送される。

図６Ａに示したＣＣＤ転送クロックを、通常駆動時のクロックとする。このような通常駆動時のＣＣＤ転送クロックが供給されている場合であっても、出力切替部２１１からは、センサ部２０１−１乃至２０１−１８のうちのいずれか１つのセンサ部２０１からの出力が選択され、出力される。この場合、読み出しするリニアセンサ列と、読み出しされないリニアセンサ列とが存在することになる。

消費電力を抑制するために、読み出し以外のリニアセンサ列へのＣＣＤ転送クロックを停止することが考えられる。ＣＣＤ転送クロックを停止することで、停止している期間に消費される電力を０とすることができ、消費電力を抑制することができる。

しかしながら、ＣＣＤ転送クロックを停止することで、ＣＣＤシフトレジスタ２０４に不要電荷が蓄積され、ノイズの発生の原因となる。よって、ノイズの発生を抑制するために、読み出し動作を行う前の時点で、不要電荷の吐き捨て動作を行う必要がある。この不要電荷の吐き捨て動作の分だけ、期間が余分に必要となり、高速読み出しなどの妨げになる可能性がある。

そこで、図６Ｂに示したような波形のＣＣＤ転送クロックを用いて、省電力駆動させることが考えられる。図６Ｂに示したＣＣＤ転送クロックは、クロックを低速化したときの波形を示し、このような低速化したＣＣＤ転送クロックを用いることで、消費電流を抑制することができる。例えば、読み出し以外の転送クロックを１／２や１／４にした場合、消費電流も１／２や１／４にすることができる。

しかしながら、読み出し以外の転送クロックを１／２や１／４に遅くすることで、通常駆動時よりも発生する不要電荷が２倍もしくは４倍になる。そのため、ノイズにより影響も通常駆動時よりも大きくなる可能性があるが、転送クロックの停止時の発生電荷は、ＣＣＤ転送動作時の発生電荷よりも少ないため、転送クロックの停止時に発生した電荷の影響は小さいと考えられる。このため、読み出し動作を行う前の時点で、不要電荷の吐き捨て動作を行う必要もない。

図６Ｂに示したようなＣＣＤ転送クロックを用いて省電力駆動を行った場合、消費電流を抑制し、不要電荷の吐き捨て動作も必要ないように設計できる可能性がある。しかしながら、画素読み出しの１／２や１／４といった周波数で読み出し以外のＣＣＤシフトレジスタ２０４を同一タイミングで駆動すると、この周期で電源やGNDにＣＣＤシフトレジスタ２０４の充放電電流が流れることによる２画素周期や４画素周期の固定パターンノイズが発生する可能性がある。

そこで、省電力駆動時に、消費電流を抑制し、不要電荷の吐き捨て動作も必要なく、かつ、固定パターンノイズが発生しないＡＦ用ＣＣＤリニアセンサチップについて説明する。

［測距センサ対のグループ分けについて］
図７は、図４に示した測距センサ対の配置例と同じであるが、測距センサ対を４つのグループに分けた場合を示している。図７においては、第１グループに属する測距センサ対を黒塗りで表し、第２グループに属する測距センサ対を斜線で表し、第３グループに属する測距センサ対を白塗りで表し、第４グループに属する測距センサ対をドットで表している。

第１グループに属する測距センサ対は、測距センサ対１５１、測距センサ対１５５、測距センサ対１５７、および測距センサ対１６０である。第２グループに属する測距センサ対は、測距センサ対１５２、測距センサ対１５６、測距センサ対１６１、測距センサ対１６５、および測距センサ対１６８である。

第３グループに属する測距センサ対は、測距センサ対１５３、測距センサ対１５８、測距センサ対１６２、測距センサ対１６４、および測距センサ対１６７である。第４グループに属する測距センサ対は、測距センサ対１５４、測距センサ対１５９、測距センサ対１６３、および測距センサ対１６６である。

このように４つのグループに測距センサ対を分け、グループ毎に、図８に示した、位相をずらしたタイミングで読み出し以外のセンサ列のＣＣＤシフトレジスタ２０４を駆動させる。すなわち、読み出しのセンサ列に対しては、通常駆動のクロックが供給され、読み出しのセンサ列以外のセンサ列は省電力駆動とされ、省電力駆動とされたセンサ列に対しては、属しているグループに対するクロックが供給される。

図８中、一番上に示した波形は、通常駆動時のＣＣＤ転送クロックの波形であり、図６Ａに示した波形と同じである。図８中、上から２番目、３番目、４番目、５番目に示した波形は、それぞれ省電力駆動に設定された測距センサ対に対して供給されるＣＣＤ転送クロックの波形を示している。

図８中、上から２番目に示した波形は、第１グループに属する測距センサ対に対して供給されるＣＣＤ転送クロックの波形である。図８中、上から３番目に示した波形は、第２グループに属する測距センサ対に対して供給されるＣＣＤ転送クロックの波形である。図８中、上から４番目に示した波形は、第３グループに属する測距センサ対に対して供給されるＣＣＤ転送クロックの波形である。図８中、上から５番目に示した波形は、第４グループに属する測距センサ対に対して供給されるＣＣＤ転送クロックの波形である。

例えば、測距センサ対１５５が、読み出しセンサ列に設定された場合を例に挙げて説明する。測距センサ対１５５は、第１グループに属する測距センサ対である。このような場合、測距センサ対１５５は、図８に示した通常駆動時のクロックが供給され、その供給されるクロックに基づく通常駆動とされる。

第１グループに属する測距センサ対１５１以外の測距センサ対、例えば、測距センサ対１５１や測距センサ対１５７に対しては、図８の上から２番目に示した省電力駆動時のクロックであり、第１グループに属する測距センサ対に対するクロックが供給され、その供給されるクロックに基づく省電力駆動とされる。

第２グループに属する測距センサ対に対しては、図８の上から３番目に示した省電力駆動時のクロックであり、第２グループに属する測距センサ対に対するクロックが供給され、その供給されるクロックに基づく省電力駆動とされる。

第３グループに属する測距センサ対に対しては、図８の上から４番目に示した省電力駆動時のクロックであり、第３グループに属する測距センサ対に対するクロックが供給され、その供給されるクロックに基づく省電力駆動とされる。

第４グループに属する測距センサ対に対しては、図８の上から５番目に示した省電力駆動時のクロックであり、第４グループに属する測距センサ対に対するクロックが供給され、その供給されるクロックに基づく省電力駆動とされる。

省電力駆動とされた第１グループの測距センサ対に対しては、タイミングＴ１とタイミングＴ５で読み出しが行われる。また省電力駆動とされた第２グループの測距センサ対に対しては、タイミングＴ２とタイミングＴ６で読み出しが行われる。

また省電力駆動とされた第３グループの測距センサ対に対しては、タイミングＴ３とタイミングＴ７で読み出しが行われる。また省電力駆動とされた第４グループの測距センサ対に対しては、タイミングＴ４とタイミングＴ８で読み出しが行われる。

例えば、省電力駆動とされた第１グループに属する測距センサ対１５１を含むセンサ部２０１−１（図５）のＣＣＤシフトレジスタ２０４−１には、図８の上から２番目に示した波形を有するＣＣＤ転送クロックが供給される。よって、ＣＣＤシフトレジスタ２０４−１からは、タイミングＴ１とタイミングＴ５のタイミングで読み出しが行われる。

また例えば、省電力駆動とされた第２グループに属する測距センサ対１５２を含むセンサ部２０１−２（図５）のＣＣＤシフトレジスタ２０４−２には、図８の上から３番目に示した波形を有するＣＣＤ転送クロックが供給される。よって、ＣＣＤシフトレジスタ２０４−２からは、タイミングＴ２とタイミングＴ６のタイミングで読み出しが行われる。

また例えば、省電力駆動とされた第３グループに属する測距センサ対１５３を含むセンサ部２０１−３（図５）のＣＣＤシフトレジスタ２０４−３には、図８の上から４番目に示した波形を有するＣＣＤ転送クロックが供給される。よって、ＣＣＤシフトレジスタ２０４−３からは、タイミングＴ３とタイミングＴ７のタイミングで読み出しが行われる。

また例えば、省電力駆動とされた第４グループに属する測距センサ対１５４を含むセンサ部２０１−４（図５）のＣＣＤシフトレジスタ２０４−４には、図８の上から５番目に示した波形を有するＣＣＤ転送クロックが供給される。よって、ＣＣＤシフトレジスタ２０４−４からは、タイミングＴ４とタイミングＴ８のタイミングで読み出しが行われる。

１つのグループに注目したとき、省電力駆動に設定されたＣＣＤシフトレジスタ２０４は、１／４周期で駆動される。よってこの場合、通常駆動時よりも消費電流を１／４に低減することが可能となる。

図６Ｂを参照して説明したように、省電力駆動のときには、消費電流を低減させることが可能である。また、読み出し以外の転送クロックを１／４に遅くすることで、通常駆動時よりも発生する不要電荷が４倍になるが、転送クロックの停止時の発生電荷は、ＣＣＤ転送動作時の発生電荷よりも少ないため、転送クロックの停止時に発生した電荷の影響は小さい。よって、消費電流を低減させつつも、不要電荷の吐き出し期間を設けなくても良いように構成することができる。

しかしながら、図６Ｂを参照した説明では、画素読み出しの１／４といった周波数で読み出し以外のＣＣＤシフトレジスタ２０４を同一タイミングで駆動すると、この周期で電源やＧＮＤにＣＣＤシフトレジスタ２０４の充放電電流が流れることによる４画素周期の固定パターンノイズが出力部に発生する恐れがある。

図６Ｂに対して、図８に示したように画素読み出しの１／４といった周波数で読み出し以外のＣＣＤシフトレジスタ２０４を駆動するようにすれば、グループ毎に読み出しのタイミングが異なるため、この周期で電源やＧＮＤにＣＣＤシフトレジスタ２０４の充放電電流が流れることによる４画素周期の固定パターンノイズが発生することを防ぐことができる。

また、CCDシフトレジスタ２０４の充放電電流も１／４となるため、出力カップリングノイズの低減、EMI (Electromagnetic Interference；電磁ノイズ)の抑制が可能となる。この動作にはSSCG(spread spectrum clock generator；周波数変調機能付きクロック発生回路)を組み合わせることも可能となるため、必要に応じてさらにEMIを抑制することも可能である。

４つのグループに測距センサ対を分け、グループ毎に、位相をずらしたタイミングで読み出しのセンサ列のＣＣＤシフトレジスタ２０４を駆動させる場合、Duty比を考慮した方が良い。図９に、異なるDuty比の波形を示す。図９Ａ乃至Ｄの各波形は、図８と同じく、一番上の波形が通常駆動時の読み出し信号の波形を示し、上から２番目の波形は、第１グループに属する測距センサ対に対する読み出し信号の波形を示し、上から３番目の波形は、第２グループに属する測距センサ対に対する読み出し信号の波形を示し、上から４番目の波形は、第３グループに属する測距センサ対に対する読み出し信号の波形を示し、上から５番目の波形は、第４グループに属する測距センサ対に対する読み出し信号の波形を示す。

図９Ａに示した波形は、図８に示した波形であり、Duty比は、１：７となる。図９Ａに示した波形の場合、各グループに供給される信号の立ち上がりのタイミングと立ち下がりのタイミングが同タイミングになることがないため、固定パターンノイズが発生することを防ぐことが可能になる。また図９Ａに示した波形の場合、一度に発生するノイズを最大１／４程度に減少できる。

図９Ｂに示した波形は、図９Ａに示した波形に対して、読み出し期間を２倍にしたときの波形である。図９Ｂに示した波形は、Duty比が２：６である。図９Ｂに示した波形においては、各グループに供給される信号の立ち上がりのタイミングと立ち下がりのタイミングが同タイミングになる所がある。同タイミングとなるところに、点線の円を付した。このような場合、一度に発生するノイズを最大１／２程度に減少できるが、通常駆動時のクロックの２周期毎の固定パターンノイズが発生する可能性がある。

図９Ｃに示した波形は、図９Ａに示した波形に対して、読み出し期間を３倍にしたときの波形である。図９Ｃに示した波形は、Duty比が３：５である。図９Ｃに示した波形の場合、各グループに供給される信号の立ち上がりのタイミングと立ち下がりのタイミングが同タイミングになることがないため、固定パターンノイズが発生することを防ぐことが可能になる。また図９Ｃに示した波形の場合、一度に発生するノイズを最大１／４程度に減少できる。

図９Ｄに示した波形は、図９Ａに示した波形に対して、読み出し期間を４倍にしたときの波形である。図９Ｄに示した波形は、Duty比が４：４である。図９Ｄに示した波形においては、各グループに供給される信号の立ち上がりのタイミングと立ち下がりのタイミングが同タイミングになる所があり、その同タイミングとなるところに点線の円を付した。このような場合、一度に発生するノイズを最大１／２程度に減少できるが、通常駆動時のクロックの２周期毎の固定パターンノイズが発生する可能性がある。

このように、測距センサ対をグループに分け、グループ毎に、異なる読み出しタイミングのクロックを供給するようにした場合、Duty比を考慮したクロックにする必要がある。Duty比を考慮しないと、駆動タイミング毎の負荷電流が変わるため、固定パターンノイズがのる可能性がある。よって、図９Ａや図９Ｃに示したDuty比が１：７や３：５のクロックが、固定パターンノイズがのる可能性もなく、好ましいクロックである。

このように、本実施の形態においては、オートフォーカス用の複数のセンサを、複数のグループに分け、グループ毎に異なるタイミングで駆動させるためのクロックが、センサに供給される。また、通常駆動と省電力駆動があり、通常駆動に設定されたセンサ以外のセンサに対しては、グループ毎に異なるタイミングで駆動させるためのクロックが供給されるようにすることで、不要電荷が蓄積されることを防ぎ、かつ消費電力を低減させることが可能となる。

また、Duty比などを考慮し、省電力駆動に設定されたセンサに対して供給されるクロックは、異なるグループに属するセンサが同一のタイミングで駆動しないように、駆動タイミングが複数のタイミングにシフトされているクロックとされる。また、異なるグループに供給されるクロックの立ち上がりのタイミングと立ち下がりのタイミングが同一のタイミングとならないクロックとされることで固定ノイズパターンが発生するようなことを防ぐことが可能となる。

上記した例では、１／４の周期で読み出し以外のセンサ列のＣＣＤシフトレジスタ２０４を駆動するときを例にあげて説明したが、１／４の周期に本技術の適用範囲が限定されるわけではない。例えば、以下に説明するように、１／２の周期で読み出し以外のセンサ列のＣＣＤシフトレジスタ２０４を駆動するときであっても、本技術を適用することができる。

［１／２の周期で読み出しを行う場合について］
図１０は、図４や図７に示した測距センサ対の配置例と同じであるが、測距センサ対を２つのグループに分けた場合を示している。図１０においては、第１グループに属する測距センサ対を黒塗りで表し、第２グループに属する測距センサ対を白塗りで表している。

第１グループに属する測距センサ対は、測距センサ対１５１、測距センサ対１５３、測距センサ対１５５、測距センサ対１５７、測距センサ対１５８、測距センサ対１６０、測距センサ対１６２、測距センサ対１６４、および測距センサ対１６７である。

第２グループに属する測距センサ対は、測距センサ対１５２、測距センサ対１５４、測距センサ対１５６、測距センサ対１５９、測距センサ対１６１、測距センサ対１６３、測距センサ対１６５、測距センサ対１６６、および測距センサ対１６８である。

このように２つのグループに測距センサ対を分け、省電力駆動に設定された測距センサ対が属するグループ毎に、図１１に示した、位相をずらしたタイミングで読み出し対象のセンサ列のＣＣＤシフトレジスタ２０４を駆動させる。図１１Ａ、図１１Ｂ中にそれぞれ示した一番上に示した波形は、通常駆動時のＣＣＤ転送クロックの波形であり、図６Ａに示した波形と同じである。

図１１中、上から２番目に示した波形は、第１グループに属する省電力駆動に設定された測距センサ対に対して供給されるＣＣＤ転送クロックの波形である。図１１中、上から３番目に示した波形は、第２グループに属する省電力駆動に設定された測距センサ対に対して供給されるＣＣＤ転送クロックの波形である。

図１１Ａに基づく読み出しクロックで読み出しが行われる場合、第１グループの省電力駆動に設定された測距センサ対に対しては、タイミングＴ１、タイミングＴ３、タイミングＴ５、タイミングＴ７、タイミングＴ９で読み出しが行われる。第２グループの省電力駆動に設定された測距センサ対に対しては、タイミングＴ２、タイミングＴ４、タイミングＴ６、タイミング８、タイミングＴ１０で読み出しが行われる。

例えば、第１グループに属する測距センサ対１５１が省電力駆動に設定された場合、測距センサ対１５１を含むセンサ部２０１−１（図５）のＣＣＤシフトレジスタ２０４−１には、図１１Ａの上から２番目に示した波形を有するＣＣＤ転送クロックが供給される。よって、ＣＣＤシフトレジスタ２０４−１からは、タイミングＴ１、タイミングＴ３、タイミングＴ５、タイミングＴ７、タイミングＴ９のタイミングで読み出しが行われる。

また例えば、第２グループに属する測距センサ対１５２が省電力駆動に設定された場合、測距センサ対１５２を含むセンサ部２０１−２（図５）のＣＣＤシフトレジスタ２０４−２には、図１１Ａの上から３番目に示した波形を有するＣＣＤ転送クロックが供給される。よって、ＣＣＤシフトレジスタ２０４−２からは、タイミングＴ２、タイミングＴ４、タイミングＴ６、タイミング８、タイミングＴ１０で読み出しが行われる。

図１１Ａに示した波形は、Duty比が１：３となる。図１１Ａに示した波形の場合、第１グループと第２グループにそれぞれ供給される信号の立ち上がりのタイミングと立ち下がりのタイミングが同タイミングになることがないため、固定パターンノイズが発生することを防ぐことが可能になる。また図１１Ａに示した波形の場合、一度に発生するノイズを最大１／２程度に減少できる。

図１１Ｂに示した波形は、図１１Ａに示した波形に対して、読み出し期間を２倍にしたときの波形である。図１１Ｂに示した波形は、Duty比が２：２である。図１１Ｂに示した波形においては、各グループに供給される信号の立ち上がりのタイミングと立ち下がりのタイミングが同タイミングになる所がある。同タイミングとなるところに、点線の円を付した。このような場合、一度に発生するノイズを減少させることができず、かつ通常駆動時のクロックの２周期毎の固定パターンノイズが発生する可能性がある。よって、このようなクロックは適切ではない。

ただし、図１２に示すように、水平転送クロックが２相駆動などで、常に逆相を発生するようなクロックを用いるような場合、Duty比が２：２であっても、ノイズを１／２にすることが可能である。図１２を参照するに、２相駆動であるので、通常駆動のときには、測距センサ対に通常Ｈ１というクロックと通常Ｈ２という２つのクロックがあり、それぞれのクロックは逆相とされているクロックが供給される。

省電力駆動のときには、第１グループの測距センサ対には、第１グループＨ１と第１グループＨ２という２つのクロックが供給される。この第１グループＨ１と第１グループＨ２というクロックは、互いに逆相のクロックとされている。

同様に、省電力駆動のときには、第２グループの測距センサ対には、第２グループＨ１と第２グループＨ２という２つのクロックが供給される。この第２グループＨ１と第２グループＨ２というクロックは、互いに逆相のクロックとされている。

第１グループの測距センサ対に供給されるクロックと、第２グループの測距センサ対に供給されるクロックの位相関係は、図１２に示すようにずらされた関係とされている。すなわち、例えば、第１グループＨ１というクロックの立ち上がりと第２グループＨ１というクロックの立ち下がりが、同タイミングで起こることがないように設定されている。このようなクロックを用いることで、不要電荷によるノイズを低減させ、固定パターンノイズを発生させないで、消費電流を低減することが可能となる。

なお、図１２に示したような２相駆動などで、常に逆相を発生するようなクロックを用い、省電力駆動のときには、他のグループに供給されるクロック同士の立ち下がりや立ち上がりのタイミングが同タイミングとならないクロックを用いるのは、１／２周期以外にも適用でき、例えば、１／４周期などの周期であっても適用可能である。また、１／２周期以外の周期であっても、不要電荷によるノイズを低減させ、固定パターンノイズを発生させないで、消費電流を低減することは可能である。

このように、測距センサ対を２グループに分けた場合も、Duty比を考慮したクロックを供給することで、不要電荷によるノイズを低減させ、固定パターンノイズを発生させないで、消費電流を低減することが可能となる。

このように、本技術によれば、同一チップ上に複数のＣＣＤリニアセンサがあり、一部のセンサのみ出力するとき、他のセンサのＣＣＤレジスタ信号入力を低速とし、駆動タイミングを複数のタイミングにシフトさせ、さらに駆動タイミング毎の負荷容量をなるべく均一化することで、消費電流およびピーク電流を抑制することができる。また、低EMI化を実現することができる。またＣＣＤの不要電荷吐き出し期間が不要な装置を実現することができる。

本技術は、チップに適用範囲が限定されるのではなく、モジュールや装置などにも適用できる。例えば、図１３に示すように、モジュールに本技術を適用することもできる。

図１３は、ＣＩＳ（Contact Image Sensor：密着型イメージセンサ）に本技術を適用した場合の構成例を示す図である。ＣＩＳは、スキャナなどに用いられる密着型モジュールセンサである。ＣＩＳモジュール３１１には、ＣＣＤチップ３１２乃至３１５が含まれ、それらのＣＣＤチップ３１２乃至３１５からの出力を切り替えて、ＡＦＥ（Analog Front End）などの後段の処理部に１つのＣＣＤ出力を出力する出力切替部３１６を備える。

上記したＣＣＤ用ＡＦセンサでは、チップ内のセンサ列別の制御であったが、図１３に示したＣＩＳモジュール３１１においては、ＣＩＳモジュール３１１内に搭載のＣＣＤチップ３１２乃至３１５毎に入力クロックの位相がずらされる。図１３に示したＣＩＳモジュール３１１は、４個のＣＣＤチップ３１２乃至３１５を含むため、測距センサ対を４グループに分けた場合と同じであり、例えば、図８に示したクロックに基づいて読み出しの制御が行われる。

例えば、図８の上から２番目に示した第１グループに供給されるクロックが、ＣＣＤチップ３１２に供給され、上から３番目に示した第２グループに供給されるクロックが、ＣＣＤチップ３１３に供給され、上から４番目に示した第３グループに供給されるクロックが、ＣＣＤチップ３１４に供給され、上から５番目に示した第４グループに供給されるクロックが、ＣＣＤチップ３１５に供給される。

出力切替部３１６は、図５の出力切替部２１１と同様の機能を有していれば良く、ＣＣＤチップ３１２乃至３１５からのいずれかの出力を後段の処理部に選択的に出力する機能を有する。図１３に示したＣＩＳモジュール３１１においても、電流抑制や低EMI化の実現が可能となる。

このように、同一モジュール上に、複数のＣＣＤチップがあり、一部のＣＣＤチップからの出力のみ出力するとき、他のＣＣＤチップの信号入力を低速とし、駆動タイミングを複数のタイミングにシフトさせ、そのタイミング毎の負荷を出来る限り均一とすることで、消費電流およびピーク電流を抑制することができる。また、低EMI化を実現することができる。またＣＣＤチップ内のＣＣＤの不要電荷吐き出し期間が不要な装置を実現することができる。

また、同一装置上に、複数の回路があるような場合にも、本技術を適用することができる。同一装置上に、複数の回路があり、一部回路のみ動作、他の回路を待機モードとでき、待機モードの回路の動作安定化のため、入力クロックを停止できないが低速動作できる場合、待機する他の回路のクロックタイミングを複数のタイミングにシフトし、かつ各タイミングで駆動する回路の負荷を出来るだけ均一とすることで、消費電流およびピーク電流を抑制することができ、低EMI化を実現することができる。

また、同一装置上にある複数の回路の入出力クロックの立ち上がりや立下りタイミングを、立ち上がりや立下り時に動作する負荷を、全駆動において出来るだけ均一に分散させることで、ピーク電流を抑制し、低EMI化を実現することができる。

図５を再度参照するに、出力切替部２１３においては、アンプ回路２１２からのＡＦの出力と、温度やモニタからの出力のいずれかが選択され、後段の処理部に出力される。温度出力やモニタ出力が出力切替部２１３において選択され、出力される場合、換言すれば、ＡＦ出力が出力されない場合、センサ部２０１は、全て省電力駆動とされるようにしても良い。

例えば、センサ部２０１に供給されるクロック、例えば、図６などに示したクロックにおいて、ＡＦ出力が出力されない期間に対応する期間を、全てのセンサ部２０１からの読み出しが行われない期間としてクロックに設けることで、全てのセンサ部２０１が省電力駆動とされるようにしても良い。このようにすることで、さらなる消費電力の低減を実現することが可能となる。

［記録媒体について］
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。

図１４は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。コンピュータにおいて、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００３は、バス１００４により相互に接続されている。バス１００４には、さらに、入出力インタフェース１００５が接続されている。入出力インタフェース１００５には、入力部１００６、出力部１００７、記憶部１００８、通信部１００９、及びドライブ１０１０が接続されている。

入力部１００６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部１００７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部１００８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部１００９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ１０１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア１０１１を駆動する。

以上のように構成されるコンピュータでは、ＣＰＵ１００１が、例えば、記憶部１００８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１００５及びバス１００４を介して、ＲＡＭ１００３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（ＣＰＵ１００１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア１０１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア１０１１をドライブ１０１０に装着することにより、入出力インタフェース１００５を介して、記憶部１００８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１００９で受信し、記憶部１００８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ＲＯＭ１００２や記憶部１００８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１０１乃至１３６ リニアセンサ列， １５１乃至１６８ 測距センサ対， ２０１ センサ部， ２０２ レジスタ， ２０３ レジスタ， ２０４ ＣＣＤシフトレジスタ， ２０５ 増幅部， ２１１ 出力切替部， ２１２ アンプ回路， ２１３ 出力切替部

Claims (7)

1. オートフォーカス用の複数のセンサを備え、
   前記センサは、複数のグループに分けられ、
   前記複数のセンサのうち、読み出しセンサに設定された第１のセンサには、通常駆動のクロックを供給し、
   前記第１のセンサが含まれる第１のグループ内の他のセンサと、前記第１のグループ以外のグループ内のセンサには、前記通常駆動のクロックよりも低速な省電力駆動のクロックを供給し、
   前記省電力駆動のクロックは、前記グループ毎に異なるタイミングで駆動させるためのクロックとされている
   撮像素子。
2. 前記クロックは、異なるグループに属する前記センサが同一のタイミングで駆動しないように、駆動タイミングが複数のタイミングにシフトされている
   請求項１に記載の撮像素子。
3. 前記クロックは、異なる前記グループに供給される前記クロックの立ち上がりのタイミングと立ち下がりのタイミングが同一のタイミングとならないクロックとされる
   請求項１または２に記載の撮像素子。
4. 前記センサは、ＣＣＤである
   請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像素子。
5. 前記オートフォーカスの出力、温度の出力、モニタの出力のうちのいずれかの出力を選択し、出力する出力切替部をさらに備え、
   前記温度の出力または前記モニタの出力が前記出力切替部で選択されている時には、前記センサは駆動されない
   請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像素子。
6. 同一モジュール上に複数のチップを備え、
   前記チップは、撮像に係わる処理を行うチップであり、複数のグループに分けられ、
   前記複数のチップのうち、読み出しチップに設定された第１のチップには、通常駆動のクロックを供給し、
   前記第１のチップが含まれる第１のグループ内の他のチップと、前記第１のグループ以外のグループ内のチップには、前記通常駆動のクロックよりも低速な省電力駆動のクロックを供給し、
   前記省電力駆動のクロックは、前記グループ毎に異なるタイミングで駆動させるためのクロックとされている
   撮像装置。
7. 同一装置上に複数の回路を備え、
   前記回路は、複数のグループに分けられ、
   前記複数の回路のうち、読み出し回路に設定された第１の回路には、通常駆動のクロックを供給し、
   前記第１の回路が含まれる第１のグループ内の他の回路と、前記第１のグループ以外のグループ内の回路には、前記通常駆動のクロックよりも低速な省電力駆動のクロックを供給し、
   前記省電力駆動のクロックは、前記グループ毎に異なるタイミングで駆動させるためのクロックとされている
   情報処理装置。

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