(57)【要約】【課題】複数のユニットを順に制御するに際して、各ユニットのセンサ部の蓄積状態のモニタ精度の向上に有利な技術を提供する。【解決手段】光電変換を行って電荷を蓄積するセンサ部及び情報を格納するための記憶部をそれぞれが有する複数のユニットと、前記複数のユニットのそれぞれを制御する制御部と、を備える半導体装置であって、前記制御部は、前記蓄積された電荷の量にしたがう前記センサ部の出力信号と基準電圧との比較を行う第１動作と、前記第１動作において前記センサ部の出力信号が前記基準電圧に達した場合に、当該センサ部に対応する前記記憶部に前記比較の結果に基づく情報を格納する第２動作とを含む処理を、前記複数のユニットのそれぞれについて順に行い、前記制御部は、前記第２動作を省略して次のユニットについての前記第１動作を開始することが可能であり、前記制御部は、所定期間においては前記第２動作を省略する。【選択図】  図２
2014023123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換を行って電荷を蓄積するセンサ部及び情報を格納するための記憶部をそれぞれが有する複数のユニットと、前記複数のユニットのそれぞれを制御する制御部と、を備える半導体装置であって、
前記制御部は、前記蓄積された電荷の量にしたがう前記センサ部の出力信号と基準電圧との比較を行う第１動作と、前記第１動作において前記センサ部の出力信号が前記基準電圧に達した場合に、当該センサ部に対応する前記記憶部に前記比較の結果に基づく情報を格納する第２動作とを含む処理を、前記複数のユニットのそれぞれについて順に行い、
前記制御部は、前記第２動作を省略して次のユニットについての前記第１動作を開始することが可能であり、前記制御部は、所定期間においては前記第２動作を省略する、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記所定期間は、前記蓄積が開始されるタイミングから始まり、
前記制御部は、当該所定期間において前記複数のユニットのそれぞれについて実行される前記第１動作において前記センサ部の出力信号が前記基準電圧に達した場合に、当該ユニットについての前記第２動作を省略する、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記所定期間が経過した後は、前記複数のユニットのそれぞれについての前記第１動作において前記センサ部の出力信号が前記基準電圧に達した場合は、その後、当該ユニットについて前記第２動作を行う、
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記蓄積を開始してから一定の期間が経過した第１時刻では、前記第１動作においてその出力信号が前記基準電圧に達していない前記センサ部を有する前記ユニットの前記記憶部には予め定められた情報を格納し、前記第１時刻より後の第２時刻では、前記第１動作においてその出力信号が前記基準電圧に達していない前記センサ部を有する前記ユニットについては前記第２動作を省略する、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記所定期間が経過した時刻以降の第１時刻では、前記第１動作においてその出力信号が前記基準電圧に達していない前記センサ部を有する前記ユニットの前記記憶部には予め定められた情報を格納し、前記第１時刻より後の第２時刻では、前記第１動作においてその出力信号が前記基準電圧に達していない前記センサ部を有する前記ユニットについては前記第２動作を省略して、次のユニットについて前記第１動作を開始する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１時刻では、前記第１動作においてその出力信号が前記基準電圧に達していない前記センサ部を有する前記ユニットについては、前記基準電圧を当該出力信号に応じた値に変更する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記比較の結果に基づく情報は、前記蓄積を開始してから前記センサ部の出力信号が前記基準電圧に達するまでの時間にしたがう、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
演算部を更に備え、
前記センサ部の各々は、複数の光電変換部が配された一対のセンサアレイを構成し、
前記演算部は、前記一対のセンサアレイの一方の出力信号と、他方の出力信号とに基づいて位相差検出を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置と、
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部と、
を備えることを特徴とするカメラ。
【請求項１０】
光電変換を行って電荷を蓄積するセンサ部及び情報を格納するための記憶部をそれぞれが有する複数のユニットを備える半導体装置の制御方法であって、
前記蓄積された電荷の量にしたがう前記センサ部の出力信号と基準電圧との比較を行う第１動作と、前記第１動作において前記センサ部の出力信号が前記基準電圧に達した場合に、当該センサ部に対応する前記記憶部に前記比較の結果に基づく情報を格納する第２動作とを含む処理を、前記複数のユニットのそれぞれについて順に行う工程を含み、
前記工程では、前記第２動作を省略して次のユニットについての前記第１動作を開始することが可能であり、前記工程では、所定期間においては前記第２動作を省略する、
ことを特徴とする半導体装置の制御方法。
【請求項１１】
前記所定期間は、前記蓄積が開始されるタイミングから始まり、
前記工程では、当該所定期間において前記複数のユニットのそれぞれについて実行される前記第１動作において前記センサ部の出力信号が前記基準電圧に達した場合に、当該ユニットについての前記第２動作を省略する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、その制御方法及びカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光電変換素子及び記憶手段を含む光電変換手段と、光電変換手段を制御する制御手段とを備えた光電変換装置が開示されている。制御手段は、記憶手段が記憶する制御情報に基づいて、光電変換素子における電荷の蓄積動作の制御を行う。制御情報は、制御手段が所定のタイミングで、光電変換素子における蓄積電荷の状態をモニタした結果に基づいて生成され、記憶手段に格納される。光電変換手段は、例えば、カメラの焦点を検出するための測距点の各々に設けられ、上述のような制御によって、被写体の輝度に応じた適切な焦点検出を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１５０６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電変換素子をモニタする動作と、モニタした結果に基づく制御情報を記憶部に格納する動作とが繰り返し為されると、各光電変換手段の光電変換素子についてのモニタを開始するタイミングに遅延をもたらす。このことは、各光電変換素子についてのモニタの頻度が不充分になることによって、モニタ精度の低下をもたらしうる。
【０００５】
本発明は、発明者による上記課題の認識を契機として為されたものであり、複数の光電変換手段を順に制御するに際して、各光電変換手段の光電変換素子の蓄積状態のモニタ精度の向上に有利な技術を提供することを目的とする。
※対応付けは正しいと思うのですが、背景・課題欄で記載する必要はないと考え、特許文献１中の表現を使いました。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの側面は半導体装置にかかり、前記半導体装置は、光電変換を行って電荷を蓄積するセンサ部及び情報を格納するための記憶部をそれぞれが有する複数のユニットと、前記複数のユニットのそれぞれを制御する制御部と、を備える半導体装置であって、前記制御部は、前記蓄積された電荷の量にしたがう前記センサ部の出力信号と基準電圧との比較を行う第１動作と、前記第１動作において前記センサ部の出力信号が前記基準電圧に達した場合に、当該センサ部に対応する前記記憶部に前記比較の結果に基づく情報を格納する第２動作とを含む処理を、前記複数のユニットのそれぞれについて順に行い、前記制御部は、前記第２動作を省略して次のユニットについての前記第１動作を開始することが可能であり、前記制御部は、所定期間においては前記第２動作を省略する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数のユニットを順に制御するに際して、各ユニットのセンサ部の蓄積状態のモニタ精度の向上に有利である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】半導体装置の構成例を説明する図。
【図２】第１実施形態にかかる半導体装置の動作内容の例を説明する図。
【図３】第１実施形態にかかる半導体装置の具体的な構成例を説明する図。
【図４】第１実施形態にかかる半導体装置の動作フローチャートの例を説明する図。
【図５】第１実施形態にかかる半導体装置の動作フローチャートの例の一部を説明する図。
【図６】第１実施形態にかかる半導体装置の動作を説明する図。
【図７】第２実施形態にかかる半導体装置の動作内容の例を説明する図。
【図８】第２実施形態にかかる半導体装置の具体的な構成例を説明する図。
【図９】第２実施形態にかかる半導体装置の動作フローチャートの例を説明する図。
【図１０】第２実施形態にかかる半導体装置の動作フローチャートの例の一部を説明する図。
【図１１】基準設定部１１０の構成例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の半導体装置１の概略構成である。図１において、半導体装置１は、複数のユニットｋ（ｋ＝１〜ｎ）、及びこれらを制御する制御部１００を有する。各ユニットｋは、測距点に対応して設けられうる。ユニットｋは、センサ部１０ｋ、第１記憶部２０ｋ及び第２記憶部３０ｋを含む。センサ部１０ｋ、第１記憶部２０ｋ及び第２記憶部３０ｋは、互いに近接するように図示したが、センサ部１０ｋ、第１記憶部２０ｋ及び第２記憶部３０ｋは、チップレイアウトの都合に合わせて配置が変更されてもよい。例えば、センサ部１０ｋ、第１記憶部２０ｋ及び第２記憶部３０ｋは、ユニットｋを形成するように対応付けて制御部１００によって管理されればよく、例えば、異なる複数の半導体チップを用いて構成されてもよい。センサ部１０ｋは、後述の各機能に応じて、フォトダイオード等の受光素子を含む光電変換部、該光電変換部の出力信号を読み出す読出部、及び該光電変換部の電荷を保持する電荷保持部を含みうる。半導体装置１は、例えば、カメラなどの焦点検出装置に適用されうる。焦点検出装置は、焦点検出処理を行う際には被写体の輝度レベルに応じて、センサ部における光電変換によって発生した電荷の蓄積時間を制御する。
【００１０】
制御部１００は、センサ部１０ｋの蓄積終了の判定をするための基準値（以下、蓄積終了レベル）に関する制御情報を決定し、この制御情報を第１記憶部２０ｋに記憶させる。その後、制御部１００は、第１記憶部２０ｋに格納された制御情報に基づく蓄積終了レベルまでセンサ部１０ｋに電荷を蓄積させる。ここで、制御部１００は、蓄積を開始してから蓄積を終了するまでに要した時間（蓄積時間）を、被写体の輝度に関する情報として、第２記憶部３０ｋに格納する。蓄積時間は、タイマーによって経過した時間を計測することによって為されうる（計測値をｔｉｍｅｒ値とする）。このような構成により、例えば、外部からの入力情報（ここでは、受光光量）を検知したセンサ部１０ｋの出力に応じて、センサ部１０ｋにおける電荷の蓄積動作を適切に制御することが可能となる。
【００１１】
まず、被写体の輝度レベルに応じた蓄積動作を制御するための制御情報が決定される。その後に為される焦点を検出する工程では、制御部１００は、第１記憶部２０ｋに格納された制御情報に基づく蓄積終了レベルまで、センサ部１０ｋにおいて電荷を蓄積させ、その蓄積時間を第２記憶部３０ｋに格納する。所定の期間を経過しても蓄積終了レベルに達しなかったユニットについては、対応する制御情報を書き換えて蓄積終了レベルを変更し、電荷の蓄積時間を短くする。このようにして蓄積された電荷の量に従う出力信号は、演算処理を行う演算部（例えば、デフォーカス量検出部（不図示））によって所定の演算処理が為されうる。その後、この演算結果は、焦点を合わせる合焦部（例えば、レンズ駆動部（不図示））にフィードバックされ、これにより、レンズの焦点を合わせる動作が為されうる。
【００１２】
図２乃至６を参照しながら、被写体の輝度が高い場合における測距点ごとの上述動作の例を述べる。図２は、半導体装置１の動作の内容を示している。図２（Ａ）は、各ユニットの動作内容（時間の経過とともにどのような処理が為されるか）を示している。横軸には時間を示し、縦軸にはユニットｋの処理内容を示している。ここでは、理解を容易にするため、ユニット数を４（ｎ＝４、ｋ＝１〜４）とした。蓄積動作を開始した後、所定の処理がユニット１から４の順に為され、ユニット４についての処理が為された後はユニット１についての処理に戻る。
【００１３】
「Ｃｈｅｃｋ」処理は、第１動作に対応し、ユニットｋをモニタする。より具体的には、選択されたユニットｋのセンサ部１０ｋから蓄積した電荷量に応じた出力信号が、第１記憶部２０ｋ格納された制御情報に従う蓄積終了レベルに達しているかを判定する。出力信号が該蓄積終了レベルに達していた場合は、そのユニットｋの蓄積動作は終了される。横軸に記したｔｉｍｅｒ値は、蓄積動作を開始してから経過した時間を示しており、選択されたユニットｋの蓄積が終了した場合に、第２記憶部３０ｋに格納する値である。ｔｉｍｅｒ値は、時間の経過に伴って増加するが、あるｔｉｍｅｒ値の期間内において、各ユニットにおいて複数回の「Ｃｈｅｃｋ」処理が行われ、即ち、「Ｃｈｅｃｋ」処理は、ｔｉｍｅｒの計測に対して十分に短い時間で為される。
【００１４】
図２（Ｂ）及び（Ｃ）は、ユニット１、３及び４に対応する被写体の輝度が高く、ユニット１、３及び４についてはｔｉｍｅｒ値＝０の期間内に蓄積終了レベルに達し、ユニット２についてはｔｉｍｅｒ値＝１の期間に蓄積終了レベルに達した場合の動作内容を示している。
【００１５】
図２（Ｂ）は、比較例における動作を示しており、ユニット１、３及び４の各々については、１回目の「Ｃｈｅｃｋ」処理でセンサ部の出力が蓄積終了レベルに達しており、その直後に「Ｗｒｉｔｅ」処理が為されている。「Ｗｒｉｔｅ」処理は、第２動作に対応し、ここでは、直前に為された「Ｃｈｅｃｋ」処理の時点におけるｔｉｍｅｒ値を第２記憶部３０ｋに格納する。ここでは、「Ｗｒｉｔｅ」処理によって、第２記憶部３０１、３０３、３０４のそれぞれには、ｔｉｍｅｒ値「０」が格納される。その後、まだ「Ｗｒｉｔｅ」処理が為されていないユニット２について「Ｃｈｅｃｋ」処理が同様に為され、蓄積終了と判定された時点のｔｉｍｅｒ値「１」が第２記憶部３０２に格納される。
【００１６】
ここで、この方式によると、「Ｗｒｉｔｅ」処理が為されることによって、ユニット２乃至４の「Ｃｈｅｃｋ」処理が為される時間が、図２（Ａ）の場合よりも後になっている（遅れている）。即ち、各ユニットについて順に為されるモニタの開始のタイミングが遅延している。このことは、例えば、被写体の輝度が高い場合には、蓄積電荷量の増加に対して「Ｃｈｅｃｋ」処理が間に合わず、本来、取得されるべきセンサ部の出力信号が飽和してしまうといった問題が起こりうる。その結果、光強度の高い部分がデフォーカス量の演算情報として失われ、焦点検出の精度が劣化しうる。
【００１７】
図２（Ｃ）は、前述と同様、ユニット１、３及び４については、１回目の「Ｃｈｅｃｋ」処理において蓄積終了レベルに達している場合を示している。ここでは、所定期間が経過するまで、いずれのユニットｋにおいても「Ｗｒｉｔｅ」処理が為されない。即ち、この方式では、ｔｉｍｅｒ値＝０の期間が経過するまで、「Ｗｒｉｔｅ」処理が省略されており、各ユニットｋの「Ｃｈｅｃｋ」処理が為される時間について、上述の遅延が生じないため、焦点検出の精度が向上しうる。なお、ユニット２の「Ｃｈｅｃｋ」処理では、ユニット２のセンサ部の出力は蓄積終了レベルに達していないが、その後、蓄積終了レベルに達したときに「Ｗｒｉｔｅ」処理が為される。
【００１８】
図３は、半導体装置１の構成の具体例を説明するブロック図である。センサ部１０ｋは、例えば、蓄積動作により蓄積された電荷量に応じた信号を出力する光電変換部１１ｋ、光電変換部１１ｋの出力信号を読み出す読出部１２ｋ、および光電変換部１１ｋに蓄積された電荷を保持する電荷保持部１３ｋを含みうる。制御部１００は、例えば、コントローラ１５０、増幅部４０、基準設定部１１０および比較部１２０を含みうる。増幅部４０は、センサ部１０ｋから出力される信号を増幅して出力する。基準設定部１１０は、読出部１２ｋからの出力信号と比較するための基準電圧Ｖｒｅｆ（電位はＶｒｅｆ０乃至Ｖｒｅｆ３）を比較部１２０に出力する。比較部１２０は、該基準電圧Ｖｒｅｆと、読出部１２ｋからの出力信号とを比較する。コントローラ１５０は、これらの各ブロックからの信号に応じて各ブロックに動作を指示する。
【００１９】
ユニットｋの第１記憶部２０ｋ及び第２記憶部３０ｋは、例えば、１つのＳＲＡＭにおいて同一のアドレスで構成してもよい。具体的には、コントローラ１５０からの１回のアドレス制御により、ユニットｋに対応したアドレスを選択し、第１記憶部２０ｋ及び第２記憶部３０ｋの情報を同時に格納し、又、同時に読出すことができる。より具体的には、ｎアドレス分のＳＲＡＭを用意して、１アドレスに１６ビットを充てた構成を考えた場合、例えば、第１記憶部２０ｋに２ビットが割り当てられ、第２記憶部３０ｋに１４ビットが割り当てられうる。
【００２０】
ユニットｋにおいて、光電変換部１１ｋは、例えば、其々が複数の画素を有する一対のセンサアレイ（又はセンサエリア）で構成され、例えば、約３０〜８０画素を含みうる。一対のセンサアレイの一方と他方とから、被写体の像に基づいて２つのデータが出力される。半導体装置１は、該２つのデータを用いて位相差検出方式により焦点検出を為しうる。光電変換部１１ｋで蓄積した電荷量を検知した読出部１２ｋは、光電変換部１１ｋの複数の画素からの出力のうちピーク信号を出力する。ここで、該ピーク信号と共にボトム信号をも検知し、これらの差分より得られたピーク−ボトム信号を用いてもよい。この出力結果は、コントローラ１５０からの指示に従って、比較部１２０に信号ｓ＿ｏｕｔが出力されうる。電荷保持部１３ｋは、光電変換部１１ｋにおいて蓄積された電荷を、画素信号ｑ＿ｏｕｔとして一時的に保持する。この画素信号ｑ＿ｏｕｔは、コントローラ１５０からの指示に従って、増幅部４０に出力される。
【００２１】
第１記憶部２０ｋは、コントローラ１５０からの指示に従って、光電変換部１１ｋにおける電荷の蓄積に関する制御情報を格納する。また、この第１記憶部２０ｋには必要に応じて蓄積動作を終了した後、その判定結果を格納する。この制御情報は、例えば、本実施形態のように、２ビットの情報（「０」〜「３」）でもよい。また、この制御情報は、コントローラ１５０からの指示に従って、基準設定部１１０及び増幅部４０に出力される。
【００２２】
基準設定部１１０は、例えば、図１１に例示するように、カウンタ１１１、セレクタ１６０、デコーダ１１２、複数の抵抗体１１３、アンプ１１４、及び複数のスイッチ１１５を含む。カウンタ１１１は、比較部１２０でアンプ１１４からの基準電圧Ｖｒｅｆと読出部１２ｋからの出力信号を比較する際に使用される。セレクタ１６０は、カウンタ１１１の計測結果ｃ＿ｏｕｔと記憶部２０ｋからの制御情報ｒｏｕｔ１のいずれか一方を選択しる。デコーダ１１２は、セレクタ１６０からの出力に基づいて基準電圧Ｖｒｅｆの電位を選択する制御信号を生成する。アンプ１１４は、これらの制御信号および複数の抵抗体１１３により生成された基準電圧Ｖｒｅｆを出力する。
【００２３】
基準設定部１１０は、複数の記憶部２０ｋに格納された制御情報ｒｏｕｔ１を用いて、デコーダ１１２によるデコード結果に基づいてスイッチ１１５により基準電圧Ｖｒｅｆの電位を選択する。基準設定部１１０は、読出部１２ｋからの出力信号の出力レベルを認定するため、該基準電圧Ｖｒｅｆを比較部１２０に出力する。また、基準設定部１１０は、カウンタ１１１の計測結果ｃ＿ｏｕｔを出力する。計測結果ｃ＿ｏｕｔは、コントローラ１５０からの指示に従って選択された第１記憶部２０ｋに格納される。比較部１２０は、基準電圧Ｖｒｅｆと、読出部１２ｋから読み出した信号ｓ＿ｏｕｔとを比較し、その比較結果ｃｏｍｐ＿ｏｕｔをコントローラ１５０に出力する。本実施形態においては、ｓ＿ｏｕｔ≧Ｖｒｅｆのときにｃｏｍｐ＿ｏｕｔ＝Ｈｉとなるように設定している。
【００２４】
増幅部４０は電荷保持部１３ｋからの出力信号ｑ＿ｏｕｔを、第１記憶部２０ｋによって設定される増幅率に従って、増幅して出力する。コントローラ１５０は、実行プログラムに従って、これらの機能ブロックのそれぞれと通信して動作の指示を行う。実行プログラムは、図３に示すようにコントローラ１５０に含まれるプログラムメモリ１５１に格納してもよい。
【００２５】
次に、半導体装置１の各動作を、図４のフローチャートに示す。まず、ステップＳ１００（以下各ステップについて、単に記号のみで示す。）において本実行プログラムは開始される。Ｓ１１０では、タイマー１５２（例えば、コントローラ１５０に含まれる）の値ｔｉｍｅｒを初期化する（ｔｉｍｅｒ＝０）。Ｓ１２０では、図５（Ａ）に示すフローチャート（Ｓ１２０〜Ｓ１２６）に従ったリセット処理がなされる。まず、コントローラ１５０からの指示により、光電変換部１１ｋにおいて蓄積されていた電荷がリセットされ（Ｓ１２１）、この後、電荷の蓄積が開始される。Ｓ１２２では選択するユニットを初期化し、記憶部２０ｋに格納される制御情報も初期化（例えば「３」（Ｓ１２３））され、全てのユニットの記憶部２０ｋに格納される。これとともに、初期化されたタイマー１５２の値（ｔｉｍｅｒ＝０）が第２記憶部３０ｋにそれぞれ格納される（Ｓ１２４、Ｓ１２５、Ｓ１２６）。この初期値の制御情報「３」は、本実施形態のように、コントローラ１５０からの指示により、カウンタ１１１（図１１）の出力ｃ＿ｏｕｔから格納されてもよい。
【００２６】
次にＳ１３０で、タイマー１５２によって経過時間の計測が開始（ｔｉｍｅｒが一定時間ごとに加算）される。Ｓ１４０では、ユニットｋを指定するレジスタ（不図示）の値を初期化する（ｋ＝１）。Ｓ１５０にて、コントローラ１５０は、ｔｉｍｅｒ値を参照し、予め設定されている電荷を蓄積させる時間の上限値Ｅｔｉｍｅ（第２時刻に対応）を超えているか否かを判断する。ｔｉｍｅｒ≧Ｅｔｉｍｅの場合は後述のＳ２２０に進む。ｔｉｍｅｒ＜Ｅｔｉｍｅの場合は次のＳ１６０に進む。Ｓ１６０では、コントローラ１５０からの指示により、ユニットｋについて、読出部１２ｋの出力ｓ＿ｏｕｔと、記憶部２０ｋに格納された制御情報に基づいて基準電圧Ｖｒｅｆと、がそれぞれ比較部１２０に入力される。Ｓ１７０では、比較部１２０において、Ｓ１６０で設定されたｓ＿ｏｕｔとＶｒｅｆを比較する。このとき、比較部１２０の出力ｃｏｍｐ＿ｏｕｔ＝Ｈｉ（ｓ＿ｏｕｔ≧Ｖｒｅｆ）の場合は後述のＳ２２０に進む。ｃｏｍｐ＿ｏｕｔ＝Ｌｏｗ（ｓ＿ｏｕｔ＜Ｖｒｅｆ）の場合は次のＳ１８０に進む。Ｓ１８０にて、コントローラ１５０は、ｔｉｍｅｒ値を参照し、予め設定されている中間判断の時間（中間時間Ｈｔｉｍｅ、第１時刻に対応）に等しいか否かを判断する。Ｈｔｉｍｅは、ｔｉｍｅｒ＝０の時刻以降で、電荷の蓄積の状況を調べるために適切な時刻であればよく、例えば、蓄積動作を強制終了する終了時間Ｅｔｉｍｅの中間の時間でもよい。ｔｉｍｅｒ＝Ｈｔｉｍｅの場合は次のＳ１９０に進む。ｔｉｍｅｒ≠Ｈｔｉｍｅの場合は後述のＳ２００に進む。Ｓ１９０では、コントローラ１５０により、蓄積時間短縮の為にユニットｋの光電変換部１１ｋにおいて、その時点までに蓄積された電荷量にしたがった制御情報が再度設定されて、第１記憶部２０ｋに格納される。この制御情報は、光電変換部１１ｋにおいてどの程度の電荷量が蓄積されているか、コントローラ１５０からの指示に従って基準設定部１１０から出力される基準電圧Ｖｒｅｆ、および比較部１２０の結果によって判断される。
【００２７】
このＳ１９０の動作は、例えば、図５（Ｂ）に示すフローチャートに従ったプログラムよって達成されるが、図６に示す具体的な動作を示すプロット図と合わせて説明する。図６は、横軸がｔｉｍｅｒ、縦軸が光電変換部１１ｋにおいて蓄積された電荷量に応じた出力電位Ｖｑのプロット図である。図６中の鎖線９０ａは被写体が暗い場合を示し、鎖線９１ａは被写体が十分に明るい場合を示す。
【００２８】
鎖線９０ａの場合は、ｔｉｍｅｒ＝ＨｔｉｍｅとなったときにＳ１９０の動作がなされる。Ｓ１９１では、コントローラ１５０からの指示に従って、カウンタ１１１の出力ｃ＿ｏｕｔがリセットされる（ｃ＿ｏｕｔ＝０）。Ｓ１９２では、ｃ＿ｏｕｔの値にしたがった基準電圧Ｖｒｅｆが設定される。このときの基準電圧Ｖｒｅｆは、コントローラ１５０からの指示に従ってセレクタ１６０によってｃ＿ｏｕｔが選択され、設定されている。例えば、ｃ＿ｏｕｔ＝２のときは、基準電圧Ｖｒｅｆは「レベル２」に設定される。Ｓ１９３では、比較部１２０においてＶｑとＶｒｅｆの比較がなされる。比較部１２０の出力ｃｏｍｐ＿ｏｕｔ＝Ｌｏｗ（Ｖｑ＜Ｖｒｅｆ）の場合は後述のＳ１９６に進み、ｃｏｍｐ＿ｏｕｔ＝Ｈｉ（Ｖｑ≧Ｖｒｅｆ）の場合はＳ１９４に進む。Ｓ１９４では、コントローラ１５０によって基準電圧Ｖｒｅｆに「レベル３」が設定されているかどうか（ｃ＿ｏｕｔ＝３かどうか）が判定される。基準電圧Ｖｒｅｆが「レベル３」の場合（ｃ＿ｏｕｔ＝３の場合）は後述のＳ１９６に進む。基準電圧Ｖｒｅｆが「レベル３」でなかった場合（ｃ＿ｏｕｔ≠３の場合）はＳ１９５に進む。Ｓ１９５では、コントローラ１５０からの指示に従って、基準電圧Ｖｒｅｆを１つ上のレベルに設定（ｃ＿ｏｕｔの値に＋１を加算）し、Ｓ１９２に戻る。同様の手順が、Ｓ１９３においてＶｑ≧ＶｒｅｆとなってＳ１９６に進むまで、もしくはＳ１９４において基準電圧Ｖｒｅｆが「レベル３」（ｃ＿ｏｕｔ＝３）となってＳ１９６に進むまで、繰り返される。Ｓ１９６では、Ｓ１９３又はＳ１９４において設定された基準電圧Ｖｒｅｆに従って制御情報が設定される。即ち、このときのｃ＿ｏｕｔの値が、コントローラ１５０からの指示に従って、制御情報として第１記憶部２０ｋに格納される。したがって、鎖線９０ａの場合は、以上のＳ１９０〜Ｓ１９６により、ｃ＿ｏｕｔ＝１が制御情報として第１記憶部２０ｋに格納される。なお第２記憶部３０ｋにはこの時点での時間、すなわち中間判断の時間（Ｈｔｉｍｅ）が同時に格納されるが、蓄積終了時に蓄積終了時の時間が再格納される。
【００２９】
一方で、鎖線９１ａの場合は、ｔｉｍｅｒ＜ＨｔｉｍｅにおいてＶｑが「レベル３」の基準電圧Ｖｒｅｆに到達し、Ｓ１７０の後はＳ２２０に進むため、Ｓ１９０の動作はなされない。これは、先に図４で示したリセット処理（Ｓ１２０）によって、任意の記憶部２０ｋに初期化された制御情報「３」が格納されているため、Ｓ１６０において、基準電圧Ｖｒｅｆにはこの制御情報「３」にしたがった電位「レベル３」が設定されるからである。
【００３０】
次に、図４のＳ２００では、コントローラ１５０によって、全てのユニットｋについてＳ２２０がなされたか否かが判断される。すべてのユニットｋについてＳ２２０が為されている場合は、後述のＳ２５０へ進み、為されていない場合はＳ２１０に進む。Ｓ２１０では、次のユニットｋを指定してＳ１５０の動作に戻る。具体的には、ｋ＜ｎの場合は、その次のユニットｋを指定（ｋの値に＋１を加算）する。ｋ＝ｎの場合は、ｋ＝１にリセットし、その次の時間を指定（例えば、ｔｉｍｅｒの値に＋１を加算）する。
【００３１】
Ｓ２２０では、コントローラ１５０によって、ユニットｋの光電変換部１１ｋにおける電荷の蓄積動作を終了させ、同時に、蓄積された電荷は画素信号ｑ＿ｏｕｔとして電荷保持部１３ｋに一時的に保持される。Ｓ２３０では、Ｓ２２０にて蓄積動作を終了した時のｔｉｍｅｒを参照し、ｔｉｍｅｒ＞０であれば、Ｓ２４０において、ｔｉｍｅｒ値を第２記憶部３０ｋに格納し、その後、Ｓ２００へ進む。また、Ｓ２３０においてｔｉｍｅｒ＝０であれば、Ｓ２４０をスキップして、Ｓ２００に進む。ただし、前述のＳ２１０において、新たなユニットｋとして、既に蓄積動作の終了を行ったユニットが指定される場合があるが、この場合はＳ２２０乃至Ｓ２４０の処理は実施されない。
【００３２】
Ｓ２５０では、全てのユニットｋについてＳ２２０がなされた後にコントローラ１５０によってなされる動作であり、任意の電荷保持部１３ｋから画素信号ｑ＿ｏｕｔが読み出される。Ｓ２６０では、第１記憶部２０ｋに格納された制御情報が読み出され、増幅率が設定される。このとき、このＳ２６０に先立って、Ｓ１９０で設定された制御情報の正当性を確認するために、前記図５（Ｂ）に示すＳ１９０のステップにより再び制御情報を設定しなおすことも可能である（不図示）。Ｓ２７０では、Ｓ２５０において読み出された画素信号ｑ＿ｏｕｔは、Ｓ２６０において設定された増幅率に従って増幅されて出力される。Ｓ２８０で、以上の一連の動作が終了し機能が達成されうる。
【００３３】
以上のように、半導体装置１は、タイマー１５２の値がリセット値（「０」）と等しい場合には、蓄積動作の終了時に、蓄積時間に関する情報を第２記憶部３０ｋに格納する工程を省く。よって、半導体装置１は図２（Ｃ）に示される動作を実行し、焦点検出の精度を向上する。
【００３４】
（第２実施形態）
第２実施形態では、図７乃至図１０を参照しながら、被写体の輝度が低い場合における半導体装置１’の動作について述べる。半導体装置１’は、図１に例示されるように、第１実施形態の構成と同様である。図７は、図２と同様にして、半導体装置１’の動作内容を示している。図７において、「Ｃｈｅｃｋ」処理及び「Ｗｒｉｔｅ」処理は、図２と同じであるが、ここでは、「Ｄｅｔｅｃｔ」処理及び「ＷｒｉｔｅＤ」処理が示されている。
【００３５】
「Ｄｅｔｅｃｔ」処理は、ｔｉｍｅｒ値がＨｔｉｍｅに達したときに、モニタの対象となるべきユニットｋについて、基準電圧Ｖｒｅｆを被写体の輝度に応じた値に変更する処理をいう。具体的には、例えば、被写体の輝度が低い場合において、ｔｉｍｅｒ値がＨｔｉｍｅに達しても蓄積された電荷量に応じた信号が基準電圧Ｖｒｅｆに達しない（蓄積動作が終了していない）場合には、そのユニットｋについて、新たに基準電圧Ｖｒｅｆを設定する。設定される基準電圧Ｖｒｅｆは、例えば、電位Ｖｒｅｆ２（Ｖｒｅｆ２＜Ｖｒｅｆ３）に設定されうる。このようにして、半導体装置１’は、その後の電荷の蓄積に必要な時間を短縮し、輝度に応じた適切な処理を行う。また、Ｖｒｅｆ２は、初期値のＶｒｅｆ３より小さい値とする。「ＷｒｉｔｅＤ」処理は、設定（選択）された基準電圧に関する情報を第１記憶部２０ｋに格納する処理である。また、この処理と同時に、この時点のｔｉｍｅｒ値が第２記憶部３０ｋに格納される。
【００３６】
以下、図７に例示される動作を述べる。ここでは、ユニット２は、ｔｉｍｅｒ値がＨｔｉｍｅに達する前に、蓄積動作が終了されている。ユニット１、３及び４は、被写体の輝度が低く、ｔｉｍｅｒ値がＨｔｉｍｅに達したときに「Ｄｅｔｅｃｔ」処理が為され、新たに基準電圧Ｖｒｅｆが設定されている。そして、その後、それらのセンサ部において、該新たな基準電圧Ｖｒｅｆまで電荷が蓄積されずにｔｉｍｅｒ値がＥｔｉｍｅに達し、蓄積動作が強制終了された場合を示している。
【００３７】
図７（Ａ）は、参考例の動作を示し、ｔｉｍｅｒ値がＥｔｉｍｅに達した時に、ユニット１、３及び４に対して「Ｗｒｉｔｅ」処理が為され、そのときのｔｉｍｅｒ値（Ｅｔｉｍｅ）が第２記憶部３０ｋに格納されている。即ち、各ユニットについて順に為されるモニタを開始するタイミングに遅延をもたらしており、被写体の輝度が低い場合には、参考例の動作を終了する時間を遅延させている。一方、図７（Ｂ）は、本実施形態の動作を示し、Ｅｔｉｍｅに達した時に、ユニット１、３及び４に対して「Ｗｒｉｔｅ」処理が為されず、該参考例よりも蓄積動作が早く終了している。
【００３８】
図８は、半導体装置１’の構成例を示している。なお、図３と説明が重複する部分については割愛する。本実施形態は、第２記憶部３０ｋに格納される値がタイマー１５２のｔｉｍｅｒ値に加えて、コントローラ１５０が制御するタイミングでセレクタ１５３を切り替え、Ｅｔｉｍｅを格納することが可能である点で第１実施形態と異なる。これは、図９に例示されるフローチャートによって実行されうる。ここで、Ｓ１００からＨｔｉｍｅに達するまでの処理は、図４で示したフローチャートと同様である。
【００３９】
Ｓ１８０において、ｔｉｍｅｒ値がＨｔｉｍｅになったときはＳ１９０−２に進む。Ｓ１９０−２の動作は、図１０に例示されるフローチャートに従うプログラムによって為されうる。該Ｓ１９０−２の動作は、次の点で、図５（Ｂ）に例示される動作と異なる。即ち、Ｓ１９６−２において第２記憶部３０ｋに格納する値を、その時点におけるタイマー１５２の値（Ｈｔｉｍｅ）ではなく、コントローラ１５０の制御によってセレクタ１５３を切り替え、Ｅｔｉｍｅを格納しうる。
【００４０】
いずれのユニットｋにおいても蓄積動作が終了することなくｔｉｍｅｒ値がＥｔｉｍｅに達した場合には、Ｓ１５０の判定においてＳ２２０に進み、蓄積動作は強制的に終了される。次に、Ｓ２３０では、ｔｉｍｅｒ値＞０であるため、Ｓ２３５に進む。Ｓ２３５では、ｔｉｍｅｒ値とＥｔｉｍｅとの比較判定が為され、ここで、ｔｉｍｅｒ＜Ｅｔｉｍｅではないので、Ｓ２４０をスキップしてＳ２００に進む。Ｓ２００においては、蓄積動作が終了していないユニットｋが存在する場合は、Ｓ２１０を経てＳ１５０に戻り、次のユニットｋについて同様の処理が為される。このように、ｔｉｍｅｒ値がＥｔｉｍｅに達した場合は、蓄積動作が終了していない全てのユニットｋに対して、Ｓ２４０の記憶部への格納処理を省略して蓄積動作を終了させる。その後、Ｓ２００を経てＳ２５０に進み、後続の処理が為されうる。
【００４１】
以上、半導体装置１’は、ｔｉｍｅｒ値がＨｔｉｍｅとなったときは、Ｅｔｉｍｅを第２記憶部３０ｋに格納する。その後、ｔｉｍｅｒ値がＥｔｉｍｅとなったときは、蓄積動作が終了したユニットｋの各々については、その時点におけるｔｉｍｅｒ値を蓄積時間に関する情報として第２記憶部３０ｋに格納する。一方、蓄積動作が終了していないユニットｋの各々については、第２記憶部３０ｋへの蓄積時間に関する情報を格納する処理を省く。このようにして、半導体装置１’は、図７（Ｂ）に示される動作を実行しうる。ここでは、被写体の輝度が暗い場合の動作について述べたが、本実施形態は、第１実施形態と組み合わせて適用されうる。
【００４２】
以上の２つの実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途、機能、およびその他の仕様の変更が適宜可能であり、他の実施形態によっても実施されうることは言うまでもない。また、センサ部は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサとして構成され、その他の如何なるセンサでもよい。また、上記の各機能ブロックの動作制御は、コンピュータ上で稼動しているＯＳ等が、コントローラと共に、または、コントローラに代わって、その一部または全部を行ってもよい。
【００４３】
また、以上の実施形態の半導体装置は、代表的な応用例として、カメラに用いられる焦点検出装置について述べた。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。カメラは、当該焦点検出装置と、固体撮像装置と、当該固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。この処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、および、このＡ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。焦点検出処理はこの処理部によってなされてもよいし、焦点検出処理を実行する演算部が焦点検出装置に含まれてもよく、適宜変更が可能である。
【図１】
2014023123.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年5月29日(2013.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は、発明者による上記課題の認識を契機として為されたものであり、複数の光電変換手段を順に制御するに際して、各光電変換手段の光電変換素子の蓄積状態のモニタ精度の向上に有利な技術を提供することを目的とする。