JP7242262B2 - 光電変換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、光電変換により電荷を生成する光電変換部と、保持する電荷の量に応じた信号を出力する出力部と、前記光電変換部の電荷を前記出力部に転送する転送トランジスタと、を各々が含む複数の画素が、複数の行及び複数の列に渡って配された画素部と、前記複数の画素の動作を制御する画素制御部と、を有し、前記画素部は、各々が1つ以上の前記画素を含む複数の画素ブロックを有し、前記画素制御部は、前記複数の画素ブロックの各々に対応して、対応する画素ブロックに属する前記画素に供給される制御信号を選択する選択回路を有し、少なくとも前記画素部は第1の基板に設けられており、少なくとも前記選択回路は第2の基板に設けられており、前記第1の基板と前記第2の基板とは、前記第1の基板に配された前記複数の画素ブロックのうちの少なくとも1つと前記第2の基板に配された前記選択回路のうちの少なくとも1つとが重なるように積層されており、前記画素制御部は、前記複数の画素ブロックの各々に定められた露光期間に応じた制御信号を、前記複数の画素ブロックの各々に属する前記画素に供給するように構成されており、前記画素制御部は、前記複数の画素の各々から、前記光電変換部がリセット状態のときの第1の信号と、前記露光期間の間に前記光電変換部に蓄積された電荷に基づく第2の信号と、を読み出すように構成されており、前記第1の信号の読み出しを行う期間、前記第2の信号の読み出しを行う期間、及び前記露光期間を除く期間のうちの少なくとも一部は、前記光電変換部がリセット状態である前記光電変換部のリセット期間である光電変換装置が提供される。
本発明の第1実施形態による光電変換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。
本発明の第2実施形態による光電変換装置について、図9及び図10を用いて説明する。第1実施形態による光電変換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、本実施形態による光電変換装置の構成例を示すブロック図である。図10は、本実施形態による光電変換装置における基板間の電気的な接続関係を示すブロック図である。
本発明の第3実施形態による光電変換装置について、図11を用いて説明する。第1及び第2実施形態による光電変換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、本実施形態による光電変換装置の構成例を示すブロック図である。
本発明の第4実施形態による光電変換装置及びその駆動方法について、図12乃至図18を用いて説明する。第1乃至第3実施形態による光電変換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。
まず、時刻t9において、1行目の画素行に対する制御信号PTX_READ_V1_1がHレベルに制御される。続く、時刻t10において、2行目の画素行に対する制御信号PTX_READ_V1_2がHレベルに制御される。続く時刻t11において、3行目の画素行に対する制御信号PTX_READ_V1_3がHレベルに制御される。これにより、画素ブロック行V1に配された選択回路1301において、SRラッチ回路1306がセットされ、制御信号PTX_H1_V1_1,PTX_H1_V1_2,PTX_H1_V1_3が、それぞれHレベルになる。すなわち、時刻t9、時刻t10、時刻t11は、それぞれ、1行目、2行目、3行目に属する画素Pの光電変換部PDのリセット期間の開始のタイミングとなる。
まず、時刻t12において、1行目の画素行に対する制御信号PTX_READ_V2_1がHレベルに制御される。続く、時刻t13において、2行目の画素行に対する制御信号PTX_READ_V2_2がHレベルに制御される。続く時刻t14において、3行目の画素行に対する制御信号PTX_READ_V2_3がHレベルに制御される。これにより、画素ブロック行V2に配された選択回路1301において、SRラッチ回路1306がセットされ、制御信号PTX_H1_V2_1,PTX_H1_V2_2,PTX_H1_V2_3が、それぞれHレベルとなる。すなわち、時刻t12、時刻t13、時刻t14は、それぞれ、1行目、2行目、3行目に属する画素Pの光電変換部PDのリセット期間の開始のタイミングとなる。
本発明の第5実施形態による光電変換装置及びその駆動方法について、図19乃至図23を用いて説明する。第1乃至第4実施形態による光電変換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。
まず、時刻t27から時刻t27’の期間において、1行目の画素行に対する制御信号PTX_READ_V1_1がHレベルに制御される。これにより、選択回路1301(H1,V1,1)では、制御信号PTX_H1_V1_1がHレベルになると同時にSRラッチ回路1505がセットされ、制御信号PTX_SRQ_H1_V1_1がHレベルとなる。
まず、時刻t33において、1行目の画素行に対する制御信号PTX_READ_V2_1がHレベルに制御される。これにより、選択回路1301(H1,V2,1)では、制御信号PTX_H1_V2_1がHレベルになると同時にSRラッチ回路1505がセットされ、制御信号PTX_SRQ_H1_V2_1がHレベルとなる。
本発明の第6実施形態による撮像システムについて、図24を用いて説明する。図24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7実施形態による撮像システム及び移動体について、図25を用いて説明する。図25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。
100…光電変換装置
101…画素部
102…画素制御部
105…信号出力部
201…画素ブロック
301…垂直走査部
302…選択回路ブロック
400,500…撮像システム
1301,1701…選択回路
1302…選択制御回路
1702…露光制御回路
Claims (18)
- 光電変換により電荷を生成する光電変換部と、保持する電荷の量に応じた信号を出力する出力部と、前記光電変換部の電荷を前記出力部に転送する転送トランジスタと、を各々が含む複数の画素が、複数の行及び複数の列に渡って配された画素部と、
前記複数の画素の動作を制御する画素制御部と、を有し、
前記画素部は、各々が1つ以上の前記画素を含む複数の画素ブロックを有し、
前記画素制御部は、前記複数の画素ブロックの各々に対応して、対応する画素ブロックに属する前記画素に供給される制御信号を選択する選択回路を有し、前記複数の画素ブロックの各々に定められた露光期間に応じた制御信号を、前記複数の画素ブロックの各々に属する前記画素に供給し、前記複数の画素の各々から、前記光電変換部がリセット状態のときの第1の信号と、前記露光期間の間に前記光電変換部に蓄積された電荷に基づく第2の信号と、を読み出すように構成されており、
前記露光期間及び前記第2の信号の読み出しを行う期間を除く期間は、前記光電変換部のリセット期間であり、
前記第1の信号の読み出しを行う期間及び前記第2の信号の読み出しを行う期間において、前記転送トランジスタはオフ状態である
ことを特徴とする光電変換装置。 - 前記選択回路の各々は、前記対応する画素ブロックに属する前記画素の前記転送トランジスタに供給される制御信号を生成するための信号レベル保持部を少なくとも2つ有する
ことを特徴とする請求項1記載の光電変換装置。 - 光電変換により電荷を生成する光電変換部と、保持する電荷の量に応じた信号を出力する出力部と、前記光電変換部の電荷を前記出力部に転送する転送トランジスタと、を各々が含む複数の画素が、複数の行及び複数の列に渡って配された画素部と、
前記複数の画素の動作を制御する画素制御部と、を有し、
前記画素部は、各々が1つ以上の前記画素を含む複数の画素ブロックを有し、
前記画素制御部は、前記複数の画素ブロックの各々に対応して、対応する画素ブロックに属する前記画素に供給される制御信号を選択する選択回路を有し、前記複数の画素ブロックの各々に定められた露光期間に応じた制御信号を、前記複数の画素ブロックの各々に属する前記画素に供給するように構成されており、
前記露光期間及び前記露光期間の間に前記光電変換部に蓄積された電荷に基づく信号の読み出しを行う期間を除く期間は、前記光電変換部のリセット期間であり、
前記選択回路の各々は、前記対応する画素ブロックに属する前記画素の前記転送トランジスタに供給される制御信号を生成するための信号レベル保持部を少なくとも2つ有し、
前記選択回路が有する2つの前記信号レベル保持部のうち前段に配された第1の信号レベル保持部は、リードタイミングを示す制御信号の立ち上がりから、有効なリセットタイミングを示す制御信号の立ち上がりまでの期間の間、出力信号のレベルをHレベルに保持する
ことを特徴とする光電変換装置。 - 前記選択回路が有する2つの前記信号レベル保持部のうち前段に配された第1の信号レベル保持部は、リードタイミングを示す制御信号の立ち上がりから、有効なリセットタイミングを示す制御信号の立ち上がりまでの期間の間、出力信号のレベルをHレベルに保持する
ことを特徴とする請求項2記載の光電変換装置。 - 前記選択回路が有する2つの前記信号レベル保持部のうち後段に配された第2の信号レベル保持部は、前記第1の信号レベル保持部の出力信号及び前記光電変換部の前記リセット期間の開始のタイミングを示すタイミング制御信号に応じて、出力信号のレベルをHレベルに保持する
ことを特徴とする請求項3又は4記載の光電変換装置。 - 前記タイミング制御信号は、総ての前記選択回路において共通に入力される
ことを特徴とする請求項5記載の光電変換装置。 - 前記選択回路の各々の2つの前記信号レベル保持部が生成する前記制御信号は、前記光電変換部をリセットするための制御信号である
ことを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 2つの前記信号レベル保持部は、直列に接続された2つのラッチ回路である
ことを特徴とする請求項2乃至7のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 少なくとも前記画素部が設けられた第1の基板と、
少なくとも前記選択回路が設けられた第2の基板と、を有し、
前記第1の基板と前記第2の基板とが積層されてなる
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記画素制御部と前記画素部とを接続する複数の画素制御線の各々は、前記第1の基板と前記第2の基板との境界において、1つの接続点を介して接続されており、前記第1の基板において、同じ前記画素ブロックの同じ行に配された複数の前記画素を接続する共通信号線に接続されている
ことを特徴とする請求項9記載の光電変換装置。 - 前記第1の基板と前記第2の基板とは、前記第1の基板に配された前記複数の画素ブロックのうちの少なくとも1つと前記第2の基板に配された前記選択回路のうちの少なくとも1つとが重なるように積層されている
ことを特徴とする請求項9又は10記載の光電変換装置。 - 平面視において、前記画素部が設けられた領域と前記選択回路が設けられた領域とが重なっていない
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記画素制御部から前記画素の前記転送トランジスタに制御信号を供給する信号線の長さが総て等しい
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 前記複数の画素ブロックは、複数の行及び複数の列を構成するように前記画素部に配されている
ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の光電変換装置。 - 光電変換により電荷を生成する光電変換部と、保持する電荷の量に応じた信号を出力する出力部と、前記光電変換部の電荷を前記出力部に転送する転送トランジスタと、を各々が含む複数の画素が、複数の行及び複数の列に渡って配された画素部と、
前記複数の画素の動作を制御する画素制御部と、を有し、
前記画素部は、各々が1つ以上の前記画素を含む複数の画素ブロックを有し、
前記画素制御部は、前記複数の画素ブロックの各々に対応して、対応する画素ブロックに属する前記画素に供給される制御信号を選択する選択回路を有し、
少なくとも前記画素部は第1の基板に設けられており、
少なくとも前記選択回路は第2の基板に設けられており、
前記第1の基板と前記第2の基板とは、前記第1の基板に配された前記複数の画素ブロックのうちの少なくとも1つと前記第2の基板に配された前記選択回路のうちの少なくとも1つとが重なるように積層されており、
前記画素制御部は、前記複数の画素ブロックの各々に定められた露光期間に応じた制御信号を、前記複数の画素ブロックの各々に属する前記画素に供給するように構成されており、
前記画素制御部は、前記複数の画素の各々から、前記光電変換部がリセット状態のときの第1の信号と、前記露光期間の間に前記光電変換部に蓄積された電荷に基づく第2の信号と、を読み出すように構成されており、
前記第1の信号の読み出しを行う期間、前記第2の信号の読み出しを行う期間、及び前記露光期間を除く期間のうちの少なくとも一部は、前記光電変換部がリセット状態である前記光電変換部のリセット期間である
ことを特徴とする光電変換装置。 - 請求項1乃至15のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置の前記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。 - 前記信号処理部は、前記露光期間の長さの異なる前記画素ブロックから取得した信号に基づき、高ダイナミックレンジ画像を合成する
ことを特徴とする請求項16記載の撮像システム。 - 移動体であって、
請求項1乃至15のいずれか1項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換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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