(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、第１信号保持部と、入力ノードを備える増幅部と、信号保持部と、前記光電変換部と前記信号保持部との間の電気的経路に設けられた第１転送部と、第２転送部と、第２信号保持部と、前記光電変換部と前記第２信号保持部との間の電気的経路に設けられた第３転送部と、第４転送部とを各々が有し、複数行および複数列に渡って配された複数の組と、
前記複数の組を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記第１転送部による前記光電変換部から前記第１信号保持部への信号の転送の開始と終了のそれぞれを、前記複数の組で同時とし、
前記光電変換部は、第１蓄積期間と、前記第１蓄積期間とは別の期間である第２蓄積期間とのそれぞれにおいて信号を蓄積し、
前記複数の組の各々の前記第１転送部は、前記光電変換部から前記第１信号保持部に、前記第１蓄積期間に対応する信号を転送し、
前記複数の組の各々の前記第３転送部は、前記光電変換部から前記第２信号保持部に、前記第２蓄積期間に対応する信号を転送し、
前記複数の組の各々の前記第１信号保持部は、前記第１信号保持部が対応する組の前記第２転送部を介して、１つの組の前記入力ノードに共通に接続され、
前記複数の組の各々の前記第２信号保持部は、前記第２信号保持部が対応する組の前記第４転送部を介して、１つの組の前記入力ノードに共通に接続されることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第２蓄積期間の長さが、前記第１蓄積期間よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１蓄積期間の長さと、前記第２蓄積期間の長さが等しいことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
１フレームの期間に、複数の前記第１蓄積期間と、複数の前記第２蓄積期間とが含まれることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の組のうちの第１組の前記第１信号保持部は、前記第１組の前記第２転送部を介して、前記第１組の前記入力ノードに接続され、
前記複数の組のうちの第２組の前記第１信号保持部は、前記第２組の前記第２転送部を介して、前記第１組の前記入力ノードに接続され、
前記第１組の前記第２信号保持部は、前記第１組の前記第４転送部を介して、前記第２組の前記入力ノードに接続され、
前記第２組の前記第２信号保持部は、前記第２組の前記第４転送部を介して、前記第２組の前記入力ノードに接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１組の前記増幅部は第１の信号線に信号を出力し、
前記第２組の前記増幅部は第２の信号線に信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数の組のうちの第１組の前記第１信号保持部は、前記第１組の前記第２転送部を介して、前記第１組の前記入力ノードに接続され、
前記複数の組のうちの第２組の前記第１信号保持部は、前記第２組の前記第２転送部を介して、前記第１組の前記入力ノードに接続され、
前記第１組の前記第２信号保持部は、前記第１組の前記第４転送部を介して、前記複数の組のうちの第３組の前記入力ノードに接続され、
前記第３組の前記第２信号保持部は、前記第３組の前記第４転送部を介して、前記第３組の前記入力ノードに接続され、
前記第２組、前記第１組、前記第３組の順に、他の組を間に介さずに配されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第１組の前記第１転送部と、前記第２組の前記第１転送部が、前記制御部に対して同一の信号線に接続され、
前記第１組の前記第３転送部と、前記第３組の前記第３転送部が、前記制御部に対して同一の信号線に接続されることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
行列状に配された複数のユニットセルと、複数のマイクロレンズとを備え、
前記複数のユニットセルの各々が、１つのマイクロレンズと、前記複数の組の１つとを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
行列状に配された複数のユニットセルと、複数のマイクロレンズとを備え、
前記複数のユニットセルの各々が、１つのマイクロレンズと、前記複数の組とを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置が出力する信号を処理することによって、画像を生成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。
【請求項１２】
請求項１０に記載の撮像装置と、
前記撮像装置が出力する信号を処理する信号処理部を有し、
前記信号処理部は、１つのユニットセルの前記複数の組の一方の組の前記光電変換部の信号に対応する信号と、前記１つのユニットセルの前記複数の組の他方の組の前記光電変換部の信号に対応する信号とを用いて、デフォーカス量を検出することを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数行および複数列に渡って配された複数のユニットセルを備える撮像装置が知られている。
【０００３】
複数行のユニットセルで、同時に露光開始と露光終了を電子シャッタで制御するグローバル電子シャッタを行う撮像装置が提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載の撮像装置は、グローバル電子シャッタを行う撮像装置において、画素が、光電変換部と、光電変換部が生成した信号が転送される浮遊拡散容量と、複数の信号保持部とを備える構成が記載されている。
【０００５】
特許文献１の撮像装置によれば、複数の信号保持部の一方と光電変換部との間の電気的経路を高インピーダンスとし、複数の信号保持部の他方と光電変換部との間の電気的経路を低インピーダンスとする。これにより、高インピーダンスの信号保持部には低感度の信号が保持され、低インピーダンスの信号保持部には高感度の信号が保持される。特許文献１の撮像装置では、複数の信号保持部のそれぞれに対応して、１つずつ増幅部が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４６４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、１つの光電変換部に対応して設けられた複数の信号保持部を備える構成において、複数の信号保持部が保持した信号に対応する信号を、画素の外部に出力する増幅部と、複数の信号保持部との接続方法について、検討がなされていなかった。このため、特許文献１には、画素の回路面積の低減に改善の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであり、その一の態様は、光電変換部と、第１信号保持部と、入力ノードを備える増幅部と、信号保持部と、前記光電変換部と前記信号保持部との間の電気的経路に設けられた第１転送部と、第２転送部と、第２信号保持部と、前記光電変換部と前記第２信号保持部との間の電気的経路に設けられた第３転送部と、第４転送部とを各々が有し、複数行および複数列に渡って配された複数の組と、前記複数の組を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記第１転送部による前記光電変換部から前記第１信号保持部への信号の転送の開始と終了のそれぞれを、前記複数の組で同時とし、前記光電変換部は、第１蓄積期間と、前記第１蓄積期間とは別の期間である第２蓄積期間とのそれぞれにおいて信号を蓄積し、前記複数の組の各々の前記第１転送部は、前記光電変換部から前記第１信号保持部に、前記第１蓄積期間に対応する信号を転送し、前記複数の組の各々の前記第３転送部は、前記光電変換部から前記第２信号保持部に、前記第２蓄積期間に対応する信号を転送し、前記複数の組の各々の前記第１信号保持部は、前記第１信号保持部が対応する組の前記第２転送部を介して、１つの組の前記入力ノードに共通に接続され、前記複数の組の各々の前記第２信号保持部は、前記第２信号保持部が対応する組の前記第４転送部を介して、１つの組の前記入力ノードに共通に接続されることを特徴とする撮像装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、複数の信号保持部を備える画素の回路面積を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】撮像装置の構成を示す図
【図２】ユニットセルの構成を示す図
【図３】ユニットセルの動作を示す図
【図４】ユニットセルの動作を示す図
【図５】ユニットセルの動作を示す図
【図６】ユニットセルの動作を示す図
【図７】ユニットセルの構成を示す図
【図８】ユニットセルの構成を示す図
【図９】ユニットセルの構成を示す図
【図１０】ユニットセルのレイアウトを示す図
【図１１】ユニットセルの構成を示す図
【図１２】撮像システムの構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、各実施例を説明する。
【００１２】
以下の説明では、信号にノイズ成分が含まれる例を説明することがある。以下の説明では、この信号に含まれるノイズ成分をＮ成分と表記することがある。また、信号からＮ成分を差し引いた成分をＳ成分と表記することがある。
【００１３】
（実施例１）
（撮像装置の構成）
図１は、本実施例の撮像装置を示した図である。本実施例の撮像装置は、列信号線１０、ユニットセル２０を有する。ユニットセル２０は、セルアレイ１００において、複数行および複数列に渡って配されている。列信号線１０は、ユニットセル２０が配された列に対応して配されている。また、撮像装置は垂直走査回路１０１を有する。１行のユニットセル２０に、垂直走査回路１０１から共通の信号が供給されるように、行単位でユニットセル２０と垂直走査回路１０１とが制御線３０を介して接続されている。垂直走査回路１０１は、ユニットセル２０の蓄積期間を制御する制御部である。
【００１４】
撮像装置は、列回路部１０２、水平走査回路１０３、出力回路１０４を有する。列回路部１０２は、複数の列回路を備えている。複数の列回路の各々は、複数の列信号線１０の１つに対応して配置されている。複数の列回路の各々は、列信号線１０に出力された信号を増幅した信号を、出力回路１０４に出力する。
【００１５】
水平走査回路１０３は、列回路部１０２が備える複数の列回路を順次選択する。これより、複数の列回路の各々が保持した信号が、順次、出力回路１０４に出力される。出力回路１０４は、撮像装置の外部に信号を出力する。出力回路１０４の出力する信号は、撮像装置が出力する信号である。
【００１６】
撮像装置は、制御回路１０５をさらに有する。制御回路１０５は、垂直走査回路１０１、列回路部１０２、水平走査回路１０３のそれぞれに対し、駆動信号を供給する駆動線を介して接続されている。
【００１７】
（ユニットセルの構成）
図２は、ユニットセル２０の構成の詳細を示した図である。本実施例の撮像装置は、ユニットセル２０の一部として、ユニットセル２０Ａ、ユニットセル２０Ｂを有する。なお、以下の明細書では、「ユニットセル２０」の表記は、撮像装置が有するユニットセルのすべてに共通する事項について述べる場合に用いられるものとする。複数のユニットセル２０の各々は、不図示の１つのマイクロレンズを有する。
【００１８】
ユニットセル２０は、１つのフォトダイオード１を有する。フォトダイオード１は、入射光に対応する信号を生成する光電変換部である。フォトダイオード１は、接地配線１９に接続されている。さらにユニットセル２０は、第１転送スイッチ２、第２転送スイッチ４、第３転送スイッチ１２、第４転送スイッチ１４を有する。本実施例の第１転送スイッチ２、第２転送スイッチ４、第３転送スイッチ１２、第４転送スイッチ１４はそれぞれ、第１転送部、第２転送部、第３転送部、第４転送部である。さらにユニットセル２０は、第１容量素子３、第２容量素子１３を有する。ここでは、第１容量素子３の容量値と、第２容量素子１３の容量値は等しい。第１容量素子３は、フォトダイオード１が蓄積した信号を保持する第１信号保持部である。第２容量素子１３は、フォトダイオード１が蓄積した信号を保持する第２信号保持部である。本実施例では、１つのユニットセル２０が、光電変換部、第１転送部、第２転送部、第３転送部、第４転送部、第１信号保持部、第２信号保持部、増幅部を有する１つの組である。
【００１９】
フォトダイオード１と第１容量素子３とは、第１転送スイッチ２を介して電気的に接続されている。また、フォトダイオード１と第２容量素子１３とは、第３転送スイッチ１２を介して電気的に接続されている。
【００２０】
ユニットセル２０Ａは、浮遊拡散容量ＦＤ１１、増幅部３７、選択スイッチ３８を有する。増幅部３７の入力ノード３５には、浮遊拡散容量ＦＤ１１が接続されている。
【００２１】
ユニットセル２０Ｂは、浮遊拡散容量ＦＤ２１、増幅部４７、選択スイッチ４８を有する。増幅部４７の入力ノード４５には、浮遊拡散容量ＦＤ２１が接続されている。
【００２２】
浮遊拡散容量ＦＤ１１の容量値と、浮遊拡散容量ＦＤ２１の容量値は等しい。浮遊拡散容量ＦＤ１１、浮遊拡散容量ＦＤ２１のそれぞれは、シリコン半導体層に不純物を拡散することによって形成された浮遊拡散部である。
【００２３】
ユニットセル２０Ａの入力ノード３５には、ユニットセル２０Ａ、２０Ｂのそれぞれの第２転送スイッチ４が接続されている。また、ユニットセル２０Ｂの入力ノード４５には、ユニットセル２０Ａ、２０Ｂのそれぞれの第４転送スイッチ１４が接続されている。
【００２４】
増幅部３７と列信号線１０とは、選択スイッチ３８を介して電気的に接続されている。また、増幅部４７と列信号線１０とは、選択スイッチ４８を介して電気的に接続されている。増幅部３７と増幅部４７には、ともに電源電圧１１が供給される。
【００２５】
列信号線１０には、不図示の電流源が電気的に接続されている。選択スイッチ３８がオン状態にある場合、増幅部３７は、電源電圧１１と、列信号線１０に電気的に接続された電流源とでソースフォロワ回路を構成する。選択スイッチ４８がオン状態にある場合、増幅部４７は、電源電圧１１と、列信号線１０に電気的に接続された電流源とでソースフォロワ回路を構成する。図２では、列信号線１０に出力される信号を、信号Ｖｏｕｔ（ｐ）と表記している。末尾に付す（ｐ）は、列番号を示している。
【００２６】
また、ユニットセル２０は、リセットスイッチ６を有する。リセットスイッチ６には電源電圧１１が供給される。ユニットセル２０Ａのリセットスイッチ６は、入力ノード３５に接続されている。ユニットセル２０Ｂのリセットスイッチ１６は、入力ノード４５に接続されている。
【００２７】
また、ユニットセル２０は、ＰＤリセットスイッチ９をさらに有する。ＰＤリセットスイッチ９には、電源電圧１１が供給されている。
【００２８】
第１ユニットセル（ユニットセル２０Ａ）の第２転送部（第２転送スイッチ４）と、第２ユニットセル（ユニットセル２０Ｂ）の第２転送部（第２転送スイッチ４）と、第１ユニットセルの入力ノード（入力ノード３５）とが接続されている。また、第１ユニットセル（ユニットセル２０Ａ）の第４転送部（第４転送スイッチ１４）と、第２ユニットセル（ユニットセル２０Ｂ）の第４転送部（第４転送スイッチ１４）と、第２ユニットセルの入力ノード（入力ノード４５）とが接続されている。
【００２９】
図１に示したように、ユニットセル２０と、垂直走査回路１０１とは制御線３０を介して電気的に接続されている。第１転送スイッチ２のゲートには、信号ｐＧＳ１（ｍ）が入力される。以下、ユニットセル２０に入力される信号の末尾に付す（ｍ）は、ｍ行目のユニットセル２０に入力される信号であることを指す。また、複数行のユニットセル２０に入力される信号を纏めて表記する場合には、（ｍ）を省略して表記する。
【００３０】
第２転送スイッチ４のゲートには、信号ｐＴＸ（ｍ）が入力される。第３転送スイッチ１２のゲートには、信号ｐＧＳ２（ｍ）が入力される。第４転送スイッチ１４のゲートには、信号ｐＴＸ２（ｍ）が入力される。
【００３１】
ＰＤリセットスイッチ９のゲートには、信号ｐＯＦＤ（ｍ）が入力される。
【００３２】
複数行のユニットセル２０のそれぞれに入力される信号ｐＧＳ１は、同じタイミングにアクティブレベルとなり、同じタイミングでノンアクティブレベルとなる。また、複数行のユニットセル２０のそれぞれに入力される信号ｐＧＳ２は、同じタイミングにアクティブレベルとなり、同じタイミングでノンアクティブレベルとなる。また、複数行のユニットセル２０のそれぞれに入力される信号ｐＯＦＤは、同じタイミングにアクティブレベルとなり、同じタイミングでノンアクティブレベルとなる。これにより、本実施例の撮像装置は、フォトダイオード１の信号蓄積開始タイミングおよび信号蓄積終了タイミングのそれぞれが全てのユニットセル２０で揃ったグローバル電子シャッタ動作を行う。
【００３３】
ユニットセル２０Ａのリセットスイッチ６のゲートには、信号ｐＲＥＳ１（ｍ）が入力される。ユニットセル２０Ｂリセットスイッチ１６のゲートには、信号ｐＲＥＳ１（ｍ＋１）が入力される。
【００３４】
選択スイッチ３８のゲートには、信号ｐＳＥＬ１（ｍ）が入力される。選択スイッチ４８のゲートには、信号ｐＳＥＬ１（ｍ＋１）が入力される。
【００３５】
（撮像装置の動作）
次に、図３および図４を参照しながら、図１、図２に示した撮像装置の動作を説明する。
【００３６】
図３、図４は、第ｎフレーム、第ｎ＋１フレームにおける撮像装置の動作を示している。図３に示した時刻は、図４に示した時刻と対応している。１フレームの期間は、所定の行のユニットセル２０からの信号の読み出しが開始してから、次に当該所定の行のユニットセル２０からの信号の読み出しが開始されるまでの期間である。また、１フレーム期間は、垂直走査回路１０１に垂直走査を開始させる垂直同期信号がアクティブレベルとなってから、次に再びアクティブレベルとなるまでの期間とすることもできる。
【００３７】
図４を参照する。図４に示した信号では、信号のＨｉｇｈレベルが、当該信号が入力されるスイッチがオン状態となるアクティブレベルである。一方、Ｌｏｗレベルが、当該信号が入力されるスイッチがオフ状態となるノンアクティブレベルである。
【００３８】
時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの期間、垂直走査回路１０１は、全ての行のユニットセル２０に供給する信号ｐＯＦＤをアクティブレベルとする。これにより、フォトダイオード１で生成された信号が、電源電圧１１によってフォトダイオード１から排出されている。
【００３９】
時刻Ｔ１に、垂直走査回路１０１は、全ての行のユニットセル２０に供給する信号ｐＯＦＤをノンアクティブレベルとする。これにより、全てのユニットセル２０のフォトダイオード１が、信号の蓄積を同時に開始する電子シャッタ動作が行われる。
【００４０】
時刻Ｔ２に、垂直走査回路１０１は、全ての行のユニットセル２０に供給する信号ｐＧＳ１をアクティブレベルとする。そして時刻Ｔ３に、垂直走査回路１０１は、信号ｐＧＳ１をノンアクティブレベルとする。これにより、全てのユニットセル２０の第１容量素子３が、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間にフォトダイオード１が蓄積した信号を同時に保持する、グローバル転送動作が行われる。この時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間は、フォトダイオード１が信号を蓄積する第１蓄積期間である。
【００４１】
その後、垂直走査回路１０１は、信号ＰＳＥＬ１（ｍ）をアクティブレベルとし、ｍ行目の選択スイッチ３８をオン状態とする。そして、垂直走査回路１０１は、信号ｐＲＥＳ１（ｍ）をアクティブレベルとした後、ノンアクティブレベルとして、入力ノード３５の電位をリセットする。そして、垂直走査回路１０１は、信号ｐＴＸ１（ｍ）をアクティブレベルとした後、ノンアクティブレベルとする。これにより、浮遊拡散容量ＦＤ１１には、ユニットセル２０Ａの第１容量素子３が保持していた信号が転送される。よって、増幅部３７は、選択スイッチ３８を介して、列信号線１０に、第１蓄積期間にユニットセル２０Ａのフォトダイオード１が蓄積した信号に基づく信号を出力する。
【００４２】
次に、垂直走査回路１０１は、信号ｐＲＥＳ１（ｍ）を再びアクティブレベルとして、入力ノード３５の電位をリセットする。そして、垂直走査回路１０１は、信号ｐＲＥＳ１（ｍ）をノンアクティブレベルとして、入力ノード３５のリセットを解除する。そして垂直走査回路１０１は、信号ｐＴＸ１（ｍ＋１）をアクティブレベルにした後、ノンアクティブレベルにする。これにより、浮遊拡散容量ＦＤ１１には、ユニットセル２０Ｂの第１容量素子３が保持していた信号が転送される。よって、増幅部３７は、選択スイッチ３８を介して、列信号線１０に、第１蓄積期間にユニットセル２０Ｂのフォトダイオード１が蓄積した信号に基づく信号を出力する。
【００４３】
その後、垂直走査回路１０１は、ｍ＋２行目、ｍ＋３行目（不図示）のユニットセル２０に対して、ｍ行目、ｍ＋１行目のそれぞれのユニットセル２０と同じ動作を行う。このように、垂直走査回路１０１は、各行のユニットセル２０の、第１蓄積期間に対応する信号である第１光信号を順次、列信号線１０に読み出す。
【００４４】
時刻Ｔ４に、垂直走査回路１０１は、全ての行のユニットセル２０に供給する信号ｐＧＳ２をアクティブレベルとする。そして時刻Ｔ５に、垂直走査回路１０１は、信号ｐＧＳ２をノンアクティブレベルとする。これにより、全てのユニットセル２０の第２容量素子１３が、時刻Ｔ３から時刻Ｔ５までの期間にフォトダイオード１が蓄積した信号を同時に保持する、グローバル転送動作が行われる。この時刻Ｔ３から時刻Ｔ５までの期間は、フォトダイオード１が信号を蓄積する第２蓄積期間である。第２蓄積期間は、第１蓄積期間よりも長い期間である。また、第１蓄積期間と第２蓄積期間とは、重複している期間は全くない。
【００４５】
その後、垂直走査回路１０１は、信号ＰＳＥＬ１（ｍ＋１）をアクティブレベルとし、ｍ＋１行目の選択スイッチ４８をオン状態とする。そして、垂直走査回路１０１は、信号ｐＲＥＳ１（ｍ＋１）をアクティブレベルとした後、ノンアクティブレベルとして、入力ノード４５の電位をリセットする。そして、垂直走査回路１０１は、信号ｐＴＸ２（ｍ）をアクティブレベルとした後、ノンアクティブレベルとする。これにより、浮遊拡散容量ＦＤ２１には、ユニットセル２０Ａの第２容量素子１３が保持していた信号が転送される。よって、増幅部４７は、選択スイッチ４８を介して、列信号線１０に、第２蓄積期間にユニットセル２０Ａのフォトダイオード１が蓄積した信号に基づく信号を出力する。
【００４６】
次に、垂直走査回路１０１は、信号ｐＲＥＳ１（ｍ＋１）を再びアクティブレベルとして、入力ノード４５の電位をリセットする。そして、垂直走査回路１０１は、信号ｐＲＥＳ１（ｍ＋１）をノンアクティブレベルとして、入力ノード４５のリセットを解除する。そして垂直走査回路１０１は、信号ｐＴＸ２（ｍ＋１）をアクティブレベルにした後、ノンアクティブレベルにする。これにより、浮遊拡散容量ＦＤ２１には、ユニットセル２０Ｂの第２容量素子１３が保持していた信号が転送される。よって、増幅部４７は、選択スイッチ４８を介して、列信号線１０に、第２蓄積期間にユニットセル２０Ｂのフォトダイオード１が蓄積した信号に基づく信号を出力する。
【００４７】
その後、垂直走査回路１０１は、ｍ＋２行目、ｍ＋３行目（不図示）のユニットセル２０に対して、ｍ行目、ｍ＋１行目のそれぞれのユニットセル２０と同じ動作を行う。このように、垂直走査回路１０１は、各行のユニットセル２０の、第２蓄積期間に対応する信号である第２光信号を順次、列信号線１０に読み出す。
【００４８】
なお、垂直走査回路１０１は、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの期間、全ての行のユニットセル２０に供給する信号ｐＯＦＤを再びアクティブレベルとする。これにより、先の時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの動作と同じく、全てのユニットセル２０のフォトダイオード１の信号がリセットされている。
【００４９】
以降、本実施例の撮像装置は、第ｎ＋１フレームにおいても、第ｎフレームと同じ動作を繰り返す。
【００５０】
（本実施例の効果）
次に本実施例の撮像装置の効果について説明する。本実施例では、第２蓄積期間を、第１蓄積期間よりも長くしている。たとえば、第２蓄積期間を、第１蓄積期間の１０倍の長さとする。
【００５１】
ダイナミックレンジ（ＤＲ）は以下の式で定義される。
ダイナミックレンジ＝２０＊Ｌｏｇ（Ｓ／Ｎ）
【００５２】
なお、本明細書では、「＊」の記号は、乗算を意味する。また、単にＬｏｇと記載した場合の底数は１０である。
【００５３】
第２蓄積期間に対応する信号と第１蓄積期間に対応する信号とのそれぞれを用いて１枚の画像を生成した場合のダイナミックレンジは、第１蓄積期間に対応する信号のみを用いて１枚の画像を生成した場合に対して、２０ｄＢ増加する。第１容量素子３が保持した信号は、第２容量素子１３が保持した信号の１０分の１の感度で生成した信号に相当する。したがって、第１容量素子３が保持した信号では飽和していても、第２容量素子１３が保持した信号は、飽和せずに読み出すことができる。このことからわかるように、本実施例の撮像装置では、ダイナミックレンジが高輝度側に２０ｄＢ、増加する。
【００５４】
また、本実施例の撮像装置では、複数のユニットセルの各々の、第１蓄積期間に対応する信号を保持する第１容量素子３同士が、共通の入力ノードに接続される。これにより、複数のユニットセルの各々の、第１蓄積期間に対応する信号を保持する第１容量素子３が、別々の入力ノードに接続される場合に対して、増幅部の回路面積を低減することができる。
【００５５】
また、本実施例の撮像装置では、複数のユニットセルの各々の、第２蓄積期間に対応する信号を保持する第２容量素子１３同士が、共通の入力ノードに接続される。これにより、複数のユニットセルの各々の、第２蓄積期間に対応する信号を保持する第１容量素子３が、別々の入力ノードに接続される場合に対して、増幅部の回路面積を低減することができる。
【００５６】
実施例１では、第１容量素子３と第２容量素子１３のそれぞれが保持する信号は、蓄積期間の長さが異なる信号である。このように、第１容量素子３と第２容量素子１３が保持する信号が対応する蓄積期間の長さを異ならせることによって、実施例１の撮像装置はダイナミックレンジを拡大するという高機能化を実現している。
【００５７】
また、実施例１の撮像装置は、複数のユニットセル２０で、第１容量素子３同士が共通の入力ノードに接続されている。これにより、浮遊拡散容量ＦＤ１１を用いて、複数のユニットセル２０の各々の第１容量素子３が保持した信号同士を加算することができる。また、複数のユニットセル２０で、第２容量素子１３同士が共通の入力ノードに接続されている。これにより、浮遊拡散容量ＦＤ２１を用いて、複数のユニットセル２０の各々の第２容量素子１３が保持した信号同士を加算することができる。
【００５８】
これにより、実施例１の撮像装置では、垂直走査期間を短縮しながら、蓄積期間の長さが同じ信号同士を加算した信号を読み出すことができる。
【００５９】
（実施例１の変形例）
実施例１の変形例を、図５、図６を用いて説明する。この変形例では、撮像装置は、蓄積期間、１フレームの期間に繰り返す動作を行う。つまり、第１蓄積期間と第２蓄積期間のそれぞれが、１フレームの期間に繰り返されている。
【００６０】
図５において、時刻Ｔ０に、第ｎフレームの電荷蓄積を開始する。フォトダイオード１は、時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの期間、信号を蓄積する。この信号を信号ＰＤ１（ｎ）と表記する。時刻Ｔ２に、第１容量素子３は、フォトダイオード１が蓄積した信号ＰＤ１（ｎ）を保持する。時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までのフォトダイオード１が信号を蓄積する期間は、第１蓄積期間である。
【００６１】
フォトダイオード１は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４までの期間、信号を蓄積する。この信号を信号ＰＤ２（ｎ）と表記する。この時刻Ｔ２から時刻Ｔ４までの期間もまた、フォトダイオード１が電荷を蓄積する第１蓄積期間である。第１容量素子３は、時刻Ｔ４に、フォトダイオード１が蓄積した信号ＰＤ２（ｎ）と、すでに第１容量素子３が保持していた信号ＰＤ１（ｎ）とを加算した信号である、信号ＰＤ１＋２（ｎ）を保持する。第１容量素子３は、時刻Ｔ１０まで、この信号ＰＤ１＋２（ｎ）を保持する。つまり、第１容量素子３は、２つの第１蓄積期間に対応する信号を保持する。
【００６２】
時刻Ｔ４以降、垂直走査回路１０１は、行列状に配された複数のユニットセル２０から行単位で、信号ＰＤ１＋２（ｎ）に対応する信号を読み出す。
【００６３】
フォトダイオード１は、時刻Ｔ６から時刻Ｔ８までの期間、信号を蓄積する。この信号を信号ＰＤ３（ｎ）と表記する。時刻Ｔ８に、第２容量素子１３は、フォトダイオード１が蓄積した信号ＰＤ３（ｎ）を保持する。フォトダイオード１が信号を蓄積する時刻Ｔ６から時刻Ｔ８までの期間は、第２蓄積期間である。
【００６４】
フォトダイオード１は、時刻Ｔ８から時刻Ｔ１０までの期間、信号を蓄積する。この信号を信号ＰＤ４（ｎ）と表記する。この時刻Ｔ８から時刻Ｔ１０までの期間もまた、フォトダイオード１が電荷を蓄積する第２蓄積期間である。第２容量素子１３は、時刻Ｔ１０に、フォトダイオード１が蓄積した信号ＰＤ４（ｎ）と、すでに第２容量素子１３が保持していた信号ＰＤ３（ｎ）とを加算した信号である、信号ＰＤ３＋４（ｎ）を保持する。第２容量素子１３は、時刻Ｔ１４まで、この信号ＰＤ３＋４（ｎ）を保持する。つまり、第２容量素子１３は、２つの第２蓄積期間に対応する信号を保持する。
【００６５】
時刻Ｔ８以降、垂直走査回路１０１は、行列状に配された複数のユニットセル２０から行単位で、信号ＰＤ３＋４（ｎ）に対応する信号を読み出す。
【００６６】
第ｎフレームに続く第ｎ＋１フレームの動作もまた、第ｎフレームの動作と同じである。
【００６７】
図６は、図５に示した動作の詳細を示した図である。図６に示した各時刻は、図５に示した各時刻と対応している。
【００６８】
ここでは、図４に示した動作と異なる点を中心に説明する。図６の動作では信号ｐＯＦＤが不図示であるが、全ての行の信号ｐＯＦＤはノンアクティブレベルとしている。
【００６９】
垂直走査回路１０１は、全ての行の信号ｐＧＳ１を時刻Ｔ１にアクティブレベルとし、時刻Ｔ２にノンアクティブレベルとする。これにより、第１容量素子３に、時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの期間にフォトダイオード１が蓄積した信号である信号ＰＤ１（ｎ）が転送される。
【００７０】
また、垂直走査回路１０１は、全ての行の信号ｐＧＳ１を時刻Ｔ３にアクティブレベルとし、時刻Ｔ４にノンアクティブレベルとする。これにより、第１容量素子３に、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの期間にフォトダイオード１が蓄積した信号である信号ＰＤ２（ｎ）が転送される。既に第１容量素子３には、時刻Ｔ２にフォトダイオード１から転送された信号ＰＤ１（ｎ）を保持している。したがって、第１容量素子３は、信号ＰＤ１（ｎ）と信号ＰＤ２（ｎ）とを加算した信号である信号ＰＤ１＋２（ｎ）の信号を保持する。
【００７１】
その後、垂直走査回路１０１は、信号ＰＳＥＬ１（ｍ）をアクティブレベルする。そして垂直走査回路１０１は、信号ＰＲＥＳ１（ｍ）をアクティブレベルとした後、ノンアクティブレベルとする。そして、信号ＰＴＸ１（ｍ）をアクティブレベルとした後、ノンアクティブレベルとする。これにより、増幅部３７は、信号ＰＤ１＋２（ｎ）に対応する信号を、列信号線１０に出力する。
【００７２】
垂直走査回路１０１は、全ての行の信号ｐＧＳ２を時刻Ｔ５にアクティブレベルとし、時刻Ｔ６にノンアクティブレベルとする。これにより、第２容量素子１３に、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの期間にフォトダイオード１が蓄積した信号である信号ＰＤ３（ｎ）が転送される。
【００７３】
また、垂直走査回路１０１は、全ての行の信号ｐＧＳ２を時刻Ｔ７にアクティブレベルとし、時刻Ｔ８にノンアクティブレベルとする。これにより、第２容量素子１３に、時刻Ｔ７から時刻Ｔ８までの期間にフォトダイオード１が蓄積した信号である信号ＰＤ４（ｎ）が転送される。既に第２容量素子１３には、時刻Ｔ５にフォトダイオード１から転送された信号ＰＤ３（ｎ）を保持している。したがって、第２容量素子１３は、信号ＰＤ３（ｎ）と信号ＰＤ４（ｎ）とを加算した信号である信号ＰＤ３＋４（ｎ）の信号を保持する。
【００７４】
その後、垂直走査回路１０１は、信号ＰＳＥＬ１（ｍ＋１）をアクティブレベルする。そして垂直走査回路１０１は、信号ＰＲＥＳ１（ｍ＋１）をアクティブレベルとした後、ノンアクティブレベルとする。そして、信号ＰＴＸ１（ｍ＋１）をアクティブレベルとした後、ノンアクティブレベルとする。これにより、増幅部４７は、信号ＰＤ３＋４（ｎ）に対応する信号を、列信号線１０に出力する。
【００７５】
このように、変形例の撮像装置もまた、第ｎフレームにフォトダイオード１が蓄積した信号を、読み出すことができる。
【００７６】
（変形例の効果）
変形例の効果を説明する。変形例では、信号ＰＤ１（ｎ）、信号ＰＤ２（ｎ）を第１容量素子３が保持し、信号ＰＤ３（ｎ）、信号ＰＤ４（ｎ）を第２容量素子１３が保持する。このため、フォトダイオード１が１フレームの期間において異なるタイミングに蓄積した信号を読み出すことができる。よって、１フレームの期間において異なるタイミングに蓄積した信号を用いて、例えば、動体検出を行うことができる。
【００７７】
変形例では、第１容量素子３と第２容量素子１３のそれぞれが保持する信号は、蓄積期間のタイミングが異なる信号である。このように、第１容量素子３と第２容量素子１３が保持する信号が対応する蓄積期間のタイミングを異ならせることによって、変形例の撮像装置は、例えば、動体検出を行うことができるという高機能化を実現している。
【００７８】
また、変形例の撮像装置もまた、実施例１の撮像装置と同じく、複数のユニットセル２０で、第１容量素子３同士が共通の入力ノードに接続されている。これにより、浮遊拡散容量ＦＤ１１を用いて、複数のユニットセル２０の各々の第１容量素子３が保持した信号同士を加算することができる。また、複数のユニットセル２０で、第２容量素子１３同士が共通の入力ノードに接続されている。これにより、浮遊拡散容量ＦＤ２１を用いて、複数のユニットセル２０の各々の第２容量素子１３が保持した信号同士を加算することができる。
【００７９】
これにより、変形例の撮像装置では、垂直走査期間を短縮しながら、蓄積期間のタイミングが同じ信号同士を加算した信号を読み出すことができる。
【００８０】
なお、この変形例では、１フレームの期間に２つの第１蓄積期間と２つの第２蓄積期間とを備えていたが、この例に限定されるものではない。１フレームの期間に、さらに多くの第１蓄積期間および第２蓄積期間を設けるようにしても良い。この場合には、変形例の撮像装置は、動体をより高精度に検出しやすくできる効果を有する。
【００８１】
なお、実施例１と変形例とを組み合わせても良い。つまり、第１蓄積期間と第２蓄積期間とで長さを異ならせ、その第１蓄積期間と第２蓄積期間のそれぞれが、１フレームの期間に複数ずつ設けられるようにしても良い。
【００８２】
なお、本実施例において、電子シャッタ動作とグローバル転送動作のそれぞれにおける同時性は、実用上問題のない程度であればよい。全てのユニットセル２０を完全に同時に駆動すると、駆動するドライバーに大きな負荷がかかる。この負荷を軽減するように、電子シャッタ動作、グローバル転送動作のそれぞれにおいて、複数のユニットセル２０の間で小さな時間差を設ける構成としてもよい。このような場合であっても、電子シャッタ動作とグローバル転送動作のそれぞれは、実質的に「同時」の関係の範疇にある。
【００８３】
（実施例２）
本実施例の撮像装置について、実施例１と異なる点を中心に説明する。
【００８４】
図７は、本実施例の撮像装置のユニットセル２０の構成を示した図である。
【００８５】
実施例１の撮像装置のユニットセル２０Ａ、２０Ｂでは、ユニットセル２０Ｂの第２転送スイッチ４が、ユニットセル２０Ａの入力ノード３５に配線（第１配線）を介して接続されていた。また、ユニットセル２０Ａの第４転送スイッチ１４が、ユニットセル２０Ｂの入力ノード４５に配線（第２配線）を介して接続されていた。この接続関係の場合、ユニットセル２０Ａとユニットセル２０Ｂとで、第１配線と第２配線とが並走する箇所が存在する。このレイアウトの場合、並走する第１配線と第２配線とによって存在する寄生容量による、入力ノードに転送される信号の信号精度の低下が生じる場合がある。また、寄生容量の容量値を下げるために、第１配線と第２配線との距離を離すように配置すれば、ユニットセルの回路面積が増加する。
【００８６】
本実施例の撮像装置はユニットセル２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅを有する。ユニットセル２０Ｃは、浮遊拡散容量ＦＤ３１、入力ノード５５、増幅部５７、選択スイッチ５８を有する。
【００８７】
ユニットセル２０Ｄは、浮遊拡散容量ＦＤ４１、入力ノード６５、増幅部６７、選択スイッチ６８を有する。
【００８８】
ユニットセル２０Ｅは、浮遊拡散容量ＦＤ５１、入力ノード７５、増幅部７７、選択スイッチ７８を有する。
【００８９】
浮遊拡散容量ＦＤ３１、ＦＤ５１の容量値は等しい。また、浮遊拡散容量ＦＤ４１の容量値は、浮遊拡散容量ＦＤ３１、ＦＤ５１よりも大きい。
【００９０】
ユニットセル２０Ｃの第２転送スイッチ４は、ユニットセル２０Ｄの入力ノード６５に接続されている。ユニットセル２０Ｄの第４転送スイッチ１４は、ユニットセル２０Ｅの入力ノード７５に接続されている。
【００９１】
つまり、複数のユニットセル２０のうちの一部の１つのユニットセルである第１ユニットセルとしてユニットセル２０Ｄがある。また、複数のユニットセル２０のうちの他の一部の１つのユニットセルである第２ユニットセルとしてユニットセル２０Ｃがある。また、複数のユニットセル２０のうちの他の一部の１つのユニットセルである第３ユニットセルとしてユニットセル２０Ｅがある。その第１ユニットセルの第２転送部である第２転送スイッチ４と、第２ユニットセルの第２転送部である第２転送スイッチ４とが、第１ユニットセルの入力ノードである入力ノード６５に接続されている。また、第１ユニットセルの第４転送部である第４転送スイッチ１４と、第３ユニットセルの第４転送部である第４転送スイッチ１４とが、第３ユニットセルの入力ノードである入力ノード７５に接続されている。そして、第２ユニットセル、第１ユニットセル、第３ユニットセルの順に、他のユニットセルを間に介さずに配されている。
【００９２】
この構成により、複数のユニットセルの一方のユニットセルの転送スイッチと、他方のユニットセルの入力ノードとを接続する配線同士が並走しないように構成することができる。これにより、実施例５の撮像装置では存在していた、第１配線と第２配線とが並走することによって生じていた寄生容量を、低減することができる。これにより、本実施例の撮像装置は、入力ノードに転送される信号の信号精度の低下を生じにくくすることができる。
【００９３】
（実施例３）
本実施例の撮像装置について、実施例２と異なる点を中心に説明する。
【００９４】
図８は本実施例のユニットセル２０の構成を示した図である。本実施例の撮像装置は、列信号線１０が、１列のユニットセル２０に対し複数配置されている点が、実施例２の撮像装置と異なる。
【００９５】
本実施例の撮像装置は、ユニットセル２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈが１列に配置されている。この１列のユニットセル２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈに対し、列信号線１０−１、１０−２が配置されている。
【００９６】
列信号線１０−１には、奇数行のユニットセル２０Ｆ、２０Ｈの選択スイッチ４８が接続されている。一方、列信号線１０−２には、偶数行のユニットセル２０Ｇの選択スイッチ３８が接続されている。
【００９７】
列信号線１０−１には、第２容量素子１３が保持した信号に対応する信号Ｖｏｕｔ１（ｐ）が出力される。また、列信号線１０−２には、第１容量素子３が保持した信号に対応する信号Ｖｏｕｔ２（ｐ）が出力される。つまり、１つの列信号線１０−１に出力される複数行のユニットセル２０の各々の信号は、同一の第２蓄積期間に対応する信号である。したがって、図１で述べた列回路部１０２は、１つの列信号線１０−１に複数行のユニットセル２０の各々から出力された第２蓄積期間に対応する信号同士を加算することができる。同じく、１つの列信号線１０−２に出力される複数行のユニットセル２０の各々の信号は、同一の第１蓄積期間に対応する信号である。したがって、図１で述べた列回路部１０２は、１つの列信号線１０−２に複数行のユニットセル２０の各々から出力された第１蓄積期間に対応する信号同士を加算することができる。
【００９８】
また、本実施例の撮像装置は、１列のユニットセル２０に対し、複数の列信号線を備えることにより、奇数行のユニットセル２０と偶数行のユニットセル２０の信号の読み出しを並行することができる。これにより、垂直走査期間を実施例１の撮像装置に対して短縮することができる。
【００９９】
（実施例４）
本実施例の撮像装置について、実施例１と異なる点を中心に説明する。本実施例の撮像装置は、第１ユニットセルと第２ユニットセルの各々の第１転送スイッチ２のゲート同士が、同一の制御線に接続されている。また、本実施例の撮像装置は、第２ユニットセルと第３ユニットセルの各々の第３転送スイッチ１２のゲート同士が、同一の制御線に接続されている。
【０１００】
図９は、本実施例の撮像装置のユニットセル２０の構成を示した図である。本実施例の撮像装置は、ユニットセル２０Ｉ、２０Ｊ、２０Ｋを有する。ユニットセルＩは入力ノード１５を有する。ユニットセルＪは入力ノード５を備える。ユニットセル２０Ｋは入力ノード１５を備える。
【０１０１】
ユニットセル２０Ｉとユニットセル２０Ｊの各々の第１転送スイッチ２のゲート同士が、信号ｐＧＳ１を伝送する同一の制御線に接続されている。
【０１０２】
ユニットセル２０Ｊとユニットセル２０Ｋの各々の第３転送スイッチ１２のゲート同士が、信号ｐＧＳ２を伝送する同一の制御線に接続されている。
【０１０３】
図９のユニットセル２０Ｉ、２０Ｊ、２０Ｋの動作は、実施例１で述べた図４の動作と同じとすることができる。
【０１０４】
図１０は、図９に示したユニットセル２０のレイアウト図である。図１０で付している符号は、図９で付している符号と対応している。
【０１０５】
本実施例の撮像装置は、第１ユニットセルと第２ユニットセルの各々の第１転送スイッチ２のゲート同士が、同一の制御線に接続されている。また、本実施例の撮像装置は、第２ユニットセルと第３ユニットセルの各々の第３転送スイッチ１２のゲート同士が、同一の制御線に接続されている。これにより、本実施例の撮像装置は、信号ｐＧＳ１、信号ｐＧＳ２を伝送する制御線の本数を、実施例１の撮像装置に比べて減らすことができる効果を有する。
【０１０６】
（実施例５）
本実施例の撮像装置について、実施例１と異なる点を中心に説明する。
【０１０７】
図１１は、本実施例の撮像装置のユニットセル２０の構成を示した図である。本実施例の撮像装置はユニットセル２０Ｌ、２０Ｍ、２０Ｎを有する。ユニットセル２０Ｌ、２０Ｍ、２０Ｎのそれぞれは複数のフォトダイオード１ａ、１ｂを有する。さらに、ユニットセル２０Ｌ、２０Ｍ、２０Ｎのそれぞれは第１転送スイッチ２ａ、２ｂを有する。また、ユニットセル２０Ｌ、２０Ｍ、２０Ｎのそれぞれは第２転送スイッチ４ａ、４ｂを有する。ユニットセル２０Ｌ、２０Ｍ、２０Ｎのそれぞれは第３転送スイッチ１２ａ、１２ｂを有する。ユニットセル２０Ｌ、２０Ｍ、２０Ｎのそれぞれは第４転送スイッチ１４ａ、１４ｂを有する。また、ユニットセル２０Ｌ、２０Ｍ、２０Ｎのそれぞれは第１容量素子３ａ、３ｂを有する。また、ユニットセル２０Ｌ、２０Ｍ、２０Ｎのそれぞれは第２容量素子１３ａ、１３ｂを有する。また、ユニットセル２０Ｌ、２０Ｍ、２０Ｎのそれぞれは入力ノード８５を有する増幅部８７と、入力ノード９５を有する増幅部９７とを有する。また、また、ユニットセル２０Ｌ、２０Ｍ、２０Ｎのそれぞれは選択スイッチ８８、９８を有する。
【０１０８】
本実施例では、１つのユニットセル２０が、光電変換部、第１転送部、第２転送部、第３転送部、第４転送部、第１信号保持部、第２信号保持部、増幅部を有する１つの組を、２つ備えている点で実施例１の撮像装置と異なる。
【０１０９】
第１転送スイッチ２ａ、２ｂには、垂直走査回路１０１から、信号ｐＧＳ１（ｍ）が入力される。第２転送スイッチ４ａ、４ｂには、垂直走査回路１０１から、信号ｐＴＸ（ｍ）が入力される。第３転送スイッチ１２ａ、１２ｂには、垂直走査回路１０１から、信号ｐＧＳ２（ｍ）が入力される。第４転送スイッチ１４ａ、１４ｂには、垂直走査回路１０１から、信号ｐＴＸ２（ｍ）が入力される。選択スイッチ８８には、垂直走査回路１０１から信号ｐＳＥＬ１（ｍ）が入力される。また、選択スイッチ９８には、垂直走査回路１０１から信号ｐＳＥＬ２（ｍ）が入力される。
【０１１０】
各スイッチに与えられる信号は、信号ｐＳＥＬ２（ｍ）を除き、図４に示した各信号と対応する。信号ｐＳＥＬ２（ｍ）については、図４で述べた信号ｐＳＥＬ１（ｍ＋１）を、信号ｐＳＥＬ２（ｍ）とすればよい。
【０１１１】
本実施例の撮像装置においても、各々が保持する信号が対応する第１蓄積期間が同一である第１容量素子３ａ、３ｂが、共通の入力ノード８５に接続されている。また、各々が保持する信号が対応する第２蓄積期間が同一である第２容量素子１３ａ、１３ｂが、共通の入力ノード９５に接続されている。これにより、実施例１の撮像装置と同じ効果を得ることができる。
【０１１２】
なお、本実施例の撮像装置は、さらに複数のユニットセル２０で、第１容量素子３同士を共通の入力ノードに接続するようにしても良い。この場合には、さらに、第２容量素子１３同士を共通の入力ノードに接続するようにしても良い。この場合には、図１１の構成に比べて、さらに増幅部、選択スイッチの個数を減らすことができ、ユニットセル２０が配されたセルアレイにおける回路面積を減らすことができる。この回路面積の減少分を、フォトダイオード１、第１容量素子３、第２容量素子１３の面積の増加に転用することができる。フォトダイオード１の面積を増加させた場合には、フォトダイオード１の感度と、信号の飽和量を増加させることができる。また、第１容量素子３、第２容量素子１３の面積を増加させた場合には、それぞれの信号の飽和量を増加させることができる。
【０１１３】
（実施例６）
本実施例では、実施例５で説明した撮像装置を備える撮像システムを参照しながら説明する。この実施例では、実施例５のユニットセル２０Ｌ、２０Ｍ、２０Ｎのそれぞれに対し、１つずつのマイクロレンズを設けた構成とする。つまり、１つのユニットセル２０（２０Ｌ、２０Ｍ、２０Ｎ）のフォトダイオード１ａ、１ｂに対し、１つのマイクロレンズから光が入射する。
【０１１４】
撮像システムとして、デジタルスチルカメラやデジタルカムコーダーや監視カメラなどがあげられる。図１２に、撮像システムの例としてデジタルスチルカメラに撮像装置を適用した場合の模式図を示す。
【０１１５】
図１２に例示した撮像システムは、レンズの保護のためのバリア１５０１、被写体の光学像を撮像装置１５０４に結像させるレンズ１５０２、レンズ１５０２を通過する光量を可変にするための絞り１５０３を有する。レンズ１５０２、絞り１５０３は撮像装置１５０４に光を集光する光学系である。また、図１２に例示した撮像システムは撮像装置１５０４より出力される出力信号の処理を行う出力信号処理部１５０５を有する。出力信号処理部１５０５は必要に応じて各種の補正、圧縮を行って信号を出力する動作を行う。
【０１１６】
図１２に例示した撮像システムはさらに、画像データを一時的に記憶する為のバッファメモリ部１５０６、外部コンピュータ等と通信する為の外部インターフェース部１５０７を有する。さらに撮像システムは、撮像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１５０９、記録媒体１５０９に記録または読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部１５０８を有する。さらに撮像システムは、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御演算部１５１０、撮像装置１５０４と出力信号処理部１５０５に各種タイミング信号を出力するタイミング供給部１５１１を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システムは少なくとも撮像装置１５０４と、撮像装置１５０４から出力された出力信号を処理する出力信号処理部１５０５とを有すればよい。
【０１１７】
出力信号処理部１５０５は、撮像装置１５０４が形成された第１の半導体基板とは別の第２の半導体基板に設けられている。この第１の半導体基板と第２の半導体基板とはそれぞれ別々のチップとしても良いし、積層して１つのチップとしても良い。
【０１１８】
撮像装置が出力する信号を処理する出力信号処理部１５０５は、フォトダイオード１ａが蓄積した信号に対応する信号と、フォトダイオード１ｂが蓄積した信号に対応する信号とを用いて、位相差検出方式のデフォーカス量の検出を行うことができる。全体制御演算部１５１０は、検出されたデフォーカス量を用いて、光学系を駆動して被写体にピントを合わせる動作を行うことができる。
【０１１９】
なお、本実施例では、撮像装置が有するユニットセル２０が、２つのフォトダイオード１ａ、１ｂを備えるものとして説明した。他の例として、ユニットセル２０がさらに多くのフォトダイオードを備えるようにしても良い。つまり、１つのユニットセル２０が、光電変換部、第１転送部、第２転送部、第３転送部、第４転送部、第１信号保持部、第２信号保持部、増幅部を有する１つの組を、３つ以上備えていてもよい。たとえば、１つのユニットセル２０が４つの組を備えていても良い。この場合は、１つのマイクロレンズに対し４つのフォトダイオード１を複数行、複数列に配置する。この場合では、複数方向の位相差を検出することができるため、より高精度に、被写体に対しピントを合わせることができる。
【０１２０】
以上のように、本実施例の撮像システムは、撮像装置１５０４を適用して撮像動作を行うことが可能である。
【０１２１】
なお、この実施例は、実施例５の撮像装置を備える撮像システムとして説明したが、撮像装置として実施例１〜４のそれぞれの撮像装置を適用することも可能である。
【０１２２】
なお、上記実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。また、これまで述べた各実施例を種々組み合わせて実施することができる。
【図１】
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【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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【図１２】
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