JP6929671B2 - 撮像装置及び撮像システム - Google Patents
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Description
また、本発明の他の一観点によれば、複数のアバランシェフォトダイオードと、前記複数のアバランシェフォトダイオードを個別にアクティブ状態又は非アクティブ状態に設定する設定手段と、前記複数のアバランシェフォトダイオードからの信号が入力され、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち前記アクティブ状態に設定されたアバランシェフォトダイオードから出力される信号をカウントするように、前記複数のアバランシェフォトダイオードに接続されたカウンタ回路と、を有し、光が入射する領域において、撮影条件に応じて、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち前記アクティブ状態に設定されるアバランシェフォトダイオードの数を変更するように構成されている光電変換装置に提供される。
また、本発明の他の一観点によれば、複数のアバランシェフォトダイオードと、前記複数のアバランシェフォトダイオードを個別にアクティブ状態又は非アクティブ状態に設定する設定手段と、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち、前記アクティブ状態に設定されたアバランシェフォトダイオードから出力される信号をカウントするカウンタ回路と、を有し、ISO感度設定に応じて、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち前記アクティブ状態に設定されるアバランシェフォトダイオードの数を変更するように構成されている光電変換装置が提供される。
本発明の第1実施形態による撮像装置及びその駆動方法について、図1乃至図8を用いて説明する。図1は、本実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、本実施形態による撮像装置の画素の概略構成を示すブロック図である。図3は、本実施形態による撮像装置の画素の光電変換信号生成部の構成例を示す回路図である。図4は、本実施形態による撮像装置の画素のアバランシェフォトダイオードの概略構成を示す断面図である。図5は、アバランシェフォトダイオードの電流−電圧特性の一例を示すグラフである。図6は、実際に入射するフォトン数とカウントされるフォトン数との関係を示すグラフである。図7は、インバータ回路及びOR回路の出力電圧の時間変化を示すグラフである。図8は、本実施形態による撮像装置の画素の上面図である。
本発明の第2実施形態による撮像装置及びその駆動方法について、図9を用いて説明する。第1実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図9は、本実施形態による撮像装置の画素の光電変換信号生成部の構成例を示す回路図である。
本発明の第3実施形態による撮像装置の駆動方法について、図10を用いて説明する。第1及び第2実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図10は、本実施形態による撮像装置の駆動方法を示す図である。
本発明の第4実施形態による撮像装置の駆動方法について、図11を用いて説明する。第1乃至第3実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図11は、本実施形態による撮像装置の駆動方法を示す図である。
本発明の第5実施形態による撮像装置について、図12を用いて説明する。第1乃至第4実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図12は、本実施形態による撮像装置の概略構成を示す断面図である。
本発明の第6実施形態による撮像装置の駆動方法について、図13及び図14を用いて説明する。第1乃至第5実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図13及び図14は、本実施形態による撮像装置の駆動方法を示すフローチャートである。
次いで、ステップS106において、実際の撮影を行う。
次いで、ステップS202に戻り、次フレームのフレーム画像を取得する。
本発明の第7実施形態による撮像システムについて、図15を用いて説明する。第1乃至第6実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。図15は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
本発明の第8実施形態による撮像システム及び移動体について、図16を用いて説明する。図16は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
INV…インバータ回路
MN…N型MOSトランジスタ(ゲイン制御スイッチ)
MP…P型MOSトランジスタ(クエンチング抵抗)
SW…スイッチ
12…画素
100…撮像装置
120…カウンタ回路
400,500…撮像システム
424…ゲイン制御部
Claims (28)
- 複数のアバランシェフォトダイオードと、前記複数のアバランシェフォトダイオードを個別にアクティブ状態又は非アクティブ状態に設定する設定手段と、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち、前記アクティブ状態に設定されたアバランシェフォトダイオードにより検出されたフォトンの数をカウントして出力するカウンタ回路と、をそれぞれが含む複数の画素を有し、
被写体の明るさに応じて、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち前記アクティブ状態に設定されるアバランシェフォトダイオードの数を変更するように構成されている
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記設定手段は、前記アバランシェフォトダイオードに印加される電圧を、前記アバランシェフォトダイオードの降伏電圧よりも高い電圧又は前記降伏電圧以下の電圧に切り替えるスイッチである
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 前記設定手段は、前記アバランシェフォトダイオードと前記カウンタ回路との間の接続と非接続とを切り替えるスイッチである
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 被写体の明るさに応じた制御信号を受信するように構成された制御信号受信部と、
前記制御信号に応じて、前記設定手段を制御する制御回路と、を更に有する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記制御回路は、前記制御信号に応じて、前記アクティブ状態に設定される前記アバランシェフォトダイオードの数を制御する
ことを特徴とする請求項4記載の撮像装置。 - 前記制御回路は、1つの画像を取得するための露光期間の間に、前記アクティブ状態に設定されたアバランシェフォトダイオードの配置を切り替える
ことを特徴とする請求項4記載の撮像装置。 - 前記制御回路は、1つの画像を取得するための露光期間の間に、前記アクティブ状態に設定されたアバランシェフォトダイオードの数を切り替える
ことを特徴とする請求項4記載の撮像装置。 - 一の画素の前記複数のアバランシェフォトダイオードが設けられた領域と、他の画素の前記複数のアバランシェフォトダイオードが設けられた領域との間に設けられた分離部を更に有する
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記複数の画素に含まれる一の画素と他の一の画素とにおいて、前記アクティブ状態に設定されるアバランシェフォトダイオードの配置が異なっている
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち前記アクティブ状態に設定されるアバランシェフォトダイオードの数が、前記複数の画素において同じになるように構成されている
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 複数のアバランシェフォトダイオードと、
前記複数のアバランシェフォトダイオードを個別にアクティブ状態又は非アクティブ状態に設定する設定手段と、
前記複数のアバランシェフォトダイオードからの信号が入力され、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち前記アクティブ状態に設定されたアバランシェフォトダイオードから出力される信号をカウントするように、前記複数のアバランシェフォトダイオードに接続されたカウンタ回路と、を有し、
光が入射する領域において、撮影条件に応じて、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち前記アクティブ状態に設定されるアバランシェフォトダイオードの数を変更するように構成されている
ことを特徴とする光電変換装置。 - 前記設定手段は、前記アバランシェフォトダイオードに印加される逆バイアス電圧が降伏電圧よりも高い場合に前記アクティブ状態となり、前記アバランシェフォトダイオードに印加される逆バイアス電圧が前記降伏電圧以下の場合に前記非アクティブ状態となるように、前記複数のアバランシェフォトダイオードの各々に印加する電圧を切り替えるスイッチである
ことを特徴とする請求項11記載の光電変換装置。 - 前記設定手段は、前記複数のアバランシェフォトダイオードの各々と前記カウンタ回路との間の接続と非接続とを切り替えるスイッチである
ことを特徴とする請求項11又は12記載の光電変換装置。 - 前記設定手段は、1つの画像を取得するための露光期間の間に、前記アクティブ状態に設定されたアバランシェフォトダイオードの配置を切り替える
ことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記設定手段は、1つの画像を取得するための露光期間の間に、前記アクティブ状態に設定されたアバランシェフォトダイオードの数を切り替える
ことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 複数のアバランシェフォトダイオードと、
前記複数のアバランシェフォトダイオードを個別にアクティブ状態又は非アクティブ状態に設定する設定手段と、
前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち、前記アクティブ状態に設定されたアバランシェフォトダイオードから出力される信号をカウントするカウンタ回路と、を有し、
ISO感度設定に応じて、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち前記アクティブ状態に設定されるアバランシェフォトダイオードの数を変更するように構成されている
ことを特徴とする光電変換装置。 - 前記設定手段は、前記アバランシェフォトダイオードに印加される逆バイアス電圧が降伏電圧よりも高い場合に前記アクティブ状態となり、前記アバランシェフォトダイオードに印加される逆バイアス電圧が前記降伏電圧以下の場合に前記非アクティブ状態となるように、前記複数のアバランシェフォトダイオードの各々に印加する電圧を切り替えるスイッチである
ことを特徴とする請求項16記載の光電変換装置。 - 前記複数のアバランシェフォトダイオード及び前記カウンタ回路を各々が含む第1の画素及び第2の画素と、
前記第1の画素と前記第2の画素との間に設けられた分離領域と、を更に有する
ことを特徴とする請求項11乃至17のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 1つの画像を取得するための露光期間において、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち前記アクティブ状態に設定されるアバランシェフォトダイオードの数が、前記第1の画素と前記第2の画素とで異なっている
ことを特徴とする請求項18記載の光電変換装置。 - 前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち前記アクティブ状態に設定されるアバランシェフォトダイオードの数が、前記第1の画素と前記第2の画素とで同じである
ことを特徴とする請求項18記載の光電変換装置。 - 前記複数のアバランシェフォトダイオードが設けられた第1の基板と、前記カウンタ回路が設けられた第2の基板とが積層されてなる
ことを特徴とする請求項11乃至20のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 第1のフレーム期間において、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうちの第1のアバランシェフォトダイオードは前記アクティブ状態であり、
第2のフレーム期間において、前記第1のアバランシェフォトダイオードは前記非アクティブ状態である
ことを特徴とする請求項11乃至21のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 複数のアバランシェフォトダイオードと、前記複数のアバランシェフォトダイオードを個別にアクティブ状態又は非アクティブ状態に設定する手段と、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち、前記アクティブ状態に設定されたアバランシェフォトダイオードにより検出されたフォトンの数をカウントして出力するカウンタ回路と、をそれぞれが含む複数の画素を有する撮像装置の駆動方法であって、
被写体の明るさに応じて、前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記複数のアバランシェフォトダイオードのうち前記アクティブ状態に設定されるアバランシェフォトダイオードの数を同じ数に設定する
ことを特徴とする撮像装置の駆動方法。 - 1つの画像を取得するための露光期間の間に、前記アクティブ状態に設定されたアバランシェフォトダイオードの配置を切り替える
ことを特徴とする請求項23記載の撮像装置の駆動方法。 - 1つの画像を取得するための露光期間の間に、前記アクティブ状態に設定されたアバランシェフォトダイオードの数を切り替える
ことを特徴とする請求項23記載の撮像装置の駆動方法。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置の前記複数の画素から出力される信号を処理する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像システム。 - 被写体の明るさに応じて、前記撮像装置の前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記アクティブ状態に設定する前記アバランシェフォトダイオードの数を同じ数に制御する制御部を更に有する
ことを特徴とする請求項26記載の撮像システム。 - 移動体であって、
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。
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