KR101711702B1

KR101711702B1 - 촬상 장치, 촬상 시스템, 및 촬상 장치의 구동 방법

Info

Publication number: KR101711702B1
Application number: KR1020140108217A
Authority: KR
Inventors: 야스지 이케다; 히로키 히야마; 유 아리시마; 세이지 하시모토
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2017-03-02
Also published as: JP6274788B2; EP2843939A3; US9549139B2; CN104427265A; EP2843939A2; JP2015046761A; KR20150026851A; PH12014000223B1; CN104427265B; EP2843939B1; RU2589489C2; RU2014135151A; US20150062394A1; PH12014000223A1

Abstract

촬상 장치는 각각이 복수의 광전 변환 유닛을 갖는 복수의 화소를 갖고; 한 쪽의 광전 변화 유닛의 전하에 기초하는 신호를 서로 합성함으로써 얻어진 복수의 제1 합성 신호와, 복수의 광전 변환 유닛의 전하에 기초하는 신호를 서로 합성함으로써 얻어진 복수의 제2 신호를 생성하고; 복수의 제1 합성 신호 중에서 제1 합성 신호의 일부를 출력한다.

Description

촬상 장치, 촬상 시스템, 및 촬상 장치의 구동 방법{IMAGING APPARATUS, IMAGING SYSTEM, AND METHOD FOR DRIVING IMAGING APPARATUS}

본 발명은 촬상 장치, 촬상 시스템, 및 촬상 장치의 구동 방법에 관한 것이다.

동일한 마이크로렌즈 아래에 배치된 복수의 광전 변환 유닛을 포함하는 복수의 화소를 갖고, 한쪽의 광전 변환 유닛에 기초하는 신호와 다른 쪽의 광전 변환 유닛에 기초하는 신호를 출력하는 촬상 장치가 알려져 있다. 이 촬상 장치는 동일한 마이크로렌즈 아래에 설치된 적어도 2개의 광전 변환 유닛의 신호를 사용하여, 위상차를 측정하고, 초점을 검출한다. 또한, 촬상 장치는 상술한 2개의 광전 변환 유닛의 신호를 가산함으로써, 촬상 신호를 얻는다. 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 2013-090160호는 각 화소가 복수의 광전 변환 유닛을 갖고 각 화소로부터 보내진 신호를 판독하는 촬상 소자에서, 화소 단위로 신호를 가산 및 판독하고 각 광전 변환 유닛으로부터 신호를 단독으로 판독하는 기술을 개시하고 있다.

그러나, 일본 특허 출원 공개 2013-090160호에서는, 복수의 광전 변환 유닛에 기초하는 신호의 가산된 신호의 판독과, 위상차를 측정하기 위한, 복수의 광전 변환 유닛의 일부로부터 보내진 신호의 판독을 고속화하는 검토가 충분히 이루어지지 않았다.

이하에 설명하는 기술은 동작을 고속화할 수 있는 촬상 장치, 촬상 시스템 및 촬상 장치의 구동 방법에 관한 것이다.

본 발명의 한 형태에 따르면, 촬상 장치는: 행렬 형상으로 배치되고, 각각이 입사광에 기초하는 전하를 생성하는 복수의 광전 변환 유닛을 포함하는 복수의 화소; 상기 복수의 화소의 각각을 상기 복수의 광전 변환 유닛 중 하나에 축적된 전하에 기초하는 제1 신호와, 상기 복수의 광전 변환 유닛에 축적된 전하의 합에 기초하는 제2 신호를 출력하게 제어하도록 구성된 제어 유닛; 상기 복수의 화소의 상기 제1 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제1 합성 신호를 생성하고, 상기 복수의 화소의 제2 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제2 합성 신호를 생성하도록 구성된 합성 유닛; 및 상기 합성 유닛이 생성한 상기 복수의 제1 합성 신호 중 하나 또는 일부만을 출력하도록 구성된 출력 유닛을 포함한다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 촬상 장치는: 행렬 형상으로 배치되고, 각각이 입사광에 기초하는 전하를 생성하는 복수의 광전 변환 유닛 및 상기 전하에 기초하는 신호를 출력하는 화소 증폭 유닛을 포함하는 복수의 화소; 상기 복수의 화소가 상기 복수의 화소에서의 상기 복수의 광전 변환 유닛 중 일부에 축적된 전하의 합에 각각 기초하는 복수의 제1 신호를 출력하고, 상기 복수의 화소에서의 상기 복수의 광전 변환 유닛에 축적된 전하의 합에 각각 기초하는 복수의 제2 신호를 출력하게 제어하도록 구성된 제어 유닛; 상기 복수의 화소의 제1 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제1 합성 신호를 생성하고 상기 복수의 화소의 제2 신호를 상호 합성함으로써 상기 복수의 제2 합성 신호를 생성하도록 구성된 합성 유닛; 및 상기 합성 유닛이 생성한 상기 복수의 제1 합성 신호 중 하나 또는 일부만 출력하도록 구성된 출력 유닛을 포함한다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 행렬 형상으로 배치되고, 각각이 입사광에 기초하는 전하를 생성하는 복수의 광전 변환 유닛을 포함하는 복수의 화소를 갖는 촬상 장치의 구동 방법은: 상기 복수의 화소의 각각에 의해, 상기 복수의 광전 변환 유닛 중 하나에 축적된 전하에 기초하는 제1 신호와, 상기 복수의 광전 변환 유닛에 축적된 전하의 합에 기초하는 제2 신호를 출력하는 단계; 상기 복수의 화소의 상기 제1 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제1 합성 신호를 생성하고, 상기 복수의 화소의 상기 제2 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제2 합성 신호를 생성하는 단계, 및 생성된 복수의 제1 합성 신호 중 하나 또는 일부만을 출력하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 특징들은 첨부 도면을 참조하여 이루어진 예시적인 실시 형태들의 다음의 설명으로부터 분명해질 것이다.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 촬상 장치의 구성예를 도시하는 블록도.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 촬상 장치의 개념도.
도 3은 판독 영역의 개념도.
도 4는 촬상 장치의 구성예를 도시하는 회로도.
도 5는 촬상 장치의 타이밍 차트.
도 6은 수평 판독을 도시하는 타이밍 차트.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 촬상 장치의 개념도.
도 8은 판독 영역의 개념도.
도 9는 제3 실시 형태에 따른 촬상 장치의 구성예를 도시하는 회로도.
도 10은 촬상 장치의 타이밍 차트.
도 11은 제4 실시 형태에 따른 촬상 장치의 구성예를 도시하는 회로도.
도 12는 촬상 시스템의 일례를 도시하는 도면.

본 발명의 양호한 실시 형태들이 이제부터 첨부 도면에 따라 상세하게 설명된다.

(제1 실시 형태)

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 촬상 장치의 구성예를 도시하는 블록도이며; 도 4는 촬상 장치의 구성예를 도시하는 회로도이다. 화소 유닛(100)은 촬상 영역이며, 행렬 형상으로 배치된 복수의 화소(10)를 갖는다. 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 화소(10)의 각각은 광전 변환 유닛(10-1 및 10-2), 플로팅 확산(10-5), 화소 증폭기(화소 증폭 유닛)(10-7), 전송 스위치(10-3 및 10-4), 리셋 스위치(10-6), 및 선택 스위치(10-8)를 갖는다. 복수의 광전 변환 유닛(10-1 및 10-2)은 복수의 전송 스위치(10-3 및 10-4)를 통하여 동일한 플로팅 확산(10-5)에 접속된다. 제1 광전 변환 유닛(10-1) 및 제2 광전 변환 유닛(10-2)은, 예를 들어 포토 다이오드이며, 그 각각은 입사광을 전하(전자)로 변환하고 그 변환한 전하를 그 안에 축적한다. 제1 전송 스위치(10-3)는 전송 신호 PTX_A가 하이레벨이 되면 온하고, 제1 광전 변환 유닛(10-1)의 전하를 플로팅 확산(10-5)에 전송한다. 제2 전송 스위치(10-4)는 전송 신호 PTX_B가 하이레벨이 되면 온하고, 제2 광전 변환 유닛(10-2)의 전하를 플로팅 확산(10-5)에 전송한다. 화소 증폭기(10-7)는 플로팅 확산(10-5)의 전압을 증폭하고, 증폭된 전압을 출력 단자(소스 단자)로부터 출력한다. 선택 스위치(10-8)는 선택 신호 PSEL가 하이레벨이 되면 온하고, 화소 증폭기(10-7)의 출력 단자를 수직 출력선 VL_1에 접속한다. 제1 열의 화소(100)는 공통의 수직 출력선 VL_1에 접속된다. 제2 열의 화소(100)는 공통의 수직 출력선 VL_2에 접속된다. 리셋 스위치(10-6)는 리셋 신호 PRES가 하이레벨이 되면 온하고, 광전 변환 유닛(10-1 및 10-2) 및 플로팅 확산(10-5)을 전원 전압으로 리셋한다. 수직 주사 회로(11)는 행렬 형상의 화소(100)에 행 단위로 리셋 신호 PRES, 전송 신호 PTX_A 및 PTX_B, 및 선택 신호 PSEL를 공급한다. 화소(10)는 플로팅 확산(10-5)의 전압에 따른 신호를 출력한다.

가산 회로(12)는 커패시터(12-1) 및 스위치 SW4을 갖고; 구동 회로(15)의 신호에 기초하여 2열의 수직 출력선 VL_1 및 VL_2의 신호를 가산하고 가산된 신호를 출력하고, 또는, 신호를 가산하지 않고 신호를 그대로 출력한다. 제1 열 신호 처리 회로(13)는 증폭기(13-1), 피드백 커패시터(13-2), 입력 커패시터(13-3), 피드백 스위치 SW2 및 입력 스위치 SW1를 갖는다. 제2 열 신호 처리 회로(13)는 제1 열의 열 신호 처리 회로(13)에서 스위치 SW1 및 SW2 대신에 스위치 SW3 및 SW2'를 갖는다. 열 신호 처리 회로(13)는 신호를 간단히 증폭하는 회로일 수 있고, 또는 화소 신호와 노이즈 신호 간의 차분 처리를 행하는 상관 이중 샘플링(CDS)을 행하는 회로일 수도 있다. 차동 증폭기(13-1)에서, 반전 입력 단자가 입력 커패시터(13-3)에 접속되고, 비반전 입력 단자가 기준 전압 VREF의 노드에 접속된다. 차동 증폭기(13-1)는 반전 입력 단자에 입력되는 신호를 반전 및 증폭하여 얻어진 신호를 출력한다.

열 신호 처리 회로(13)의 출력 신호 amp_out는 열 ADC 회로(열 아날로그 대 디지털 변환 유닛)(14)에 입력된다. 열 ADC 회로(14)는 구동 회로(15)로부터 보내진 신호에 기초하여, 열 신호 처리 회로(13)로부터 입력되는 아날로그 신호 amp_out를 디지털 신호로 변환한다. 열 ADC 회로(14)는 비교기(14-1), 각 열에 공통인 램프원(ramp source)(14-2), 및 각 열에 공통인 공통 카운터(14-3)를 갖는다. 비교기(14-1)는 신호 amp_out와 램프원(14-2)의 램프 신호(참조 신호) RAMP를 비교하고, 램프 신호 RAMP가 신호 amp_out보다 커지면 반전된 신호를 출력한다. 카운터(14-3)는 램프 신호 RAMP의 생성 개시 시간으로부터 비교기(14-1)의 출력 신호가 반전될 때까지의 카운트값 "카운트(count)"를 카운트한다. 카운터(14-3)의 카운트값(디지털값) "카운트"는 N-메모리(16-1) 또는 S-메모리(16-2)에 유지된다. N-메모리(16-1)에는, 화소(10)의 노이즈 레벨에 기초하는 노이즈 신호가 유지된다. S-메모리(16-2)에는, 화소(10)에 의해 생성된 광전 변환 신호에 기초하는 화소 신호가 유지된다. N-메모리(16-1) 및 S-메모리(16-2)는 각각 비교기(14-1)로부터 보내진 정보의 기입용 메모리와, 수평 판독선 S_out 및 N_out에 접속된 판독용 메모리를 갖는다. 기입용 메모리에 유지된 신호는 판독용 메모리에 전송된 다음에, 수평 주사 회로(17)의 주사에 의해, 수평 판독선 S_out 및 N_out에 수평 전송되어 출력된다.

도 2는 촬상 장치의 개념도이다. 도 2에서, 화소(10)는 하나의 마이크로렌즈 아래의 수평 방향으로 2개로 분할된 광전 변환 유닛(10-1 및 10-2)을 갖고, 각각을 광전 변환 유닛 A 및 B라고 기재한다. 광전 변환 유닛 A은 광전 변환 유닛(10-1)에 대응하고, 광전 변환 유닛 B은 광전 변환 유닛(10-2)에 대응한다. 광전 변환 유닛 A의 화소 신호를 A 신호라고 칭하고, 광전 변환 유닛 B의 화소 신호를 B 신호라고 칭한다. 또한, 2개의 광전 변환 유닛 A 및 B의 광전 변환 신호의 가산된 신호에 기초하는 신호를 A+B 신호라고 표현한다. 초점을 검출하기 위해서, A 신호와 B 신호를 추출하고, 이들 신호 간의 위상차를 측정할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, A 신호와 A+B 신호를 판독하고, 도시하지 않은 처리 회로에 의해, A+B 신호와 A 신호 간의 차분으로부터 B 신호를 추출한다. 여기서, 신호의 판독을 고속화하기 위해서, 근접하는 A 신호 및 A+B 신호가 가산 회로(12)에 의해 가산된다. 각 화소에서의 하나의 광전 변환 유닛에 축적된 전하의 합이 얻어진다. 즉, 수평 주사 회로(17)에 의해 주사되는 데이터 수를 감소시킴으로써, 수평 주사 시간을 단축할 수 있다. 도 2에서, 광전 변환 유닛 A 및 B이 서로 결선되어 있는 실선은 가산되는 신호의 합성을 나타낸다. 구체적인 방법은 후술한다. 도 2에서, 2개의 A 신호 및 2개의 A+B 신호가 서로 가산되지만, 수는 2개로 한정되는 것이 아니라, 2개 신호보다 많은 신호가 서로 가산될 수 있다. 또한, A 신호는 위상차를 측정하기 위해서 필요하므로, 위상차를 검출하는 영역만으로부터 판독된다. 즉, A 신호는 일부의 열로부터 출력된다. 이에 의해, 판독되는 신호의 수를 감소시킬 수 있고, 수평 주사 회로(17)의 수평 주사 시간을 단축할 수 있다. A 신호는 화소(10)가 출력하는 제1 신호이며, A+B 신호는 화소(10)가 출력하는 제2 신호이다.

도 3은 화소 유닛(100)에서, 위상차를 측정하고 초점을 검출하는 초점 검출 영역(21)의 예를 도시하는 도면이다. 화소 유닛(100)은 화소(10)가 차광된 OB 영역(옵티컬 블랙 영역)(22)과, 입사광을 수광할 수 있는 개구 영역(20)을 갖는다. 초점 검출 영역(21)은 점선 사이에 끼워진 영역이며, OB 영역(22)의 일부 화소와 개구 영역(20)의 일부 화소를 갖는다. 초점 검출 영역(21)에서 (A+A) 신호가 판독된다. (A+A) 신호는 2개의 화소(10)의 A 신호를 서로 합성한 제1 합성 신호이다. 초점 검출 영역(21) 이외의 다른 영역으로부터 (A+A) 신호는 판독되지 않는다. 상술한 촬상 신호는 반드시 화소 유닛(100)의 전체 영역으로부터 판독될 필요가 없고, OB 영역(22)과 개구 영역(20)을 포함하는 일부의 영역으로부터 판독될 수 있다. 이 경우에, 화소 유닛(100)의 일부 영역 내에는, 일부의 영역보다 좁은 초점 검출 영역(21)을 설치하고, (A+A) 신호를 그로부터 판독한다. 화소 유닛(100)의 전체 영역에서, 촬상 신호로서 2개의 근접하는 화소(10)의 A+B 신호를 가산하여 얻어진 신호 (A+B)+(A+B) 신호가 판독된다. (A+A) 신호는 화소(10)의 A 신호를 서로 합성하여 얻어진 제2 합성 신호이다.

도 5는 촬상 장치의 구동 방법을 도시하는 타이밍 차트이다. 수평 방향의 근방에 설치된 2개의 화소(10)를 가산 회로(12)가 가산하는 경우의 타이밍 예를 설명한다. 본 실시 형태에서, 2개의 화소(10)의 신호를 가산하기 위해서, 스위치 SW4를 온으로 하고, 스위치 SW3를 오프로 한다. 2개의 화소(10)의 신호를 가산하지 않고 각 화소(10)의 신호를 판독하는 경우에, 스위치 SW4를 오프로 하고, 스위치 SW3를 온으로 한다.

먼저, 선택 신호 PSEL가 하이레벨이 되고, 선택 스위치(10-8)가 온하고, 출력되는 화소(10)의 행이 선택된다. 또한, 리셋 신호 PRES를 하이 레벨로 설정함으로써, 플로팅 확산(10-5)을 전원 전위로 리셋한다. 이때, 스위치 SW2 및 SW2'도 온으로 하고, 증폭기(13-1)를 리셋 상태로 설정한다.

시각 t1에서, 리셋 신호 PRES를 로우 레벨로 천이시키고, 리셋 스위치(10-6)를 오프로 한다. 그러면, 수직 출력선 VL_1 및 VL_2에 화소(10)의 리셋 상태의 노이즈 신호가 출력된다. 이때, 스위치 SW1 및 스위치 SW4가 모두 온이 되기 때문에, 수직 출력선 VL_1의 신호와 수직 출력선 VL_2의 신호인 2개의 신호가 각각 커패시터(13-3 및 12-1)를 통하여 가산된다.

시각 t2에서, 스위치 SW2 및 SW2'를 오프로 함으로써, 열 신호 처리 회로(13)는 2개의 화소(10)의 리셋 상태의 노이즈 신호를 가산하여 얻어진 신호를 유지하고, 신호 amp_out를 열 ADC 회로(14)에 출력한다.

시각 t3에서, 램프원(14-2)은 램프 신호 RAMP의 생성을 개시하고, 카운터(14-3)는 카운트값 "카운트"의 카운트 업을 개시한다. 램프 신호 RAMP가 신호 amp_out보다 커지면, 비교기(14-1)는 출력 신호를 반전한다. 그 타이밍에서, 카운터(14-3)의 카운트값 "카운트"는 N-메모리(16-1)에 기입된다. N-메모리(16-1)에는 2개의 화소(10)의 리셋 상태의 신호를 가산하여 얻어진 신호에 기초하는 디지털 신호가 유지된다. 그 후, 스위치 SW1 및 SW4가 오프한다. 카운터(14-3)는 램프 신호 RAMP를 초기값으로 리셋하고, 카운트값 "카운트"를 리셋한다.

이어서, 시각 t4에서, 전송 신호 PTX_A를 하이레벨로 설정하고, 전송 스위치(10-3)가 온한다. 광전 변환 유닛(10-1)에 축적된 전하는 플로팅 확산(10-5)에 전송된다. 시각 t5에서, PTX_A를 로우 레벨로 설정하고, 전송 스위치(10-3)가 오프한다. 수직 출력선 VL_1 및 VL_2에는 2개의 화소(10)의 광전 변환 유닛(10-1)에 축적된 전하량에 기초한 A 신호가 각각 출력된다.

시각 t6에서, 스위치 SW1 및 SW4가 온한다. 수직 출력선 VL_1 및 VL_2의 A 신호는 가산 회로(12) 및 열 신호 처리 회로(13)에 의해 가산되어, (A+A) 신호가 생성된다. 생성된 (A+A) 신호는 열 ADC 회로(14)에 입력된다.

시각 t7에서, 램프원(14-2)은 램프 신호 RAMP의 생성을 개시하고, 카운터(14-3)는 카운트값 "카운트"의 카운트 업을 개시한다. 램프 신호 RAMP가 신호 amp_out보다 커지면, 비교기(14-1)는 출력 신호를 반전한다. 그 타이밍에서, 카운터(14-3)의 카운트값 "카운트"는 S-메모리(16-2)에 기입된다. S-메모리(16-2)에는 (A+A) 신호에 기초하는 디지털 신호가 유지된다. 각 열의 S-메모리(16-2)의 디지털 신호는 수평 판독선 S_out에 순차 수평 전송되고, 각 열의 N-메모리(16-1)의 디지털 신호는 수평 판독선 N_out에 순차 수평 전송된다. 그 후, 스위치 SW1 및 SW4가 오프한다.

시각 t8에서, 전송 신호 PTX_A와 PTX_B를 동시에 하이레벨로 설정하고, 전송 스위치(10-3 및 10-4)가 온한다. 이때, 플로팅 확산(10-5)에는 광전 변환 유닛(10-1)에 축적된 전하와 광전 변환 유닛(10-2)에 축적된 전하를 가산하여 얻어진 전하가 유지된다.

시각 t9에서, 전송 신호 PTX_A와 PTX_B를 동시에 로우 레벨로 설정하고, 전송 스위치(10-3 및 10-4)가 오프한다. 수직 출력선 VL_1 및 VL_2에는 각각 2개의 광전 변환 유닛(10-1 및 10-2)의 광전 변환 신호를 플로팅 확산(10-5) 상에서 가산하여 얻어진 A+B 신호에 기초한 신호가 출력된다.

시각 t10에서, 스위치 SW1 및 SW4가 온한다. 수직 출력선 VL_1 및 VL_2의 2개의 A+B 신호는 가산 회로(12) 및 열 신호 처리 회로(13)에 의해 가산되어, (A+B)+(A+B) 신호가 생성된다. 생성된 (A+B)+(A+B) 신호는 열 ADC 회로(14)에 입력된다.

시각 t11에서, 램프원(14-2)은 램프 신호 RAMP의 생성을 개시하고, 카운터(14-3)는 카운트값 "카운트"의 카운트 업을 개시한다. 램프 신호 RAMP가 신호 amp_out보다 커지면, 비교기(14-1)는 출력 신호를 반전한다. 그 타이밍에서, 카운터(14-3)의 카운트값 "카운트"는 S-메모리(16-2)에 기입된다. S-메모리(16-1)에는 (A+B)+(A+B) 신호에 기초하는 디지털 신호가 유지된다. 각 열의 S-메모리(16-2)의 디지털 신호는 수평 판독선 S_out에 순차 수평 전송되고, 각 열의 N-메모리(16-1)의 디지털 신호는 수평 판독선 N_out에 순차 수평 전송된다.

이상에서 설명한 시각 t4 내지 t8의 동작은 제1 모드의 동작이다. 시각 t4 내지 t5에서, 수직 주사 회로(제어 유닛)(11)는 복수의 화소(10)로 하여금 복수의 광전 변환 유닛(10-1 및 10-2) 중 1개의 광전 변환 유닛(10-1)이 플로팅 확산(10-5)에 접속된 상태에서 A 신호를 출력하게 한다. 시각 t6 내지 t8에서, 가산 회로(합성 유닛)(12)는 동일 행의 복수 열의 화소(10) 마다의 출력 신호를 가산(합성)하고, (A+A) 신호를 출력한다. 구체적으로, 가산 회로(12)는 복수 열의 화소(10)의 출력선 VL_1 및 VL_2을 커패시터(13-3 및 12-1)를 통하여 동일 노드에 접속함으로써, 신호를 가산(합성)한다. 그 후, 도 6의 기간 p1에서, 수평 주사 회로(출력 유닛)(17)는 가산 회로(12)에 의해 가산된 (A+A) 신호의 일부(초점 검출 영역(21)에 기초하는 신호)를 선택해서 출력한다.

시각 t8 이후의 동작은 제2 모드의 동작이다. 시각 t8 내지 t9에서, 수직 주사 회로(제어 유닛)(11)는 복수의 화소(10)로 하여금 복수의 광전 변환 유닛(10-1 및 10-2)이 플로팅 확산(10-5)에 접속된 상태에서 A+B 신호를 출력하게 한다. 시각 t10 이후에, 가산 회로(합성 유닛)(12)는 동일 행의 복수 열의 화소(10) 마다의 출력 신호를 가산(합성)하고, (A+B)+(A+B) 신호를 출력한다. 그 후, 도 6의 기간 p2에서, 수평 주사 회로(출력 유닛)(17)는 가산 회로(12)에 의해 가산된 (A+B)+(A+B) 신호(화소 유닛(100)의 전체 영역 신호)를 출력한다.

본 실시 형태의 특징은 복수 열의 화소(10)로부터 판독된 A 신호를 서로 가산함으로써 (A+A) 신호를 생성하고, 복수 열의 화소(10)로부터 판독된 A+B 신호를 서로 가산함으로써 (A+B)+(A+B) 신호를 생성한다는 점이다. 또한, 본 실시 형태의 특징은 화소 유닛(100)의 전체 영역의 A 신호의 가산된 신호가 출력되는 것이 아니고, 초점 검출 영역(21)만의 A 신호의 가산된 신호가 출력된다는 점이다.

본 실시 형태에서는, A+B 신호를 얻는 수단은 플로팅 확산(10-5) 상에서 이루어지는 가산에 한정되는 것은 아니다. 또한, S-메모리(16-2)는 A 신호용과 A+B 신호용의 메모리를 개별로 가질 수 있거나, 또는 공통의 메모리를 시분할 방식으로 사용할 수 있다.

도 6은 수평 주사 회로(17)의 수평 전송 판독의 타이밍 차트이다. 수평 판독선 N_out 및 S_out은 디지털 데이터의 각 1 비트를 나타낸다. 전송 펄스 pt1 내지 pt26는 수평 주사 회로(17)로부터 각 열의 N-메모리(16-1) 및 S-메모리(16-2)에 입력되는 펄스이다. 펄스명 pt의 첨자는 열의 번호를 나타낸다. 전송 펄스 pt7 내지 pt19는 도 3의 점선 사이에 끼워진 초점 검출 영역(21)의 수평 구간을 나타낸다.

기간 p1에서, S-메모리(16-2)에는 A+A 신호의 디지털값이 유지된다. 기간 p2에서, S-메모리(16-2)에는 (A+B)+(A+B) 신호의 디지털값이 유지된다. 기간 p1은 A+A 신호가 출력되는 기간이다. 기간 p1에서, 수평 주사 회로(17)는 초점 검출 영역(21)에 대응하는 열만을 주사하므로, 대응하는 열의 전송 펄스 pt7 내지 pt19를 순차 주사한다. 이에 의해, 초점 검출 영역(21)만의 A+A 신호의 디지털값이 순차 출력되므로, 판독 속도는 고속이 된다.

기간 p2은 (A+B)+(A+B) 신호의 디지털값이 출력되는 기간이다. 기간 p2에서, 화소 유닛(100)의 모든 열을 주사하기 위해서, 수평 주사 회로(12)는 대응하는 열의 전송 펄스 pt1 내지 pt26를 순차 주사한다. 이에 의해, 화소 유닛(100)의 전체 영역의 (A+B)+(A+B) 신호의 디지털값이 순차 출력된다.

(A+A) 신호의 디지털값과 (A+B)+(A+B) 신호의 디지털값을 공통인 S-메모리(16-2)에 시분할 방식으로 유지할 수 있다. 본 실시 형태에서, 복수 열의 A 신호를 가산함으로써 (A+A) 신호를 생성하고, 복수 열의 (A+B) 신호를 가산함으로써 (A+B)+(A+B) 신호를 생성한다. (A+A) 신호의 생성 시에는, 초점 검출 영역(21)의 화소(10)만의 A 신호를 판독함으로써, 판독하는 데이터 수를 감소시키고, 판독 속도를 고속화할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 열마다 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 디지털 신호를 판독하는 그러한 방식을 설명했지만, 이 방식은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않고 아날로그 신호를 출력하는 형식일 수도 있다.

본 실시 형태에 따른 촬상 장치는 이하의 동작 (1) 내지 (3)을 조합함으로써, S/N이 높은 신호를 짧은 시간에 판독할 수 있는 효과를 발휘한다.

(1) 촬상 장치는 초점을 검출(위상차를 검출)하기 위한 신호를 화소(10)로부터 A 신호로서 판독하고, 촬상 신호를 A+B 신호로서 판독한다.

(2) 촬상 장치는 초점을 검출하는 초점 검출 영역(21)의 화소에서는 A+B 신호 외에 A 신호를 판독하고, 초점을 검출하지 않는 영역(초점 검출 영역(21) 이외의) 영역의 화소에서는 A 신호를 판독하지 않는다.

(3) 촬상 장치는 복수 열의 화소(10)의 A 신호를 가산하고, 복수 열의 화소(10)의 A+B 신호를 가산한다.

동작 (2)에 의해, 촬상 장치는 데이터량을 감소시키고, 판독 속도를 고속화할 수 있다. A 신호는 A+B 신호에 비하여 신호가 작고, A+B 신호로부터 A 신호를 감산해서 얻어진 B 신호는 또한 S/N이 떨어진다. 따라서, 이들 신호는 조도가 낮을 때, 초점 검출 정밀도를 저하시키는 요인이 된다. 본 실시 형태에 따른 촬상 장치는 복수 열의 A 신호를 가산함으로써 A 신호의 S/N을 향상시키고, 조도가 낮을 때 초점 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 이 촬상 장치는 복수 열의 A+B 신호를 가산함으로써 S/N이 높은 촬상 신호를 얻을 수 있다.

또한, 초점 검출 영역(21)은 프레임마다 위치를 상이하게 할 수 있다.

(제2 실시 형태)

도 7은 도 2에 대응하고, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 촬상 장치의 개념 도이다. 도 8은 도 3과 마찬가지로, 화소 유닛(100)에서 초점 검출 영역(21)의 예를 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에 따른 촬상 장치는 제1 실시 형태의 것과 구성 및 구동 타이밍이 동일하고, 제1 실시 형태와 초점 검출 영역이 상이하다. 본 실시 형태에서는, 초점을 검출하는 초점 검출 영역은 개구 영역(20)이며, 초점을 검출하지 않는 영역은 OB 영역(22)이다. (A+B)+(A+B) 신호는 화소 유닛(100)의 전체 영역의 화소에 기초하여 생성된다. A+A 신호는 개구 영역(20)의 화소만에 기초하여 생성되고, OB 영역(22)에서는 생성되지 않는다. OB 영역(22)에서, 복수 열의 A+B 신호를 가산하여 얻어진 (A+B)+(A+B) 신호가 생성된다. 개구 영역(20)에서, 복수 열의 A+B 신호를 가산하여 얻어진 (A+B)+(A+B) 신호와, 복수 열의 A 신호를 가산하여 얻어진 (A+A) 신호가 생성된다. 초점을 검출하지 않는 OB 영역(22)에서, A+A 신호를 판독하지 않으므로, 데이터량을 감소시키고, 데이터를 고속으로 판독할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 실시 형태에 따른 촬상 장치는 화소(10)의 각각의 화소 증폭기(10-7)가 출력한 신호를 서로 합성해서 (A+A) 신호 및 (A+B)+(A+B) 신호를 생성한다. 다른 예로서, 화소 증폭기(10-7)가 복수의 화소(10)의 플로팅 확산(10-5)의 전하들을 서로 합성하고, (A+A) 신호 및 (A+B)+(A+B) 신호를 각각 출력할 수 있다.

(제3 실시 형태)

도 9는 도 4와 마찬가지로, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 촬상 장치의 일부 구성예를 도시하는 도면이다. 본 실시 형태는 제1 실시 형태와 복수 열의 화소 신호의 합성 방법이 상이하다. 본 실시 형태에 따른 촬상 장치는 복수 열의 화소 신호의 합성 방법으로서, 커패시터에서 신호를 평균화한다. 본 실시 형태가 제1 실시 형태와 상이한 점에 대해 이하 설명한다. 제1 신호 유지 회로(18)는 수직 출력선 VL_1에 접속되고, 커패시터(18-1 및 18-2) 및 스위치 SW6 내지 SW9를 갖는다. 제2 신호 유지 회로(18)는 수직 출력선 VL_2에 접속되고, 커패시터(18-1 및 18-2), 및 스위치 SW10 내지 SW13를 갖는다. 가산 회로(12)는 스위치 SW5를 갖는다. 스위치 SW5를 온으로 할 때, 수직 출력선 VL1의 신호 및 수직 출력선 VL2의 신호가 평균화(합성)된다. 신호 유지 회로(18)의 출력 단자는 도 4의 열 신호 처리 회로(13)에 접속된다. 또한, 스위치 SW8 및 SW12는 각각 도 4의 비교기(14-1) 또는 N-메모리(16-1)에 접속될 수 있다. 마찬가지로, 스위치 SW9 및 SW13는 각각 도 4의 비교기(14-1) 또는 S-메모리(16-2)에 접속될 수 있다.

도 10은 도 9의 촬상 장치의 구동 방법을 도시하는 타이밍 차트이다. 2개의 화소(10)의 신호를 평균화(합성)하는 예를 이하 설명한다. 2개의 화소(10)의 신호를 평균화(합성)하기 위해서, 스위치 SW5를 온으로 하고, 스위치 SW10 및 SW11를 오프로 한다. 신호 out_n는 스위치 SW8에 접속되는 열 신호 처리 회로(13)의 출력 신호 amp_out에 대응한다. 신호 out_s는 스위치 SW9에 접속되는 열 신호 처리 회로(13)의 출력 신호 amp_out에 대응한다.

먼저, 선택 신호 PSEL가 하이레벨이 되고, 그 다음 선택 스위치(10-8)가 온하고, 화소(10)의 행이 선택된다. 또한, 리셋 신호 PRES를 하이 레벨로 설정할 때, 리셋 스위치(10-6)가 온하고, 플로팅 확산(10-5)을 전원 전압으로 리셋한다.

시각 t12에서, 리셋 신호 PRES를 로우 레벨로 천이시킨 다음에, 리셋 스위치(10-6)가 오프하고, 수직 출력선 VL_1 및 VL_2에는 화소(10)의 리셋 상태에 기초하는 신호가 출력된다. 이때, 스위치 SW6 및 SW5가 온이므로, 수직 출력선 VL_1 및 VL_2이 서로 접속된다. 이때, 커패시터(18-1)에는 트랜지스터(10-7 및 10-8)의 실효 저항값에 기초하는 수직 출력선 VL_1과 VL_2의 전압의 대략 평균값이 축적된다. 수직 출력선 VL_1과 VL_2의 전압 값이 서로 가까운 경우에는, 참된 평균값에 극도로 가까운 이 평균값은 커패시터(18-1)에 축적된다. 수직 출력선 VL_1과 VL_2의 전압 값이 서로 이격되어 있는 경우에는, 수직 출력선 VL_1과 VL_2의 전압을 높은 전압으로 가중하여 얻어진 값이 커패시터(18-1)에 축적된다. 화소(10)가 리셋 상태일 때, 수직 출력선 VL_1 및 VL_2의 전압은 일반적으로 서로 가까운 값이다.

시각 t13에서, 스위치 SW6를 오프로 하고, 커패시터(18-1)에 전하를 유지한다. 시각 t13 직후의 시각 t14에서, 스위치 SW8를 온으로 하고, 커패시터(18-1)에 유지된 신호를 출력한다. 그 후, 스위치 SW8를 오프로 한다.

시각 t15에서, 전송 신호 PTX_A를 하이레벨로 설정하고, 전송 스위치(10-3)가 온한다. 광전 변환 유닛(10-1)에 축적된 전하는 플로팅 확산(10-5)에 전송된다. 시각 t16에서, 전송 신호 PTX_A를 로우 레벨로 설정하고, 그 다음 전송 스위치(10-3)가 오프하고, 상기의 전송이 종료한다. 또한, 스위치 SW7가 온이 되어, 커패시터(18-2)에는 수직 출력선 VL_1 및 VL_2의 전압의 대략 평균값인 (A+A)/2 신호가 유지된다. 시각 t18에서, 스위치 SW9를 온으로 하고, 커패시터(18-2)에 유지된 신호를 출력한다.

시각 t19에서, 전송 신호 PTX_A 및 PTX_B를 동시에 하이레벨로 설정하고, 전송 스위치(10-3 및 10-4)가 온한다. 이때, 플로팅 확산(10-5)에는 광전 변환 유닛(10-1)에 축적된 전하와 광전 변환 유닛(10-2)에 축적된 전하를 가산하여 얻어진 전하가 유지된다. 수직 출력선 VL_1 및 VL_2에는, 2개의 광전 변환 유닛(10-1 및 10-2)의 광전 변환 신호를 플로팅 확산(10-5) 상에서 가산하여 얻어진 A+B 신호가 각각 출력된다. 또한, 스위치 SW7을 온으로 할 때, 커패시터(18-2)에는 수직 출력선 VL_1 및 VL_2의 전압을 평균화하여 얻어진 신호, 즉 [(A+B)+ (A+B)]/2 신호가 기입된다.

시각 t20에서, 전송 신호 PTX_A 및 PTX_B를 로우 레벨로 설정하고, 그 다음 전송 스위치(10-3 및 10-4)가 오프하고, 상기의 전송이 종료한다. 시각 t21에서, 스위치 SW7가 오프하고, 커패시터(18-2)는 신호 [(A+B)+(A+B)]/2를 유지한다. 시각 t22에서, 스위치 SW9가 온하고 커패시터(18-2)에 유지된 신호를 출력한다.

이상에서 설명한, 시각 t15 내지 t19의 동작은 제1 모드의 동작이다. 시각 t15 내지 t16에서, 수직 주사 회로(제어 유닛)(11)는 복수의 화소(10)로 하여금 복수의 광전 변환 유닛(10-1 및 10-2) 중 1개의 광전 변환 유닛(10-1)이 플로팅 확산(10-5)에 접속된 상태에서 A 신호를 출력하게 한다. 가산 회로(합성 유닛)(12)는 동일 행의 복수 열의 화소(10) 마다의 출력 신호를 평균화(합성)하고, (A+A)/2 신호를 출력한다. 구체적으로, 가산 회로(12)는 복수 열의 화소 출력선 VL_1 및 VL_2을 서로 접속함으로써 신호를 평균화(합성)한다. 그 후, 도 6의 기간 p1에서, 수평 주사 회로(출력 유닛)(17)는 가산 회로(12)에 의해 평균화된 (A+A)/2 신호의 일부(초점 검출 영역(21)에 기초하는 신호)를 선택해서 신호를 출력한다.

시각 t19 이후의 동작은 제2 모드의 동작이다. 시각 t19 내지 t20에서, 수직 주사 회로(제어 유닛)(11)는 복수의 화소(10)로 하여금 복수의 광전 변환 유닛(10-1 및 10-2)이 플로팅 확산(10-5)에 접속된 상태에서 A+B 신호를 출력하게 한다. 시각 t10 이후에, 가산 회로(합성 유닛)(12)는 동일 행의 복수 열의 화소(10) 마다의 출력 신호를 평균화(합성)하고, [(A+B)+ (A+B)]/2 신호를 출력한다. 그 후, 도 6의 기간 p2에서, 수평 주사 회로(출력 유닛)(17)는 가산 회로(12)에 의해 평균화된 [(A+B)+(A+B)]/2 신호(화소 유닛(100)의 전체 영역의 신호)을 출력한다.

이에 의해, 복수 열의 A 신호의 평균화 프로세스 및 복수 열의 A+B 신호의 평균화 프로세스가 행해진다. 본 실시 형태에 따른 촬상 장치는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 초점 검출 영역(21)만으로 A 신호의 평균값을 생성함으로써, 판독하는 데이터 수를 감소시키고, 고속으로 데이터를 판독할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 촬상 장치는 평균화 프로세스에 의해, 데이터 수를 감소시키는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 촬상 장치는 가산 또는 평균화 프로세스를 위한 능동 회로를 배치하지 않고 가산 또는 평균화 프로세스를 실시할 수 있다. 본 실시 형태에서의 평균화 프로세스는 수직 출력선 VL_1 및 VL_2을 접속함으로써 행했지만, 수직 출력선 VL_1용의 커패시터와 수직 출력선 VL_2용의 커패시터에 각각 신호를 판독하고, 각 쌍의 커패시터를 단락시킴으로써 행할 수 있다. 도 9의 가산 회로(12)는 상기의 각 쌍의 커패시터를 단락시키는 상술한 경우에 비해, 각 쌍의 커패시터를 단락시키는 시간을 단축하고, 평균화 프로세스를 위해 필요한 커패시터 수를 삭감하고, 삭감된 커패시터를 다른 프로세스에 할당하는 효과가 있다.

또한, 제1 내지 제3 실시 형태에서는, 동일 행의 화소(10)의 A 신호를 서로 합성하였고 마찬가지로 A+B 신호를 서로 합성하였다. 다른 예로서, 복수 행의 화소(10)의 A 신호를 서로 합성하고 마찬가지로 A+B 신호를 서로 합성하도록 할 수도 있다. 이 복수 행의 화소(10)의 상술한 A 신호 및 A+B 신호가 서로 합성될 때, 수직 주사 회로(11)가 복수 행의 화소(10)를 동시에 선택하고, 수직 출력선 VL_1에 복수 행의 화소(10)가 동시에 출력되도록 할 수 있다.

(제4 실시 형태)

도 11은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 촬상 장치의 구성예를 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에서, 복수 열의 디지털 데이터를 가산한다. 본 실시 형태가 제1 실시 형태와 상이한 점에 대해 이하 설명한다. 본 실시 형태는 제1 실시 형태와 아날로그 신호가 디지털 신호로 변환된 후의 디지털 데이터를 서로 가산하는 점이 상이하다. 도 11은 도 4의 촬상 장치에서 커패시터(12-1) 및 스위치 SW4를 삭제하고, 가산 회로(19)를 추가한 촬상 장치의 도면이다. 기입용 메모리(16-1a) 및 판독용 메모리(16-1b)는 도 4의 N-메모리(16-1)에 대응한다. 기입용 메모리(16-2a) 및 판독용 메모리(16-2b)는 도 4의 S-메모리(16-2)에 대응한다. 가산 회로(합성 유닛)(19)는 복수 열의 기입용 메모리(16-1a)의 디지털 데이터를 가산(합성)하고, 가산된 디지털 데이터를 판독용 메모리(16-1b)에 기입한다. 또한, 가산 회로(합성 유닛)(19)는 복수 열의 기입용 메모리(16-2a)의 디지털 데이터를 가산(합성)하고, 가산된 디지털 데이터를 판독용 메모리(16-2b)에 기입한다. 화소(10)로부터 A 신호를 판독할 때, 판독용 메모리(16-2b)에는 복수 열의 A 신호를 가산하여 얻어진 A+A 신호가 유지된다. 또한, 화소(10)로부터 A+B 신호를 판독할 때, 판독용 메모리(16-2b)에는 복수 열의 A+B 신호를 가산하여 얻어진 (A+B)+(A+B) 신호가 유지된다. 본 실시 형태에 따른 촬상 장치는 제1 실시 형태의 것과 마찬가지로, 초점 검출 영역(21)만으로 A+A 신호를 생성함으로써, 판독하는 데이터 수를 감소시키고, 데이터를 고속으로 판독할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 동일 행의 화소(10)의 A 신호를 서로 합성하였고 마찬가지로 A+B 신호를 서로 합성하였다. 다른 예로서, 복수 행의 화소(10)의 A 신호를 서로 합성하고 마찬가지로 A+B 신호를 서로 합성하도록 할 수 있다. 예를 들어, 가산 회로(19)가 복수 행의 화소(10)의 디지털 데이터 A 신호를 서로 합성하고 마찬가지로 A+B 신호를 서로 합성하도록 할 수 있다. 또한, 본 예시적인 실시 형태에서는, 디지털 신호의 합성의 일례로서, 디지털 신호를 서로 가산하는 예를 설명하였다. 다른 예로서, 디지털 신호의 합성이 디지털 신호의 평균화일 수 있다.

(제5 실시 형태)

도 12는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 촬상 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다. 촬상 시스템은 제1 내지 제4 실시 형태에 따른 촬상 장치(154)를 갖는다. 촬상 시스템의 예들은 디지털 카메라, 디지털 캠코더 및 감시 카메라를 포함한다. 도 12는 촬상 시스템의 예로서, 디지털 카메라에 촬상 장치(154)를 적용한 경우를 도시한다.

촬상 시스템은 피사체의 광학 상을 촬상 장치(154)에 결상시키기 위한 렌즈(152), 렌즈(152)를 보호하기 위한 배리어(151), 렌즈(152)를 통한 광량을 가변하도록 하기 위한 조리개(교축 밸브)(153)를 갖는다. 렌즈(152) 및 조리개(교축 밸브)(153)는 촬상 장치(154)에 광을 유도하는 광학계를 구성한다. 촬상 시스템은 촬상 장치(154)가 출력하는 출력 신호의 처리를 행하는 출력 신호 처리 유닛(155)을 또한 갖는다. 출력 신호 처리 유닛(155)은 디지털 신호 처리 유닛을 갖고, 촬상 장치(154)가 출력하는 신호를, 필요에 따라 다양하게 보정하고, 신호를 압축하고 압축된 신호를 출력하는 동작을 행한다.

촬상 시스템은 화상 데이터를 일시적으로 기억하기 위한 버퍼 메모리 유닛(156), 및 신호를 기록 매체에 기록하고 또는 기록 매체로부터 신호를 판독하기 위한 기록 매체 제어 인터페이스 유닛(158)을 또한 갖는다. 촬상 시스템은 화상 데이터를 기록하고 또는 그로부터 화상 데이터를 판독하기 위한 반도체 메모리 등의 착탈 가능한 기록 매체(159)를 더 갖는다. 촬상 시스템은 외부 컴퓨터 등과 통신하기 위한 외부 인터페이스 유닛(157), 각종 연산을 행하고 디지털 카메라 전체를 제어하는 전체 제어/연산 유닛(1510) 및 촬상 장치(154)를 더 갖는다. 촬상 시스템은 촬상 장치(154) 및 출력 신호 처리 유닛(155)에 각종 타이밍 신호를 출력하는 타이밍 발생기(1511)를 더 갖는다. 여기서, 타이밍 신호 등은 외부로부터 입력될 수 있다. 촬상 시스템은 적어도 촬상 장치(154) 및 촬상 장치(154)로부터 출력된 출력 신호를 처리하는 출력 신호 처리 유닛(155)을 가질 수 있다. 또한, 출력 신호 처리 유닛(155)은 촬상 장치(154)가 출력하는, 위상차 검출을 위한 (A+A) 신호 또는 (A+A)/2 신호를 사용하여 광학계의 초점을 검출할 수 있다. 또한, 출력 신호 처리 유닛(155)은 촬상 장치(154)가 출력하는 (A+B)+(A+B) 신호 또는 [(A+B)+(A+B)]/2 신호를 사용하여 화상을 생성할 수 있다. 이상과 같이, 본 실시 형태의 촬상 시스템은 그에 적용된 촬상 장치(154)를 갖고, 광학계의 초점을 검출할 수 있고 화상을 생성할 수 있다.

또한, 제1 내지 제5 실시 형태에서는, 화소(10)의 컬러 필터로서 RGBG의 체크 무늬 필터를 사용할 수 있다. 촬상 장치의 각 화소(10)에 컬러 필터를 설치한 경우에, 동일한 색의 화소로부터 보내진 광전 변환 신호를 서로 가산할 수 있다.

상기 실시 형태들은 본 발명이 어떻게 실시될 수 있는지의 예에 불과하고, 이 실시 형태들에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되어서는 안 된다는 점에 주목하여야 한다. 바꾸어 말하면, 본 발명은 본 발명의 기술적 개념 및 주된 특징으로부터 벗어나지 않고서 다양한 방식으로 실시될 수 있다.

본 발명은 동작을 고속화한 촬상 장치를 제공할 수 있다.

본 발명이 예시적인 실시 형태들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시 형태들로 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 다음의 특허 청구 범위는 모든 이러한 변형 및 그에 상당하는 구성 및 기능을 포함하도록 가장 폭넓은 해석에 따라져야 한다.

Claims

2차원으로 배치되고, 하나의 마이크로렌즈와, 상기 하나의 마이크로렌즈로부터의 입사광에 기초하는 전하를 생성하는 복수의 광전 변환 유닛을 각각 포함하는 복수의 화소;
상기 복수의 화소의 각각이 상기 복수의 광전 변환 유닛 중 하나에 축적된 전하에 기초하는 제1 신호와, 상기 복수의 광전 변환 유닛에 축적된 전하의 합에 기초하는 제2 신호를 출력하게 제어하도록 구성된 제어 유닛;
상기 복수의 화소의 상기 제1 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제1 합성 신호를 생성하고, 상기 복수의 화소의 제2 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제2 합성 신호를 생성하도록 구성된 합성 유닛; 및
상기 복수의 제2 합성 신호와, 상기 복수의 제1 합성 신호 중 일부를 출력하되, 상기 복수의 제1 합성 신호 중 나머지 부분은 출력하지 않도록 구성된 출력 유닛
을 포함하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
상기 합성 유닛은, 상이한 열(column) 사이의 상기 화소의 상기 제1 신호를 상호 가산하고, 상이한 열 사이의 상기 화소의 상기 제2 신호를 상호 가산하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
상기 합성 유닛은, 상이한 열 사이의 상기 화소의 상기 제1 신호를 상호 평균화하고, 상이한 열 사이의 상기 화소의 상기 제2 신호를 상호 평균화하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
그 각각으로 상기 화소로부터 상기 제1 및 제2 신호가 각각 출력되며, 각각이 열들 중 하나에 대응하여 배치되는, 복수의 열 출력선을 더 포함하고,
상기 합성 유닛은 상기 복수의 열 출력선을 커패시터를 통하여 동일 노드에 상호 접속함으로써 상기 제1 및 제2 합성 신호를 생성하는 촬상 장치.
제2항에 있어서,
그 각각으로 상기 화소로부터 상기 제1 및 제2 신호가 각각 출력되며, 각각이 열들 중 하나에 대응하여 배치되는, 복수의 열 출력선을 더 포함하고,
상기 합성 유닛은 상기 복수의 열 출력선을 커패시터를 통하여 동일 노드에 상호 접속함으로써 상기 제1 및 제2 합성 신호를 생성하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 신호를 각각 디지털 신호로 변환하도록 구성된 아날로그 대 디지털 변환 유닛을 더 포함하고,
상기 합성 유닛은 상기 아날로그 대 디지털 변환 유닛이 생성하는 디지털 신호를 합성함으로써 상기 제1 및 제2 합성 신호를 생성하는 촬상 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 신호를 각각 디지털 신호로 변환하도록 구성된 아날로그 대 디지털 변환 유닛을 더 포함하고,
상기 합성 유닛은 상기 아날로그 대 디지털 변환 유닛이 생성하는 디지털 신호를 합성함으로써 상기 제1 및 제2 합성 신호를 생성하는 촬상 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 및 제2 신호를 각각 디지털 신호로 변환하도록 구성된 아날로그 대 디지털 변환 유닛을 더 포함하고,
상기 합성 유닛은 상기 아날로그 대 디지털 변환 유닛이 생성하는 디지털 신호를 합성함으로써 상기 제1 및 제2 합성 신호를 생성하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
그 각각에 상기 화소로부터 상기 제1 및 제2 신호가 각각 출력되고, 상기 복수의 화소의 각 열에 각각 대응하여 배치된 복수의 열 출력선을 더 포함하고,
상기 합성 유닛은 상기 복수의 열 출력선을 접속함으로써 합성을 행하는 촬상 장치.
제3항에 있어서,
그 각각에 상기 화소로부터 상기 제1 및 제2 신호가 각각 출력되고, 상기 복수의 화소의 각 열에 각각 대응하여 배치된 복수의 열 출력선을 더 포함하고,
상기 합성 유닛은 상기 복수의 열 출력선을 접속함으로써 합성을 행하는 촬상 장치.
2차원으로 배치되고, 하나의 마이크로렌즈와, 상기 하나의 마이크로렌즈로부터의 입사광에 기초하는 전하를 생성하는 복수의 광전 변환 유닛 및 상기 전하에 기초하는 신호를 출력하는 화소 증폭 유닛을 각각 포함하는 복수의 화소;
복수의 상기 화소 증폭 유닛이 상기 복수의 화소에서의 상기 복수의 광전 변환 유닛 중 일부에 축적된 전하의 합에 각각 기초하는 복수의 제1 신호를 출력하고 상기 복수의 화소에서의 상기 복수의 광전 변환 유닛에 축적된 전하의 합에 각각 기초하는 복수의 제2 신호를 출력하도록, 상기 복수의 화소를 제어하도록 구성된 제어 유닛;
상기 복수의 화소의 제1 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제1 합성 신호를 생성하고, 상기 복수의 화소의 제2 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제2 합성 신호를 생성하도록 구성된 합성 유닛; 및
상기 복수의 제2 합성 신호와, 상기 복수의 제1 합성 신호 중 일부를 출력하되, 상기 복수의 제1 합성 신호 중 나머지 부분은 출력하지 않도록 구성된 출력 유닛
을 포함하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
아날로그 대 디지털 변환 유닛을 더 포함하고,
상기 합성 유닛은, 아날로그 신호로서 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호를 생성하고, 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호를 상기 아날로그 대 디지털 변환 유닛에 출력하며,
상기 아날로그 대 디지털 변환 유닛은 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호를 각각 디지털 신호로 변환하고,
상기 출력 유닛으로부터 출력되는 상기 복수의 제2 합성 신호와 상기 복수의 제1 합성 신호 중 일부는 디지털 신호인 촬상 장치.
제11항에 있어서,
아날로그 대 디지털 변환 유닛을 더 포함하고,
상기 합성 유닛은, 아날로그 신호로서 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호를 생성하고, 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호를 상기 아날로그 대 디지털 변환 유닛에 출력하며,
상기 아날로그 대 디지털 변환 유닛은 상기 제1 합성 신호 및 상기 제2 합성 신호를 각각 디지털 신호로 변환하고,
상기 출력 유닛으로부터 출력되는 상기 복수의 제2 합성 신호와 상기 복수의 제1 합성 신호 중 일부는 디지털 신호인 촬상 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 촬상 장치;
상기 촬상 장치에 광학 상을 결상시키도록 구성된 광학계; 및
상기 복수의 제1 합성 신호, 및 상기 복수의 제1 합성 신호와 상기 복수의 제2 합성 신호 간의 차에 기초한 차분 신호에 기초하여 초점을 검출하고, 상기 복수의 제2 합성 신호에 기초하여 상(image)을 생성하도록 구성된 출력 신호 처리 유닛
을 포함하는 촬상 시스템.
2차원으로 배치되고, 하나의 마이크로렌즈와, 상기 하나의 마이크로렌즈로부터의 입사광에 기초하는 전하를 생성하는 복수의 광전 변환 유닛을 각각 포함하는 복수의 화소를 갖는 촬상 장치의 구동 방법이며,
상기 복수의 화소의 각각에 의해, 상기 복수의 광전 변환 유닛 중 하나에 축적된 전하에 기초하는 제1 신호와, 상기 복수의 광전 변환 유닛에 축적된 전하의 합에 기초하는 제2 신호를 출력하는 단계;
상기 복수의 화소의 상기 제1 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제1 합성 신호를 생성하고, 상기 복수의 화소의 상기 제2 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제2 합성 신호를 생성하는 단계, 및
상기 복수의 제2 합성 신호와, 상기 복수의 제1 합성 신호 중 일부를 출력하되, 상기 복수의 제1 합성 신호 중 나머지 부분은 출력하지 않는 단계
를 포함하는 촬상 장치의 구동 방법.
제15항에 있어서,
상기 복수의 제1 합성 신호를 생성하는 것은 상이한 열 사이의 상기 화소의 상기 제1 신호를 상호 가산함으로써 행해지고, 상기 복수의 제2 합성 신호를 생성하는 것은 상이한 열 사이의 상기 화소의 상기 제2 신호를 상호 가산함으로써 행해지는 촬상 장치의 구동 방법.
제15항에 있어서,
상기 복수의 제1 합성 신호를 생성하는 것은 상이한 열 사이의 상기 화소의 상기 제1 신호를 상호 평균화함으로써 행해지고, 상기 복수의 제2 합성 신호를 생성하는 것은 상이한 열 사이의 상기 화소의 상기 제2 신호를 상호 평균화함으로써 행해지는 촬상 장치의 구동 방법.
제15항에 있어서,
그 각각으로 상기 화소로부터 상기 제1 및 제2 신호가 각각 출력되며, 상기 복수의 화소의 각 열에 각각 대응하여 배치되는, 복수의 열 출력선이 설치되고,
상기 복수의 열 출력선을 커패시터를 통하여 동일 노드에 상호 접속함으로써 상기 제1 및 제2 합성 신호가 생성되는 촬상 장치의 구동 방법.
제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 신호를 각각 디지털 신호로 변환하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 신호에 기초하는 디지털 신호를 합성함으로써 상기 제1 합성 신호가 생성되고,
상기 제2 신호에 기초하는 디지털 신호를 합성함으로써 상기 제2 합성 신호가 생성되는 촬상 장치의 구동 방법.
2차원으로 배치되고, 하나의 마이크로렌즈와, 상기 하나의 마이크로렌즈로부터의 입사광에 기초하는 전하를 생성하는 복수의 광전 변환 유닛을 각각 포함하는 복수의 화소를 갖는 촬상 장치의 구동 방법으로서, 상기 촬상 장치는 수평 주사 회로 및 상기 복수의 화소에 대응하여 배치된 메모리 유닛을 더 갖는, 촬상 장치의 구동 방법이며,
상기 복수의 화소의 각각에 의해, 상기 복수의 광전 변환 유닛 중 하나에 축적된 전하에 기초하는 제1 신호와, 상기 복수의 광전 변환 유닛에 축적된 전하의 합에 기초하는 제2 신호를 출력하는 단계;
상기 복수의 화소의 상기 제1 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제1 합성 신호를 생성하고, 상기 복수의 화소의 상기 제2 신호를 상호 합성함으로써 복수의 제2 합성 신호를 생성하는 단계;
상기 메모리 유닛에 의해, 상기 복수의 제2 합성 신호를 유지하는 단계;
상기 복수의 제2 합성 신호를 유지하도록 구성된 상기 메모리 유닛의 적어도 일부에 의해, 상기 복수의 제1 합성 신호를 유지하는 단계;
상기 수평 주사 회로에 의해, 상기 복수의 제1 합성 신호를 유지하는 상기 메모리 유닛의 일부를 주사하되, 상기 메모리 유닛의 나머지 부분은 주사하지 않는 단계; 및
상기 수평 주사 회로에 의해, 상기 복수의 제2 합성 신호를 유지하는 상기 메모리 유닛을 주사하는 단계;
를 포함하는 촬상 장치의 구동 방법.