成像装置及其驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了成像装置及其驱动方法。该成像装置包含其中布置有多个像素的像素阵列，该多个像素中的每一个都包含第一及第二光电转换单元以及收集到第一及第二光电转换单元的入射光的微透镜，在第一帧时间段内，从被包含于像素阵列的一部分中的多个像素读出基于第一光电转换单元中生成的信号电荷的第一信号以及基于在至少第二光电转换单元中生成的信号电荷的第二信号，并且在第二帧时间段内，从被包含于像素阵列的另一部分中的多个像素读出基于第一及第二光电转换单元中生成的信号电荷的第三信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输出焦点检测信息和图像信息的成像装置以及驱动该成像装置的方法。
技术介绍
作为相位差检测系统中的输出可以被用于焦点检测的信号的成像装置，具有按二维矩阵的方式布置的像素的成像装置被提出，这些像素具有布置于微透镜之下的一对光电转换单元。日本专利申请公开N0.2013-211833描述了如下的成像装置，在该成像装置中为成像区设置从中获取焦点检测信息和图像信息两者的焦点检测区以及仅从中获取图像信息的图像区。成像装置从焦点检测区中的像素中读出仅基于该对光电转换单元中的一个的信号(A信号)，以及基于该对光电转换单元中的两者所引起的电荷的信号((A+B)信号)。接着，成像装置计算这些信号以获取仅基于该对光电转换单元中的另一个光电转换单元的信号(B信号)，并且使用A信号和B信号来执行焦点检测。(A+B)信号实际上被用作图像信号。此外，在没有从图像区的像素中读出A信号的情况下仅读出(A+B)信号，由此实现读取时间的减少。但是，与从图像区读出的(A+B)信号相比，较大量的噪声成分被叠加于从焦点检测区读出的(A+B)信号上，并从而可能使图像质量劣化。此外，有必要在一个帧时间段内于焦点检测区与图像区之间改变扫描行的方法，并且因而控制方法是困难的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供可以在不使图像质量劣化的情况下容易地读出焦点检测信号和图像获取信号的成像装置和驱动该成像装置的方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种驱动成像装置的方法，该成像装置包含其内布置多个像素的像素阵列，每个像素都包含第一光电转换单元、第二光电转换单元以及收集到第一光电转换单元和第二光电转换单元的入射光的微透镜，该方法包括:在第一帧时间段内，从被包含于所述像素阵列的一部分中的多个像素中的每一个读出基于在第一光电转换单元中生成的信号电荷的第一信号，以及基于在至少第二光电转换单元中生成的信号电荷的第二信号；以及在不同于第一帧时间段的第二帧时间段内，从被包含于所述像素阵列的另一部分中的并且在第一帧时间段内还未从其读出基于信号电荷的信号的多个像素中的每一个，读出基于在第一光电转换单元中生成的信号电荷和在第二光电转换单元中生成的信号电荷的第三信号。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种成像装置，该成像装置包含:其内布置多个像素的像素阵列，每个像素都包含第一光电转换单元、第二光电转换单元以及收集到第一光电转换单元和第二光电转换单元的入射光的微透镜；以及被配置为执行第一帧时间段和不同于第一帧时间段的第二帧时间段的信号处理单元，在该第一帧时间段内从被包含于所述像素阵列的一部分中的多个像素中的每一个读出基于在第一光电转换单元中生成的信号电荷的第一信号以及基于在至少第二光电转换单元中生成的信号电荷的第二信号，在该第二帧时间段内从被包含于所述像素阵列的另一部分中的并且在第一帧时间段内还未从其读出基于信号电荷的信号的多个像素中的每一个读出基于在第一光电转换单元中生成的信号电荷和在第二光电转换单元中生成的信号电荷的第三信号。本专利技术的更多特征根据下面参照附图对示例性实施例的描述将变得显而易见。【附图说明】图1是示出根据本专利技术的第一实施例的成像装置的结构的电路图。图2A是示出根据本专利技术的第一实施例的成像装置的像素单元的结构的平面图。图2B是示出根据本专利技术的第一实施例的成像装置的像素单元的结构的截面图。图3、4、5A和5B是示出驱动根据本专利技术的第一实施例的成像装置的方法的时序图。图6是示出驱动根据本专利技术的第二实施例的成像装置的方法的时序图。图7是示出驱动根据本专利技术的第三实施例的成像装置的方法的时序图。图8是示出根据本专利技术的第四实施例的成像系统的结构的示意图。【具体实施方式】现在将根据附图详细地描述本专利技术的优选实施例。将参照图1至5B来描述根据本专利技术的第一实施例的成像装置以及驱动该成像装置的方法。图1是示出根据本实施例的成像装置的结构的电路图。图2A是示出根据本实施例的成像装置的像素的结构的平面图。图2B是示出根据本实施例的成像装置的像素的结构的截面图。图3至5B是示出驱动根据本实施例的成像装置的方法的时序图。首先，将参照图1、2A和2B来描述根据本实施例的成像装置的结构的概要。如图1所示，根据本实施例的成像装置100包含像素阵列10、信号处理电路40、垂直扫描电路12、水平扫描电路14、时序发生器(以下被表不为“TG”)16和斜坡信号发生电路52。像素阵列10包含沿行方向和列方向上按二维矩阵的方式布置的多个像素20。为了示图的简化，图1示出了 2行X2列的像素阵列10。但是，布置于行方向和列方向上的像素20的数量并没有受到特别限制。注意，在本说明书中，行方向代表附图中的横向方向，而列方向代表附图中的垂直方向。在一个示例中，行方向对应于成像装置中的水平方向，而列方向对应于成像装置中的垂直方向。像素20中的每一个都包含光电二极管22和26、传输MOS晶体管24和28、重置MOS晶体管30、放大器MOS晶体管32和选择MOS晶体管34。配置第一光电转换单元的光电二极管22的阳极连接至接地电压线，而阴极连接至传输MOS晶体管24的源极。配置第二光电转换单元的光电二极管26的阳极连接至接地电压线，而阴极连接至传输MOS晶体管28的源极。传输MOS晶体管24和28的漏极连接至重置MOS晶体管30的源极以及放大器MOS晶体管32的栅极。传输MOS晶体管24和28的漏极、重置MOS晶体管30的源极以及放大器MOS晶体管32的栅极的连接节点配置浮置扩散区(以下称为“FD区”)36。重置MOS晶体管30的和放大器MOS晶体管32的漏极连接至电源电压线。放大器MOS晶体管32的源极连接至选择MOS晶体管34的漏极。传输MOS晶体管24和28、重置MOS晶体管30、放大器MOS晶体管32以及选择MOS晶体管34配置用于读出基于光电二极管22和26中生成的电荷的像素信号的像素内读出电路。注意，晶体管的源极和漏极的名称有时可以是不同的，取决于晶体管的导电类型、重点功能(focused funct1n)等，并且可以被命名为与上述的源极和漏极相反的名称。图2A是像素阵列10的顶视示意图，而图2B是图2A的A_A’线截面图。具有图1所示的电路结构的像素阵列10可以按照例如图2A中所示的平面布局来实现。在图2A中由虚线包围的单元区是单元像素(像素20)。微透镜60被设置在每个像素20之上。彩色滤光片62被设置于光电二极管22和26与微透镜60之间，如图2B所不。在本说明书中，当共同描述被包含于一个像素20中的光电二极管22和26时，它们被写作“光接收单元”。一个微透镜60被布置为覆盖一个光接收单元，并且收集到光接收单元的光束。也就是，对应于一个光接收单元设置一个微透镜60。此外，由一个微透镜60收集的光入射到包含于对应于一个微透镜60而设置的像素20中的多个光电转换单元上。本实施例的成像装置100包含包括多个微透镜60的微透镜阵列。信号线TX1、信号线TX2、信号线RES和信号线SEL被布置在像素阵列10的每个行内，在行方向上延伸。信号线TXl连接至在行方向上布置的像素20的传输MOS晶体管24的栅极，并且形成为这些像素20所共用的信号线。信号线TX2连接至在行方向上布置的像素20的传输MOS晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动成像装置的方法，所述成像装置包含其中布置多个像素的像素阵列，像素中的每一个都包含第一光电转换单元、第二光电转换单元以及收集到第一光电转换单元和第二光电转换单元的入射光的微透镜，其特征在于，所述方法包括：在第一帧时间段内，从被包含于所述像素阵列的一部分中的多个像素中的每一个，读出基于在第一光电转换单元中生成的信号电荷的第一信号，以及基于在至少第二光电转换单元中生成的信号电荷的第二信号；以及在不同于第一帧时间段的第二帧时间段内，从被包含于所述像素阵列的另一部分中的并且在第一帧时间段内还未从其读出基于信号电荷的信号的多个像素中的每一个，读出基于在第一光电转换单元中生成的信号电荷和在第二光电转换单元中生成的信号电荷的第三信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山崎和男，酒井诚一郎，前桥雄，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP