固体拍摄装置的制作方法

固体拍摄装置
1.本技术要求于2021年2月4日提交日本专利局、申请号为2021-016981、申请名称为“固体撮像装置”的日本专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本技术中。
技术领域
2.本实施方式涉及固体拍摄装置。


背景技术：

3.具备使用了光场技术的固体拍摄装置的电子设备正在广泛普及。使用了光场技术的固体拍摄装置备置于便携信息终端、数码相机等具有用于拍摄图像的功能的电子设备中。使用了光场技术的固体拍摄装置例如具备微透镜阵列、包含光电转换元件的多个像素、ad转换电路，使用由多个像素中相邻的像素(像素对)曝光的被摄体的曝光信号的差分值，能够生成包含被摄体和固体拍摄装置的距离信息的距离图。固体拍摄装置包含图像传感器。
4.例如，专利文献1公开有使用了光场技术的拍摄器件及拍摄方法。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：国际公开第2017/210781号


技术实现要素：

8.发明所要解决的问题
9.例如，在由像素对中的各个像素曝光的被摄体的边缘对比度小的情况下，曝光信号中包含的距离信号成分变小。ad转换电路对像素对各自的曝光信号进行量化(转换为包含数字数据的数字信号)。即，量化后的像素对各自的距离信号成分的精度降低，使用量化后的像素对各自的曝光信号而生成的差分值的精度降低。其结果，使用包含量化后的差分值的信号而生成的距离信号的精度降低。
10.本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种固体拍摄装置，其能够抑制由像素对中的各个像素曝光的被摄体的距离信号成分的精度降低，实现高精度的距离测定。
11.用于解决问题的技术方案
12.本实施方式的固体拍摄装置具有：像素部，其具有多个像素，该多个像素配置在第一方向及与所述第一方向交叉的第二方向上，分别包含光电转换元件，且包含生成基于曝光后的光的强度的第一值的第一像素、及生成基于曝光后的光的强度的第二值且与所述第一像素相邻的第二像素；第一减法电路，其使用所述第一值及所述第二值，生成差分值；放大电路，其将所述差分值放大，生成差分放大值，且规定相对于所述差分值的所述差分放大值的特性的切线的斜率在第一差分值、比所述第一差分值大的第二差分值及比所述第二差分值大的第三差分值中的所述第二差分值中最大；ad转换电路部，其将使用所述放大电路
生成的差分放大值转换为数字信号
13.发明效果
14.根据本实施方式，能够提供一种固体拍摄装置，其能够抑制由像素对中的各个像素曝光的被摄体的距离信号成分的精度降低，实现高精度的距离测定。
附图说明
15.图1是表示本实施方式的固体拍摄装置的结构的框图。
16.图2是表示本实施方式的图像传感器的结构的俯视图。
17.图3(a)是表示本实施方式的差分计算电路的结构的框图，图3(b) 是表示本实施方式的放大电路的输入输出特性的图。
18.图4(a)、图4(b)及图4(c)是用于对使用了光场技术的固体拍摄装置的距离信号进行说明的图。
19.图5是用于对使用了光场技术的固体拍摄装置的距离信号进行说明的图。
20.图6(a)是表示本实施方式的像素部的结构的俯视图，图6(b)是本实施方式的像素部的沿着a1和a2的切断部侧视图。
21.图7(a)是表示未使用本实施方式的图像传感器的固体拍摄装置的模拟结果的图，图7(b)是表示使用了本实施方式的图像传感器的固体拍摄装置的模拟结果的图。
22.图8是用于对本实施方式的固体拍摄装置的驱动方法进行说明的流程图。
23.图9(a)及图9(b)是用于对本实施方式的固体拍摄装置的驱动方法进行说明的图。
24.图10是用于对本实施方式的固体拍摄装置的驱动方法进行说明的流程图。
25.图11(a)及图11(b)是用于对本实施方式的固体拍摄装置的驱动方法进行说明的图。
26.图12是表示本实施方式的固体拍摄装置的结构的框图。
27.图13(a)是表示本实施方式的像素部的结构的俯视图，图13(b)是本实施方式的像素部的沿着e1和e2的切断部侧视图。
28.图14是用于对本实施方式的固体拍摄装置的驱动方法进行说明的流程图。
29.图15(a)及图15(b)是用于对本实施方式的固体拍摄装置的驱动方法进行说明的图。
30.图16是表示本实施方式的固体拍摄装置的结构的框图。
31.图17是表示本实施方式的像素部的结构的俯视图。
32.图18(a)及图18(b)是用于对本实施方式的固体拍摄装置的驱动方法进行说明的图。
具体实施方式
33.下面，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。此外，本公开只不过为一例。即，本领域技术人员通过在保持发明的宗旨的同时适当变更而可容易想到的结构当然是包含在本发明范围内的结构。为了使说明更明确，与实际的方式相比，附图有时对于各部的宽度、厚度、形状等示意性地表示。但是，这些只不过为一例，不限定本发明的解释。
34.在以下说明中，作为曝光元件，对使用了通过光产生电动势的光电转换元件的结
构进行例示，但不限于该结构。例如，作为曝光元件，可以使用电导率因光而变化的光电转换元件，也可以使用将曝光的光的特性(例如，光的波长)转换为电信号的类型的光电转换元件。另外，本实施方式的固体拍摄装置包含晶体管、电容元件及电阻元件等。晶体管、电容元件及电阻元件等的结构、形成晶体管、电容元件及电阻元件等的膜、层及各部分的材料可以采用在本发明技术领域中通常使用的公知技术。
35.此外，本实施方式中的“第一”、“第二”、“第三”等序数是为了使说明简洁而使用的，不应限定地解释。另外，在本说明书等中，在将相同或类似的多个结构分别区别表述时，使用英文字母的大写字母或小写字母。
36.此外，以下各实施方式只要不产生技术上的矛盾，则可相互组合。
37.本实施方式的图像传感器例如是cmos (complementarymetaloxidesemiconductor)图像传感器、ccd (chargecoupleddevice)图像传感器。在本实施方式中，将使用了光场技术的固体拍摄装置简称为固体拍摄装置。本实施方式的固体拍摄装置可应用于便携信息终端、数码相机等具有用于拍摄图像的功能的电子设备。
38.详情后述，在本实施方式中，像素对不仅包含在行方向(x方向)上相邻的像素、在列方向(y方向)上相邻的像素，还包含相互位于对角的像素。在本实施方式中，行方向(x方向)被称为第一方向，列方向(y方向)被称为第二方向。
39.1.第一实施方式
40.1-1.固体拍摄装置10的整体结构
41.图1是表示本实施方式的固体拍摄装置10的整体结构的框图。本实施方式的固体拍摄装置10的结构不限定于图1所示的结构。
42.如图1所示，固体拍摄装置10具有图像传感器100、像素值重构电路200、距离计算电路300、图像信号处理器(imagesignalprocessor,isp)400及显示面板500。图像传感器100与像素值重构电路200连接。像素值重构电路200 与距离计算电路300及isp400连接。距离计算电路300及isp400与显示面板500连接。
43.1-2.图像传感器100的结构
44.图2是表示本实施方式的图像传感器100的结构的俯视图。本实施方式的图像传感器100的结构不限定于图2所示的结构。与图1相同或类似的结构的说明往往被省略。
45.如图2所示，图像传感器100具有像素部110、行选择扫描电路120、读取电路130及控制电路140。
46.1-2-1.像素部110的结构
47.如图2所示，像素部110的像素px配置为行(行)方向和列(列)方向(y行x列)的矩阵状。在此，y及x分别是独立设定的正自然数。像素 px例如分类为r像素209a、r像素209b、r像素209c、r像素209d、g 像素211a、g像素211b、g像素211c、g像素211d、b像素212a、b像素212b、b像素212c、b像素212d、g像素213a、g像素213b、g像素 213c及g像素213d。r像素209a、r像素209b、r像素209c及r像素 209d是具有红色滤色器的像素px。g像素211a及g像素211b是设置于具有b像素212a及b像素212b的行，具有绿色滤色器的像素px。g像素211c 及g像素211d是设置于具有b像素212c及b像素212d的行，具有绿色滤色器的像素px。b像素212a、b像素212b、b像素212c及b像素212d 是具有蓝色滤色器的像素px。g像素213a及g像素213b是设置于具有r 像素209a及r像素209b的行，具有绿色滤色器的像素px。g像素213c 及g像素
213d是设置于具有r像素209c及r像素209d的行，具有绿色滤色器的像素px。在本实施方式中，例如，将r像素209a、r像素209b、r 像素209c及r像素209d这四个像素设为一个r像素单元159，将g像素 211a、g像素211b、g像素211c及g像素211d这四个像素设为一个gb 像素单元151，将b像素212a、b像素212b、b像素212c及b像素212d 设为一个b像素单元152，将g像素213a、g像素213b、g像素213c及g 像素213d设为一个gr像素单元153。当将r像素单元、gr像素单元、b 像素单元及gb像素单元合并设为一个块时，一个块被配置为矩阵状。图2 所示的像素配置例如被称为四拜尔(quadbayer)阵列、四拜尔配置、四拜尔结构等。
48.在像素部110，就设置于第一行的多个像素px而言，当将g像素213a、 g像素213b、r像素209a及r像素209b设为第一组时，第一组配置在x 方向上。就设置于第二行的多个像素px而言，当将g像素213c、g像素213d、 r像素209c及r像素209d设为第二组时，第二组配置在x方向上。就设置于第三行的多个像素px而言，当将b像素212a、b像素212b、g像素211a 及g像素211b设为第三组时，第三组配置在x方向上。就设置于第四行的多个像素px而言，当将b像素212c、b像素212d、g像素211c及g像素 211d设为第四组时，第四组配置在x方向上。就设置于第一列的多个像素 px而言，当将g像素213a、g像素213c、b像素212a及b像素212c设为第五组时，第五组配置在y方向上。就设置于第二列的多个像素px而言，当将g像素213b、g像素213d、b像素212c及b像素212d设为第六组时，第六组配置在y方向上。就设置于第三列的多个像素px而言，当将r像素 209a、r像素209c、g像素211a及g像素211c设为第七组时，第七组配置在y方向上。就设置于第四列的多个像素px而言，当将r像素209b、r 像素209d、g像素211b及g像素211d设为第八组时，第八组配置在y方向上。
49.各像素px具有光电转换元件42。光电转换元件42生成与基于曝光后的光的强度而生成的电力对应的曝光信号。光的强度也可以称为亮度。曝光后的光的强度也可以称为曝光强度。在本实施方式中，光电转换元件42是光电二极管(photodiode,pd)。
50.1-2-2.控制电路140及行选择扫描电路120的结构
51.如图2所示，控制电路140与行选择扫描电路120及读取电路130连接。控制电路140将用于控制行选择扫描电路120的行选择的信号发送到行选择扫描电路120，将控制开关132a、开关132b、开关132c、开关132d、开关 136a、开关136b、开关136c、开关136d、开关136e及开关136f的信号、及控制ad转换电路部138的信号发送到读取电路130。
52.如图2所示，行选择扫描电路120例如配置在相对于像素部110在行方向上相邻的位置。行选择扫描电路120与多个水平信号线连接。多个水平信号线例如具有第一水平信号线162及第二水平信号线164。水平信号线与设置于同一行的多个像素px连接。例如，第一水平信号线162与g像素213a、 g像素213b、r像素209a及r像素209b连接，第二水平信号线164与g 像素213c、g像素213d、r像素209c及r像素209d连接。行选择扫描电路120从控制电路140接收用于控制行选择扫描电路120的行选择的信号，使用接收到的信号，生成控制各像素的控制信号。行选择扫描电路120使用该控制信号，以行单位选择成为读取对象的像素。在水平信号线上输入该控制信号。该控制信号例如以第一行、第二行、第三行、
…
的方式依次被输入到每一行，逐行依次选择在各行上连接的多个像素。该控制信号可以随机地输入到每一行，也可以同时输入到多个行。
53.当行选择扫描电路120选择所期望的行时，在所选择的行上连接的各像素所具备的光电转换元件42被曝光。各像素所具备的光电转换元件42基于曝光后的光的强度，生成
电力，且生成与所生成的电力对应的曝光信号。由在所选择的行上连接的各像素所具备的光电转换元件42生成的曝光信号(与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的曝光信号)被从各像素供给到与各像素连接的垂直信号线。在本实施方式中，曝光信号包含被摄体的亮度和距离信号成分。该曝光信号是与曝光后的被摄体对应的图像数据，图像数据有时被称为曝光数据或原始数据(raw数据)。
54.1-2-3.读取电路130的结构
55.如图2所示，读取电路130例如配置在相对于像素部110在列方向上相邻的位置。读取电路130具有多个差分计算电路134、ad转换电路部138、连接差分计算电路134和垂直信号线的多个开关132及连接差分计算电路134 和ad转换电路部138的多个开关136。
56.读取电路130与多个垂直信号线及像素值重构电路200连接。读取电路 130接收分别发送到多个垂直信号线的曝光信号。读取电路130中包含的多个差分计算电路134使用接收到的多个曝光信号，生成放大信号。另外，读取电路130中包含的ad转换电路部138将接收到的多个曝光信号及放大信号转换为数字曝光信号。进而，读取电路130将数字曝光信号发送到像素值重构电路200(图1)。另外，数字曝光信号是从图像传感器100输出的信号 (输出数据(图1))。
57.差分计算电路134具有输入端子l、输入端子r及输出端子o。差分计算电路134例如是第一差分计算电路134aa、第二差分计算电路134ab、第一差分计算电路134ba、第二差分计算电路134bb、第三差分计算电路134c(图 12)、第四差分计算电路134d(图16)。ad转换电路部138具有多个ad转换电路138a～138h。多个ad转换电路138a～138h分别具有输入端子和输出端子(图示省略)。
58.垂直信号线172与g像素211a、r像素209a、第二差分计算电路134ab 的输入端子l及ad转换电路138a连接。垂直信号线174与g像素213c、 b像素212c及第一差分计算电路134aa的输入端子r连接。垂直信号线176 与g像素213b、b像素212b连接。垂直信号线178与g像素213d、b像素212d连接。垂直信号线182与r像素209a、g像素211a、第二差分计算电路134bb的输入端子l及ad转换电路138e连接。垂直信号线184与r 像素209c、g像素211c及第一差分计算电路134ba的输入端子r连接。垂直信号线186与r像素209b、g像素211b连接。垂直信号线188与r像素209d、g像素211d连接。
59.开关132a的第一端子与垂直信号线172或垂直信号线176连接，开关 132a的第二端子与第一差分计算电路134a的输入端子l连接。开关132a使用控制开关132a的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择垂直信号线 172或垂直信号线176中的任一个，使所选择的信号线与第一差分计算电路 134a的输入端子l导通。
60.开关132b的第一端子与垂直信号线176或垂直信号线178连接，开关 132b的第二端子与第二差分计算电路134ab的输入端子r连接。开关132b 使用控制开关132b的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择垂直信号线176或垂直信号线178中的任一个，使所选择的信号线与第二差分计算电路134ab的输入端子r导通。
61.开关132c的第一端子与垂直信号线182或垂直信号线186连接，开关 132c的第二端子与第一差分计算电路134ba的输入端子l连接。开关132c 使用控制开关132c的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择垂直信号线182或垂直信号线186中的任一个，使所选择的信号线与第一差分计算电路134ba的输入端子l导通。
62.开关132d的第一端子与垂直信号线186或垂直信号线188连接，开关 132d的第二端子与第二差分计算电路134bb的输入端子r连接。开关132d 使用控制开关132d的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择垂直信号线186或垂直信号线188中的任一个，使所选择的信号线与第二差分计算电路134bb的输入端子r导通。
63.开关136a的第一端子与第一差分计算电路134aa的输出端子o或垂直信号线174连接，开关136a的第二端子与ad转换电路138b连接。开关136a 使用控制开关136a的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择第一差分计算电路134aa的输出端子o或垂直信号线174中的任一个，使所选择的信号线与ad转换电路138b导通。
64.开关136b的第一端子与垂直信号线176或第二差分计算电路134ab的输出端子o连接，开关136b的第二端子与ad转换电路138c连接。开关136b 使用控制开关136b的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择垂直信号线176或第二差分计算电路134ab的输出端子o中的任一个，使所选择的信号线与ad转换电路138c导通。
65.开关136c的第一端子与第二差分计算电路134ab的输出端子o或垂直信号线178连接，开关136c的第二端子与ad转换电路138d连接。开关136c 使用控制开关136c的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择第二差分计算电路134ab的输出端子o或垂直信号线178中的任一个，使所选择的信号线与ad转换电路138d导通。
66.开关136d的第一端子与第一差分计算电路134ba的输出端子o或垂直信号线184连接，开关136d的第二端子与ad转换电路138f连接。开关136d 使用控制开关136d的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择第一差分计算电路134ba的输出端子o或垂直信号线184中的任一个，使所选择的信号线与ad转换电路138f导通。
67.开关136e的第一端子与垂直信号线186或第二差分计算电路134bb的输出端子o连接，开关136e的第二端子与ad转换电路138g连接。开关136e 使用控制开关136e的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择垂直信号线186或第二差分计算电路134bb的输出端子o中的任一个，使所选择的信号线与ad转换电路138g导通。
68.开关136f的第一端子与第二差分计算电路134bb的输出端子o或垂直信号线188连接，开关136f的第二端子与ad转换电路138h连接。开关136f 使用控制开关136f的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择第二差分计算电路134bb的输出端子o或垂直信号线188中的任一个，使所选择的信号线与ad转换电路138h导通。
69.读取电路130的以上说明的垂直信号线172～188的结构具有相对于x 方向重复的结构。如上所述，读取电路130使用多个差分计算电路134、ad 转换电路部138及多个开关，对接收到的多个曝光信号进行处理，生成放大信号，执行将接收到的多个曝光信号及放大信号转换为数字曝光信号的处理。因而，在本实施方式中，读取电路130也被称为处理电路。
70.1-2-4.差分计算电路134的结构
71.图3(a)是表示本实施方式的差分计算电路134的结构的框图，图3(b) 是表示本实施方式的放大电路602的输入输出特性的图。本实施方式的差分计算电路134的结构不限定于图3(a)及图3(b)所示的结构。与图1及图2相同或类似的结构的说明有时被省略。
72.如图3(a)所示，差分计算电路134具有减法电路600及放大电路(放大器)602。减法电路600与输入端子l、输入端子r、节点(node)及放大电路602连接。放大电路602与减法电路600、节点(node)及输出端子o 连接。
73.减法电路600接收由输入端子l接收到的信号(曝光信号)和由输入端子r接收到的信号(曝光信号)。减法电路600计算(生成)由输入端子l 接收到的信号和由输入端子r接收到的信号的差分值，将包含算出(生成) 的差分值的差分信号发送到节点(node)及放大电路602。
74.放大电路602接收包含算出(生成)的差分值的差分信号，将包含放大了该差分信号的放大值的放大信号发送到输出端子o。详情后述，在本实施方式中，差分信号例如是差分信号(ul－dl)、差分信号(ul－ur)、差分信号(ur－dl)、差分信号(ul－dr)、差分信号(gr－gb)、差分信号 (l－r)。另外，在本实施方式中，放大值也被称为差分放大值。放大电路 602只要输入信号即差分信号的0电压附近的放大率大于1倍即可。例如，放大电路602是对数放大电路(对数放大器、log(对数)放大器、log放大器)、线性放大器、平方放大器等。本实施方式的固体拍摄装置的放大电路 602作为一个例子是对数放大器。
75.如图3(b)所示，放大电路602的输入输出特性呈现非线性特性。在放大电路602的输入输出特性中，例如，在向放大电路602的输入为差分值d1 时，放大电路602生成(输出)差分放大值dav1，在向放大电路602的输入为差分值d2时，放大电路602生成(输出)差分放大值dav2，在向放大电路602的输入为差分值d3时，生成(输出)差分放大值dav3，在向放大电路602的输入为差分值d4时，生成(输出)差分放大值dav4。差分值 d2与差分值d1不同，比差分值d1大。差分值d3与差分值d1及差分值 d2不同，比差分值d2大。差分值d4与差分值d1、差分值d2及差分值d3 不同，比差分值d3大。第一比例是差分值d1和上述差分值d2的差分与差分放大值dav1和差分放大值dav2的差分的比例。第二比例是差分值d2 和差分值d3的差分与差分放大值dav2和差分放大值dav3的差分的比例。第三比例是与差分放大值dav3和差分放大值dav4的差分的比例。第一比例小于第二比例，第二比例大于第三比例。
76.另外，图3(b)是表示对数放大器、线性放大器及平方放大器各自的输入输出特性的图。进而，图3(b)也表示放大率为1时的特性及对对数放大器进行了线性近似的特性。在各放大电路的输入输出特性中，在差分信号(差分值、输入)为0电压(差分值为0(零))时，输出是adc中心电压。
77.如图3(b)所示，由差分值d1和差分放大值dav1表示的点上的切线的斜率(差分值d1的切线的斜率)及由差分值d4和差分放大值dav4表示的点上的切线的斜率(差分值d4的切线的斜率)比由差分值d2和差分放大值dav2表示的点上的切线的斜率(差分值d2的切线的斜率)及由差分值 d3和差分放大值dav3表示的点上的切线的斜率(差分值d3的切线的斜率) 小。规定相对于差分值的差分放大值的特性的切线的斜率(某差分值的切线的斜率)在差分值d2和差分值d3之间是大，最大的切线的斜率比差分值 d1的切线的斜率、差分值d2的切线的斜率、差分值d3的切线的斜率及差分值d4的切线的斜率都大。例如，由差分信号为0电压和adc中心电压表示的点(差分值为0(零)的点)处的切线的斜率(差分值d5的切线的斜率) 比差分值d1的切线的斜率、差分值d2的切线的斜率、差分值d3的切线的斜率及差分值d4的切线的斜率都大，是输入输出特性中的最大的切线的斜率。在本实施方式中，差分值为0(零)时的差分值d5有时被称为第二差分值，差分值d1或差分值d2有时被称为第一差分值，差分值d3或差分值d4 有时被称为第三差分值。
78.在此，对使用了光场技术的固体拍摄装置进行简单说明。图4(a)、图 4(b)、图4(c)及图5是用于对使用了光场技术的固体拍摄装置的距离信号进行说明的图。在图4(a)、图4
(b)及图4(c)中，表示第一像素l、与第一像素l相邻的第二像素r、第一像素l和第二像素r与边缘位置的关系、向第一像素l及第二像素r入射的入射光。此外，在图4(a)、图4(b) 及图4(c)中，为了简化说明，省略了微透镜阵列。图4(a)、图4(b)、图4(c)及图5表示检测距离信号成分时的图，且表示第一像素l及第二像素r的信号强度与对焦距离的关系。另外，图4(a)、图4(b)、图4(c) 及图5表示检测距离信号成分时的图，且表示第一像素l及第二像素r的曝光信号的强度的差分信号(l－r)与对焦距离的关系。在本实施方式中，有时将第一像素l、与第一像素l相邻的第二像素r称为像素对。
79.图4(a)所示的图是图像中的边缘位于x方向，且被摄体和固体拍摄装置的距离比对焦距离近时的图。即，是焦点未对准被摄体的图。如图4(a) 所示，第一像素l的曝光信号的边缘因像素对的入射角特性而向右偏移，第二像素r的曝光信号的边缘因像素对的入射角特性而向左偏移。其结果，差分信号成为向下凸出的曲线。
80.图4(b)所示的图是图像中的边缘位于x方向，且被摄体和固体拍摄装置的距离与对焦距离相等时的图。即，是焦点对准了被摄体时的图。如图4 (b)所示，第一像素l的曝光信号的边缘与第二像素r的曝光信号的边缘一致，差分信号为0。
81.图4(c)所示的图是图像中的边缘位于x方向，且被摄体和固体拍摄装置的距离比对焦距离远时的图。即，是焦点未对准被摄体的图。如图4(c) 所示，第一像素l的曝光信号的边缘因像素对的入射角特性而向左偏移，第二像素r的曝光信号的边缘因像素对的入射角特性而向右偏移。其结果，差分信号成为向上凸出的曲线。
82.图5所示的图是表示例如在图像中的边缘位于x方向，且被摄体和固体拍摄装置的距离比对焦距离远的情况下(图4(c))，对曝光信号及差分信号进行了量化的图。具体而言，图5所示的图是表示使用ad转换电路对由像素对曝光后的被摄体的曝光信号及差分信号进行了量化时的图。如图5所示，与量化前相比，信号的精度降低。
83.在被摄体和固体拍摄装置的距离与对焦距离相等的情况下(焦点对准的情况下)，不会特别地成为问题，但在被摄体和固体拍摄装置的距离不与对焦距离相等的情况下(焦点未对准的情况下)，且在边缘的对比度(边缘对比度 c，图5)较小的情况下，使用像素对而生成的距离信号成分的强度变得更小。其结果，量化后的信号也比该差分信号小。即，当使用ad转换电路对由像素对曝光后的被摄体的曝光信号进行量化(转换为包含数字数据的数字信号) 时，量化后的距离信号成分的精度进一步降低。其结果，使用由量化后的信号生成的差分信号而生成的距离信号的精度降低。
84.另一方面，如图3(a)所示，本实施方式的固体拍摄装置10具有放大电路602。其结果，本实施方式的固体拍摄装置10在差分信号比不具有放大电路的情况小时，能够将差分信号放大。进而，在差分信号较大的情况下，能够抑制差分信号的溢出。因此，本实施方式的固体拍摄装置10无需增大量化时的比特数(无需增大分辨率)，就能够抑制量化后的差分信号的精度降低。另外，本实施方式的固体拍摄装置10能够抑制使用差分信号算出的距离信号的精度降低。在本实施方式中，包含距离信息(距离数据)的信号(距离信号)是曝光信号。
85.距离信号dist
diff
例如可使用第一像素l的曝光信号的强度l、第二像素r 的曝光信号的强度r、边缘对比度c，用式1来表示。
86.数学【公式1】
[0087][0088]
1-2-5.像素值重构电路200、距离计算电路300、isp400及显示面板的结构
[0089]
详情后述，像素值重构电路200接收将差分信号数字化后的数字曝光信号，该差分信号是包含多个曝光信号及差分值且进行了对数放大后的差分信号。像素值重构电路200对将包含差分值的放大信号数字化后的数字曝光信号进行逆对数转换，生成差分值的数字数据。另外，像素值重构电路200使用多个曝光信号及差分值的数字数据，生成与各像素对应的数字图像数据。距离计算电路300接收与差分值的数字数据及各像素对应的数字图像数据，检测边缘，计算(生成)距离信息，生成包含各像素和被摄体之间的多个距离信息的距离图。isp400接收数字图像数据及距离信号，生成与显示面板500 中包含的各像素的要显示的数据对应的多个rgb图像数据。显示面板500例如接收多个rgb图像数据，显示所拍摄的被摄体的图像。在本实施方式中，距离信息例如是表示将距离信号转换为被摄体和固体拍摄装置的物理距离的结果的信息，也被称为距离数据。另外，在本实施方式中，距离图例如是包含距离信息(距离数据)，且二维地配置了距离信息(距离数据)的图。
[0090]
1-2-6.像素部110的切断结构
[0091]
图6(a)是表示本实施方式的像素部110的结构的俯视图，图6(b) 是本实施方式的像素部110的沿着a1和a2的切断部侧视图。本实施方式的像素部110的结构不限定于图6(a)及图6(b)所示的结构。与图1～图5 相同或类似的结构说明有时被省略。
[0092]
如图6(a)所示，包含g像素213a、g像素213b、g像素213c及g 像素213d这四个像素的一个gr像素单元153具有一个微透镜62。即，四个像素px具备一个片上透镜(onchiplens,ocl)。与一个gr像素单元153 同样，包含r像素209a、r像素209b、r像素209c及r像素209d这四个像素的一个r像素单元159、包含b像素212a、b像素212b、b像素212c 及b像素212d的一个b像素单元152、包含g像素211a、g像素211b、g 像素211c及g像素211d的一个gr像素单元151也在各个单元(四个像素) 内具有一个片上透镜。各单元因为具有2
×
2个这四个像素和一个ocl，所以在本实施方式中，例如有时被称为2
×
2ocl、2
×
2ocl结构。
[0093]
如图6(b)所示，本实施方式的固体拍摄装置10具有电路部30、光电转换元件部40、彩色滤色部50及光学元件部60。在本实施方式的固体拍摄装置10中，x方向的像素间距及y方向的像素间距均为间距d1。
[0094]
电路部30包含多个开关部32。另外，电路部30具有晶体管、电容元件、水平信号线、垂直信号线、向晶体管供给电源的电源线等。
[0095]
光电转换元件部40具有多个光电转换元件42及多个元件分离部44。光电转换元件部40设置在电路部30上。多个元件分离部44例如由无机材料或有机材料等的遮光或反射膜构成。多个光电转换元件42通过多个元件分离部 44而相互分离。光电转换元件42与电路部30电连接。曝光后的光由光电转换元件42进行光电转换，光电转换后的信号(曝光信号)被发送到电路部 30。
[0096]
彩色滤色部50例如具有红色滤色器(图示省略)、绿色滤色器54、蓝色滤色器52及遮光部58。彩色滤色部50设置在光电转换元件部40上。遮光部58例如由含有铝、钨、铜或包含这些元素的合金等的膜构成。遮光部58 例如具有遮挡像素边界的杂散光的功能、防止与
相邻像素的颜色对应的光进行混色的功能等。
[0097]
光学元件部60设置在彩色滤色部50上(z方向)。光学元件部60具有多个微透镜62。
[0098]
g像素211a(px(211a))具有开关部32、光电转换元件42、绿色滤色器54及微透镜62。与g像素211a相邻的g像素211b(px(212b))具有开关部32、光电转换元件42、绿色滤色器54及微透镜62。
[0099]
1-2-7.固体拍摄装置10的模拟结果
[0100]
图7(a)是表示未使用本实施方式的图像传感器的固体拍摄装置的模拟结果的图，图7(b)是表示使用了本实施方式的图像传感器100的固体拍摄装置10的模拟结果的图。
[0101]
表1表示未使用本实施方式的图像传感器的固体拍摄装置的模拟结果、使用了本实施方式的图像传感器100的固体拍摄装置10的模拟结果。表1表示有无放大电路的误差相对于绝对距离的比例。
[0102]
【表1】
[0103]
边缘对比度800lsb80lsb40lsb无放大电路0.02％0.26％0.66％有放大电路0.04％0.04％0.04％
[0104]
如表1所示，在未使用本实施方式的图像传感器的固体拍摄装置的模拟结果中，根据差分值(无放大电路)求出的距离误差相对于边缘对比度800lsb 的比例为0.02％，在边缘对比度为80lsb时，根据差分值(无放大电路)求出的距离误差的比例为0.26％，在边缘对比度为灵敏度40lsb时，根据差分值(无放大电路)求出的距离误差的比例为0.66％。即，如表1及图7(a) 所示，当边缘对比度降低时，根据差分值(无放大电路)求出的距离误差的比例增大。
[0105]
另一方面，如表1所示，在使用了本实施方式的图像传感器100的固体拍摄装置10的模拟结果中，根据差分值(有放大电路)求出的距离误差相对于边缘对比度800lsb的比例为0.04％，在边缘对比度为80lsb时，根据差分值(有放大电路)求出的距离误差的比例为0.04％，在边缘对比度为灵敏度40lsb时，根据差分值(有放大电路)求出的距离误差的比例为0.04％。即，即使边缘对比度降低，也能够抑制根据差分值(有放大电路)求出的距离误差降低。
[0106]
1-3.固体拍摄装置10的驱动方法
[0107]
图8是用于对本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法进行说明的流程图，图9(a)及图9(b)是用于对本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法进行说明的图。本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法不限定于图8～图9(b)所示的结构。与图1～图7(b)相同或类似的结构说明有时被省略。
[0108]
在本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法中，同时对包含g像素211a、 g像素211b、g像素211c及g像素211d的gb像素单元151、包含b像素 212a、b像素212b、b像素212c及b像素212d的b像素单元152、包含 r像素209a、r像素209b、r像素209c及r像素209d的r像素单元159、包含g像素213a、g像素213b、g像素213c及g像素213d的gr像素单元153，执行各个像素单元内的曝光信号的差分值的计算。各个像素单元内的曝光信号的差分值的计算方法相同。在本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法的说明中，以包含g像素213a、g像素213b、g像素213c及g像素213d的一个gr像素单元153为例，来说明曝光信号的差分值的计
算。
[0109]
如图9(a)所示，在本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法中，计算横向相邻的像素px(g像素213a)和像素px(g像素213b)的曝光信号的差分值、及纵向相邻的像素px(g像素213a)和像素px(g像素213c) 的曝光信号的差分值。
[0110]
如图8所示，当固体拍摄装置10开始驱动时，在步骤31(s31)中，固体拍摄装置10对被摄体进行曝光。对步骤31(s31)的驱动进行说明。
[0111]
控制电路140将用于控制行选择扫描电路120的行选择的信号发送到行选择扫描电路120，且将控制开关132a、开关132b、开关132c、开关132d、开关136a、开关136b、开关136c、开关136d、开关136e及开关136f的信号发送到读取电路130。使用这些信号，开关132a选择垂直信号线172，开关 132b选择垂直信号线176，开关132c选择垂直信号线182，开关132d选择垂直信号线186，开关136a选择第一差分计算电路134aa的输出端子o，开关 136b选择第二差分计算电路134ab的输出端子o，开关136c选择垂直信号线 178，开关136d选择第一差分计算电路134ba的输出端子o，开关136e选择第二差分计算电路134bb的输出端子o，开关136f选择垂直信号线188。
[0112]
如图9(b)所示，当行选择扫描电路120基于用于控制行选择扫描电路 120的行选择的信号选择第一水平信号线162时，与第一水平信号线162连接的g像素213a具备的光电转换元件42被曝光。g像素213a通过g像素 213a具备的光电转换元件42，生成第一曝光信号ul，该第一曝光信号ul 包含与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的第一值。第一曝光信号ul 被从g像素213a发送到垂直信号线172、ad转换电路部138内的ad转换电路138a、第一差分计算电路134aa的输入端子l及第二差分计算电路134ab 的输入端子l。当行选择扫描电路120基于用于控制行选择扫描电路120的行选择的信号，选择第一水平信号线162时，与g像素213a同样，与第一水平信号线162连接的g像素213b具备的光电转换元件42被曝光。g像素 213b通过g像素213b具备的光电转换元件42，生成第三曝光信号ur，该第三曝光信号ur包含与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的第三值。第三曝光信号ur被从g像素213b发送到垂直信号线176及第二差分计算电路134ab的输入端子r。
[0113]
如图9(b)所示，当行选择扫描电路120基于用于控制行选择扫描电路 120的行选择的信号，选择第二水平信号线164时，与第二水平信号线164 连接的g像素213c具备的光电转换元件42被曝光。g像素213c通过g像素213c具备的光电转换元件42，生成第二曝光信号dl，该第二曝光信号 dl包含与基于曝光后的光的强度生成的电力对应第二值。第二曝光信号dl 被从g像素213c发送到垂直信号线174及第一差分计算电路134aa的输入端子r。当行选择扫描电路120基于用于控制行选择扫描电路120的行选择的信号，选择第二水平信号线164时，与g像素213c同样，与第二水平信号线164连接的g像素213d具备的光电转换元件42被曝光。g像素213d 通过g像素213d具备的光电转换元件42，生成第四曝光信号dr，该第四曝光信号dr包含与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的第四值。第四曝光信号dr被从g像素213d发送到垂直信号线178及ad转换电路部138 内的ad转换电路138d。
[0114]
此外，第一水平信号线162及第二水平信号线164的选择是同时进行的。也可以在选择了第一水平信号线162及第二水平信号线164之后，选择第三水平信号线166及第四水平信号线168，还可以在选择了第三水平信号线166 及第四水平信号线168之后，选择第一水平信号线162及第二水平信号线166。行的选择只要在不脱离本实施方式固体拍摄装置10
的结构的范围内，基于固体拍摄装置10的用途、规格等适当确定即可。
[0115]
使用图8及图9对步骤33(s33)的驱动进行说明。在步骤33(s33)中，第一差分计算电路134aa接收第一曝光信号ul及第二曝光信号dl。第一差分计算电路134aa生成从第一曝光信号ul中减去了第二曝光信号dl的第一差分信号(ul－dl)，且生成将第一差分信号放大的第一放大信号，并将第一放大信号发送到输出端子o。第一差分信号包含从第一曝光信号ul中减去了第二曝光信号dl的值(差分值d1)，第一放大信号包含对差分值d1进行了对数放大的第一放大值。例如，在差分值d1为电压值的情况下，第一放大值是对电压值进行了对数放大的值。
[0116]
第二差分计算电路134ab接收第三曝光信号ur及第一曝光信号ul。第二差分计算电路134ab生成从第一曝光信号ul中减去了第三曝光信号ur的第二差分信号(ul－ur)，且生成将第二差分信号放大的第二放大信号，并将第二放大信号发送到输出端子o。第二差分信号包含从第一曝光信号ul 中减去了第三曝光信号ur的值(差分值d2)，第二放大信号包含对差分值 d2进行了对数放大的第二放大值。例如，在差分值d2为电压值的情况下，第二放大值是对电压值进行了对数放大的值。
[0117]
ad转换电路138将接收到的多个曝光信号及放大信号转换为数字曝光信号。具体而言，ad转换电路138a接收第一曝光信号ul，生成包含第一曝光信号ul的数字值(第一数字数据)的第一数字曝光信号，ad转换电路 138b接收包含第一放大值的第一放大信号，生成包含第一放大值的数字值(第二数字数据)的第二数字曝光信号，ad转换电路138c接收包含第二放大值的第二放大信号，生成包含第二放大值的数字值(第三数字数据)的第三数字曝光信号，ad转换电路138d接收第四曝光信号dr，生成包含第四曝光信号dr的数字值(第四数字数据)的第四数字曝光信号。读取电路130读取第一数字曝光信号、第二数字曝光信号、第三数字曝光信号及第四数字曝光信号，将其发送到像素值重构电路200(图1)。在本实施方式的固体拍摄装置10中，数字曝光信号是从图像传感器100输出的信号(输出数据)。
[0118]
使用图1及图8对步骤35(s35)进行说明。如图8所示，在步骤35(s35) 中，像素值重构电路200(图1)接收第一数字曝光信号、第二数字曝光信号、第三数字曝光信号及第四数字曝光信号。像素值重构电路200对第二数字曝光信号中包含的第二数字数据及第三数字曝光信号中包含的第三数字数据进行逆对数转换。因为第二数字数据是第一放大值的数字值，且第一放大值是对差分值d1进行了对数放大的值，所以逆对数转换后的第二数字数据例如成为差分值d1的数字数据。同样，因为第三数字数据是第二放大值的数字值，且第二放大值是对差分值d2进行了对数放大的值，所以逆对数转换后的第三数字数据例如成为差分值d2的数字数据。即，像素值重构电路200 对第二数字曝光信号中包含的第二数字数据及第三数字曝光信号中包含的第三数字数据进行逆对数转换，生成差分值d1的数字数据及差分值d2的数字数据。
[0119]
进而，像素值重构电路200(图1)使用第一曝光信号ul的数字值(第一数字数据)、差分值d1的数字数据、差分值d2的数字数据及第四曝光信号dr的数字值(第四数字数据)，生成数字值、第二曝光信号dl的数字值及第三曝光信号ur。像素值重构电路200(图1)将数字图像数据发送到距离计算电路300(图1)及isp400(图1)。另外，像素值重构电路200(图1) 将差分值d1的数字数据及差分值d2的数字数据发送到距离计算电路300。
[0120]
使用图1及图8对步骤37(s37)进行说明。如图8所示，在步骤37(s37) 中，距离计算
电路300(图1)接收数字图像数据、差分值d1的数字数据及差分值d2的数字数据。
[0121]
距离计算电路300使用数字图像数据、差分值d1的数字数据及差分值 d2的数字数据，检测图像中的边缘，计算(生成)行方向及列方向边缘的距离信息，且生成包含多个距离信息的距离图。距离计算电路300将所生成的距离图发送到isp400(图1)及显示面板500(图1)。
[0122]
使用图1及图8对步骤39(s39)进行说明。如图8所示，在步骤39(s39) 中，isp400(图1)接收数字图像数据及距离图。isp400使用数字图像数据及距离图，生成与拍摄到的被摄体的图像数据对应的多个rgb图像数据。多个rgb图像数据与在显示面板500(图1)中包含的各像素上显示的数据对应。isp400将包含多个rgb图像数据的图像信号发送到显示面板500。
[0123]
在本实施方式中，也可以增加ad转换电路部138中包含的ad转换电路的个数，且无需设置开关136，而将发送到垂直信号线的曝光信号、从差分计算电路134输出的放大信号分别单独地发送到ad转换电路。通过以上结构，在生成第一数字曝光信号、第二数字曝光信号、第三数字曝光信号及第四数字曝光信号时，能够生成包含第二曝光信号dl的数字值的数字曝光信号及包含第三曝光信号ur的数字值的数字曝光信号。
[0124]
如上所说明，本实施方式的固体拍摄装置10能够在显示面板500上显示所拍摄的被摄体的图像。本实施方式的固体拍摄装置10在使用ad转换电路将图像数据转换为数字图像数据之前，能够使用放大电路对像素对的曝光信号的差分值进行对数放大。其结果，能够提供固体拍摄装置及固体拍摄装置的驱动方法，可抑制由像素对中的各个像素曝光的被摄体的距离信号成分的强度降低，且可进行高精度的距离测定。
[0125]
另外，如上所说明，本实施方式的固体拍摄装置10能够使用在行方向上相邻的同色像素对，检测行方向的距离信号，且能够使用在列方向上相邻的同色像素对，检测列方向的距离信号。即，在多个同色像素中，能够同时计算行方向的距离信号和列方向的距离信号。图像中包含的边缘方向因为依赖于被摄体，所以不会唯一地确定。另一方面，本实施方式的固体拍摄装置10 因为能够同时计算行方向、列方向的放大信号，所以在边缘对比度小时，能够精度更好地检测行方向的距离信号及列方向的距离信号。
[0126]
2.第二实施方式
[0127]
在第二实施方式中，使用第一实施方式中说明的固体拍摄装置10，对与第一实施方式中说明的驱动方法不同的驱动方法进行说明。图10是用于对本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法进行说明的流程图，图11(a)及图 11(b)是用于对本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法进行说明的图。本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法不限定于图10、图11(a)及图 11(b)所示的结构。与图1～图9相同或类似的结构说明有时被省略。
[0128]
第二实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法与第一实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法同样，对于gb像素单元151、b像素单元152、r像素单元159及gr像素单元153而言，各个像素单元的曝光信号的差分值的计算方法相同。另外，同时执行各个像素单元的曝光信号的差分值的计算。在本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法的说明中，以gr像素单元153 为例对曝光信号的差分值的计算进行说明。
[0129]
固体拍摄装置10例如通过针对每个像素来改变曝光时间，可实现高动态范围(也被称为明暗比、照度比)。在本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法中，例如，如图11(a)
所示，位于对角的像素px(g像素213b)及像素px(g像素213c)比位于对角的像素px(g像素213a)及像素px(g 像素213d)的曝光时间长。在图11(a)中，曝光时间的长度记述为长(long) 或短(short)。在位于对角的像素px(g像素213b)及像素px(g像素213c) 中，曝光时间长(long)，位于对角的像素px(g像素213a)及像素px(g 像素213d)的曝光时间短(short)。在本实施方式中，与第一实施方式同样，作为一例，放大电路是对数放大器。
[0130]
如图11(a)所示，在本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法中，计算位于对角的像素px(g像素213b)和像素px(g像素213c)的曝光信号的差分值、及位于对角的像素px(g像素213a)和像素px(g像素213d) 的曝光信号的差分值。本实施方式因为在位于对角的像素间计算差分值这方面与第一实施方式不同，其以外的结构均与第一实施方式同样，所以省略了对与第一实施方式同样的结构的说明。
[0131]
如图10所示，当固体拍摄装置10开始驱动时，在步骤61(s61)中，固体拍摄装置10对被摄体进行曝光。下面，对步骤61(s61)的驱动进行说明。
[0132]
如图10所示，当固体拍摄装置10开始驱动时，在步骤61(s61)中，固体拍摄装置10对被摄体进行曝光。下面，对步骤61(s61)的驱动进行说明。
[0133]
控制电路140将用于控制行选择扫描电路120的行选择的信号发送到行选择扫描电路120，且将控制开关132a、开关132b、开关132c、开关132d、开关136a、开关136b、开关136c、开关136d、开关136e及开关136f的信号发送到读取电路130。使用这些信号，开关132a选择垂直信号线176，开关 132b选择垂直信号线178，开关132c选择垂直信号线186，开关132d选择垂直信号线188，开关136a选择第一差分计算电路134aa的输出端子o，开关 136b选择垂直信号线176，开关136c选择第二差分计算电路134ab的输出端子o，开关136d选择第一差分计算电路134ba的输出端子o，开关136e选择垂直信号线186，开关136f选择第二差分计算电路134bb的输出端子o。
[0134]
如图11(b)所示，当行选择扫描电路120基于用于控制行选择扫描电路120的行选择的信号，选择第一水平信号线162时，与第一水平信号线162 连接的g像素213a具备的光电转换元件42被曝光。g像素211a通过g像素213a具备的光电转换元件42，生成第一曝光信号ul，该第一曝光信号 ul包含与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的第一值。第一曝光信号 ul被从g像素213a发送到垂直信号线172、ad转换电路138a及第二差分计算电路134ab的输入端子l。当行选择扫描电路120基于用于控制行选择扫描电路120的行选择的信号，选择第一水平信号线162时，与g像素213a 同样，与第一水平信号线162连接的g像素213b具备的光电转换元件42被曝光。g像素213b通过g像素213b具备的光电转换元件42，生成第三曝光信号ur，该第三曝光信号ur包含与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的第三值。第三曝光信号ur被从g像素213b发送到垂直信号线176、第一差分计算电路134aa的输入端子r及ad转换电路138c。
[0135]
如图11(b)所示，当行选择扫描电路120基于用于控制行选择扫描电路120的行选择的信号，选择第二水平信号线164时，与第二水平信号线164 连接的g像素213c具备的光电转换元件42被曝光。g像素213c通过g像素213c具备的光电转换元件42，生成第二曝光信号dl，该第二曝光信号dl包含与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的第二值。第二曝光信号 dl被从g像素213c发送到垂直信号线174及第一差分计算电路134aa的输入端子r。当行选择扫描电路120基于用于控制行选择扫描电路120的行选择的信号，选择第二水平信
号线164时，与g像素213c同样，与第二水平信号线164连接的g像素213d具备的光电转换元件42被曝光。g像素213d 通过g像素213d具备的光电转换元件42，生成第四曝光信号dr，该第四曝光信号dr包含与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的第四值。第四曝光信号dr被从g像素213d发送到垂直信号线178及第二差分计算电路 134ab的输入端子r。
[0136]
此外，与第一实施方式同样，在本实施方式中，也同时进行第一水平信号线162及第二水平信号线164的选择。也可以在选择了第一水平信号线162 及第二水平信号线164之后，选择第三水平信号线166及第四水平信号168，还可以在选择了第三水平信号线166及第四水平信号线168之后，选择第一水平信号线162及第二水平信号线164。行的选择只要在不脱离本实施方式固体拍摄装置10的结构的范围内基于固体拍摄装置10的用途、规格等适当确定即可。
[0137]
第一差分计算电路134aa接收第二曝光信号dl及第三曝光信号ur。第一差分计算电路134aa生成从第三曝光信号ur中减去了第二曝光信号dl的第三差分信号(ur－dl)，且生成将第三差分信号放大的第三放大信号，并将第三放大信号发送到输出端子o。第三差分信号包含从第三曝光信号ur 中减去了第二曝光信号dl的值(差分值d3)，第三放大信号包含对差分值 d3进行了对数放大的第三放大值。例如，在差分值d3为电压值的情况下，第三放大值是对电压值进行了对数放大的值。
[0138]
第二差分计算电路134ab接收第一曝光信号ul及第四曝光信号dr。第二差分计算电路134ab生成从第一曝光信号ul中减去了第四曝光信号dr的第四差分信号(ul－dr)，且生成将第四差分信号放大的第四放大信号，并将第四放大信号发送到输出端子o。第四差分信号包含从第一曝光信号ul 减去了第四曝光信号dr的值(差分值d4)，第四放大信号包含对差分值d4 进行了对数放大的第四放大值。例如，在差分值d4为电压值的情况下，第三放大值是对电压值进行了对数放大的值。
[0139]
ad转换电路138将接收到的多个曝光信号及放大信号转换为数字曝光信号。具体而言，ad转换电路138a接收第一曝光信号ul，生成包含第一曝光信号ul的数字值(第一数字数据)的第一数字曝光信号，ad转换电路 138b接收包含第三放大值的第三放大信号，生成包含第三放大值的数字值(第五数字数据)的第五数字曝光信号，ad转换电路138c生成包含第三曝光信号ur的数字值(第六数字数据)的第六数字曝光信号，ad转换电路138d 接收包含第四放大值的第四放大信号，生成包含第四放大值的数字值(第七数字数据)的第七数字曝光信号。读取电路130读取第一数字曝光信号、第五数字曝光信号、第六数字曝光信号及第七数字曝光信号，发送到像素值重构电路200(图1)。与第一实施方式同样，在第二实施方式中，数字曝光信号也是从图像传感器100输出的信号(输出数据)。
[0140]
使用图1及图10对步骤65(s65)进行说明。如图10所示，在步骤65 (s65)中，像素值重构电路200(图1)接收第一数字曝光信号、第五数字曝光信号、第六数字曝光信号及第七数字曝光信号。像素值重构电路200对第五数字曝光信号中包含的第五数字数据及第七数字曝光信号中包含的第七数字数据进行逆对数转换。因为第五数字数据是第三放大值的数字值，且第三放大值是对差分值d3进行了对数放大的值，所以逆对数转换后的第五数字数据例如成为差分值d3的数字数据。同样，因为第七数字数据是第四放大值的数字值，且第四放大值是对差分值d4进行了对数放大的值，所以逆对数转换后的第七数字数据例如成为差分值d4的数字数据。即，像素值重构电路200对第五数字曝光信号中包含的第五数字数据及
第七数字曝光信号中包含的第七数字数据进行逆对数转换，生成差分值d3的数字数据及差分值d4的数字数据。
[0141]
进而，像素值重构电路200(图1)使用第一曝光信号ul的数字值(第一数字数据)、差分值d3的数字数据、第三曝光信号ur的数字值(第六数字数据)及差分值d4的数字数据，生成第二曝光信号dl的数字值、及第四曝光信号dr的数字值。像素值重构电路200(图1)将数字图像数据发送到距离计算电路300(图1)及isp400(图1)。另外，像素值重构电路200(图 1)将差分值d3的数字数据及差分值d4的数字数据发送到距离计算电路300。
[0142]
使用图1及图10对步骤67(s67)进行说明。如图10所示，在步骤67 (s67)中，距离计算电路300(图1)接收数字图像数据、差分值d3的数字数据及差分值d4的数字数据。
[0143]
距离计算电路300使用数字图像数据、差分值d3的数字数据及差分值 d4的数字数据，检测图像中的边缘，计算(生成)行方向及列方向边缘的距离信息，生成包含多个距离信息的距离图。距离计算电路300将所生成的距离图发送到isp400(图1)及显示面板500(图1)。
[0144]
图10所示的步骤69(s69)是与图8的步骤39(s39)同样的。因而，这里的步骤69(s69)的说明省略。
[0145]
在本实施方式中，也可以增加ad转换电路部138中包含的ad转换电路的个数，且无需设置开关136，而将发送到垂直信号线的曝光信号、从差分计算电路134输出的放大信号分别单独地发送到ad转换电路。通过以上结构，在生成第一数字曝光信号、第二数字曝光信号、第三数字曝光信号及第四数字曝光信号时，能够生成包含第二曝光信号dl的数字值的数字曝光信号及包含第四曝光信号dr的数字值的数字曝光信号。
[0146]
如上所说明，本实施方式的固体拍摄装置10能够在使用ad转换电路将图像数据转换为数字图像数据之前，使用放大电路，对相互位于对角的曝光时间相同的像素的曝光信号的差分值进行对数放大。其结果，能够提供固体拍摄装置及固体拍摄装置的驱动方法，其能够实现高动态范围，并且抑制分别由像素对曝光的被摄体的距离信号成分的强度降低。
[0147]
3.第三实施方式
[0148]
在第三实施方式中，对固体拍摄装置10的其他结构进行说明。图12是表示本实施方式图像传感器100b的结构的俯视图。图13(a)是表示本实施方式像素部110b的结构的俯视图，图13(b)是本实施方式的像素部110b 的沿着e1和e2的切断部侧视图，图14是用于对本实施方式固体拍摄装置 10的驱动方法进行说明的流程图，图15(a)及图15(b)是用于对本实施方式固体拍摄装置10的驱动方法进行说明的图。本实施方式的固体拍摄装置 10的结构不限定于图12～图15所示的结构。与图1～图11相同或类似的结构说明有时被省略。
[0149]
3-1.图像传感器100b的结构
[0150]
如图12所示，图像传感器100b具有像素部110b、行选择扫描电路120b、读取电路130b及控制电路140b。
[0151]
3-2.像素部110b的结构
[0152]
如图12所示，像素部110b的像素px配置为行(行)方向和列(列) 方向(y行x列)的矩阵状。在此，y及x是分别独立设定的正自然数。像素px例如分类为r像素209、g像素211、b像素212及g像素213。r像素209是具有红色滤色器的像素px。g像素211是设置于具有b像素212 的行，具有绿色滤色器的像素px。b像素212是具有蓝色滤色器的像素px。 g像素213是
设置于具有r像素209的行，具有绿色滤色器的像素px。当将 r像素209、g像素211、b像素212及g像素213合并成一个像素单元150 时，像素单元150配置为矩阵状。图12所示的像素配置被称为拜尔(bayer) 矩阵、拜尔配置等。
[0153]
在像素部110b中，设置于第一行的多个像素px交替配置有g像素213 和r像素209。设置于第二行的多个像素px交替配置有b像素212和g像素211。设置于第一列的多个像素px交替配置有g像素213和b像素212。设置于第二列的多个像素px交替配置有r像素209和g像素211。就像素部110b而言，第一行和第二行的像素px的配置具有在行方向上重复的配置，第一列和第二列的像素px的配置具有在列方向上重复的配置。在本实施方式中，也与第一实施方式同样，各像素px具有光电转换元件42。
[0154]
3-3.控制电路140b、行选择扫描电路120b及读取电路130b的结构
[0155]
如图12所示，控制电路140b与行选择扫描电路120b及读取电路130b 连接。控制电路140b将用于控制行选择扫描电路120b的行选择的信号发送到行选择扫描电路120b，且将控制开关136g的信号及控制ad转换电路部 138的信号发送到读取电路130b。
[0156]
如图12所示，行选择扫描电路120b例如与第一水平信号线162及第二水平信号线164连接。第一水平信号线162与g像素213及r像素209连接，第二水平信号线164与b像素212及g像素211连接。
[0157]
如图12所示，读取电路130b具有将第三差分计算电路134c、ad转换电路部138及第三差分计算电路134c和ad转换电路部138连接的多个开关 136e。读取电路130b与多个垂直信号线及像素值重构电路200连接。垂直信号线172b与g像素213、第三差分计算电路134c的输入端子l及ad转换电路138a连接。垂直信号线174b与b像素212连接。垂直信号线176b与r 像素209连接。垂直信号线178b与g像素211及第三差分计算电路134c的输入端子r连接。
[0158]
开关136g的第一端子与第三差分计算电路134c的输出端子o或垂直信号线178b连接，开关136g的第二端子与ad转换电路138d连接。开关136g 使用控制开关136g的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择第三差分计算电路134c的输出端子o或垂直信号线178b中的任一个，使所选择的信号线与ad转换电路138d导通。
[0159]
读取电路130b的以上说明的垂直信号线172b～178b的结构具有相对于 x方向重复的结构。
[0160]
上述的控制电路140b、行选择扫描电路120b及读取电路130b以外的结构具有与在第一实施方式及第二实施方式中说明的控制电路140、行选择扫描电路120及读取电路130同样的结构，所以这里的说明省略。与第一实施方式及第二实施方式同样，在第三实施方式中，读取电路130b也被称为处理电路。
[0161]
3-4.像素部110b的切断结构
[0162]
如图13(a)所示，微透镜62分别针对g像素211、r像素209、b像素212及g像素213这四个像素而设置。即，四个像素px分别具备一个片上透镜。透射型衍射光栅64设置在微透镜62上(z方向)。透射型衍射光栅 64相对于x方向，与设置于g像素211的微透镜62的一半、设置于r像素 209的微透镜62的一半、设置于b像素212的微透镜62的一半及设置于g 像素213的微透镜62的一半重叠。图13(a)所示的透射型衍射光栅64的结构是一例，透射型衍射光栅64的结构不限定于图13(a)所示的结构。第三实施方式在四个像素px分别具备一个片上透镜这方面与第一实施方式不同，其以外的结构均与第一实施方式同样，所以这里省略说明。
[0163]
如图13(b)所示，g像素213(px(g213))具有开关部32、光电转换元件42、绿色滤色器54、微透镜62、透射型衍射光栅64及结构体66。与 g像素213相邻的r像素209(px(r209))具有开关部32、光电转换元件 42、蓝色滤色器52、微透镜62、透射型衍射光栅64。
[0164]
3-5.固体拍摄装置10的驱动方法
[0165]
如图15(a)所示，在第三实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法中，计算位于对角的像素px(g像素213)和像素px(g像素211)的曝光信号的差分值。
[0166]
如图14所示，当固体拍摄装置10开始驱动时，在步骤81(s81)中，固体拍摄装置10对被摄体进行曝光。对步骤81(s81)的驱动进行说明。
[0167]
控制电路140b将用于控制行选择扫描电路120的行选择的信号发送到行选择扫描电路120b，且将控制开关136g的信号及控制ad转换电路部138 的信号发送到读取电路130b。使用控制开关136g的信号及控制ad转换电路部138的信号，开关136g的第一端子与第三差分计算电路134c的输出端子 o连接，开关136g的第二端子与ad转换电路138d连接。
[0168]
如图15(b)所示，当行选择扫描电路120b基于用于控制行选择扫描电路120b的行选择的信号，选择第一水平信号线162b时，与第一水平信号线 162b连接的g像素211具备的光电转换元件42被曝光。g像素213通过g 像素213具备的光电转换元件42，生成与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的曝光信号gr。曝光信号gr被从g像素213发送到垂直信号线172 及ad转换电路138a。当行选择扫描电路120b基于用于控制行选择扫描电路 120b的行选择的信号，选择第一水平信号线162b时，与g像素213同样，与第一水平信号线162连接的r像素209具备的光电转换元件42被曝光。r 像素209通过r像素209具备的光电转换元件42，生成与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的曝光信号r。曝光信号r被从r像素209发送到垂直信号线176b及ad转换电路138c。
[0169]
如图15(b)所示，当行选择扫描电路120b基于用于控制行选择扫描电路120b的行选择的信号，选择第二水平信号线164b时，与第二水平信号线 164b连接的b像素212具备的光电转换元件42被曝光。b像素212通过b 像素212具备的光电转换元件42，生成与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的曝光信号r。曝光信号b被从b像素212发送到垂直信号线174b及 ad转换电路138b。当行选择扫描电路120b基于用于控制行选择扫描电路 120b的行选择的信号，选择第二水平信号线164b时，与b像素212同样，与第二水平信号线164b连接的g像素211具备的光电转换元件42被曝光。 g像素211通过g像素211具备的光电转换元件42，生成与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的曝光信号gb。曝光信号gb被从g像素211发送到垂直信号线178b及第三差分计算电路134c的输入端子r。
[0170]
此外，与第一实施方式及第二实施方式同样，在第三实施方式中，也同时进行第一水平信号线162b及第二水平信号线164b的选择。可以在选择了第一水平信号线162b及第二水平信号线164b之后，选择第三水平信号线166b 及第四水平信号线168b，也可以在选择了第三水平信号线166b及第四水平信号线168b之后，选择第一水平信号线162b及第二水平信号线164b。行的选择只要在不脱离本实施方式固体拍摄装置10的结构的范围内基于固体拍摄装置10的用途、规格等适当确定即可。
[0171]
使用图14及图15(b)对步骤83(s83)的驱动进行说明。在步骤83 (s83)中，第三差分计算电路134c接收曝光信号gr及曝光信号gb。第三差分计算电路134c生成从曝光信号gr中减去了曝光信号gb的第五差分信号(gr－gb)，且生成将第五差分信号放大的第五放大信
号，并将第五放大信号发送到输出端子o。第五差分信号包含从曝光信号gr中减去了曝光信号gb的值(差分值d5)，第五放大信号包含对差分值d5进行了对数放大的第五放大值。例如，在差分值d5为电压值的情况下，第五放大值是对电压值进行了对数放大的值。
[0172]
读取电路130b将接收到的多个曝光信号及放大信号转换为数字曝光信号。进而，读取电路130b将数字曝光信号发送到像素值重构电路200(图1)。具体而言，ad转换电路138a接收曝光信号gr，生成包含曝光信号gr的数字值(第八数字数据)的第八数字曝光信号，ad转换电路138b接收曝光信号b，生成包含曝光信号b的数字值(第九数字数据)的第九数字曝光信号， ad转换电路138c生成包含曝光信号r的数字值(第十数字数据)的第十数字曝光信号，ad转换电路138d接收包含第五放大值的第五放大信号，生成包含第五放大值的数字值(第十一数字数据)的第十一数字曝光信号。读取电路130读取第八数字曝光信号、第九数字曝光信号、第十数字曝光信号及第十一数字曝光信号，发送到像素值重构电路200(图1)。与第一实施方式及第二实施方式同样，在第三实施方式中，数字曝光信号也是从图像传感器 100输出的信号(输出数据)。
[0173]
使用图1及图14对步骤85(s85)进行说明。如图14所示，在步骤85 (s85)中，像素值重构电路200(图1)接收第八数字曝光信号、第九数字曝光信号、第十数字曝光信号及第十一数字曝光信号。像素值重构电路200 对第十一数字曝光信号中包含的第十一数字数据进行逆对数转换。因为第十一数字数据是第五放大值的数字值，且第五放大值是对差分值d5进行了对数放大的值，所以逆对数转换后的第十一数字数据例如成为差分值d5的数字数据。像素值重构电路200对第十一数字曝光信号中包含的第十一数字数据进行逆对数转换，生成差分值d5的数字数据。
[0174]
进而，像素值重构电路200(图1)使用曝光信号gr的数字值(第八数字数据)、曝光信号b的数字值(第九数字数据)、曝光信号r的数字值(第十数字数据)及差分值d5的数字数据，生成与g像素211对应的数字图像数据、与r像素209对应的数字图像数据、与b像素212对应的数字图像数据及与g像素213对应的数字图像数据。像素值重构电路200(图1)将与g 像素211对应的数字图像数据、与r像素209对应的数字图像数据、与b像素212对应的数字图像数据及与g像素213对应的数字图像数据发送到距离计算电路300(图1)及isp400(图1)。另外，像素值重构电路200(图1) 将差分值d5的数字数据发送到距离计算电路300。
[0175]
使用图1及图14对步骤87(s87)进行说明。如图14所示，在步骤95 (s87)中，距离计算电路300(图1)接收数字图像数据及差分值d5的数字数据。另外，距离计算电路300使用数字图像数据及差分值d5的数字数据，检测图像中的边缘，计算(生成)行方向及列方向边缘的距离信息，生成包含距离信息的距离图。距离计算电路300将所生成的距离图发送到 isp400(图1)及显示面板500(图1)。
[0176]
使用图1及图14对步骤89(s89)进行说明。如图14所示，在步骤89 (s89)中，isp400(图1)接收与g像素211对应的数字图像数据、与r像素209对应的数字图像数据、与b像素212对应的数字图像数据、与g像素 213对应的数字图像数据及距离图。isp400使用与g像素211对应的数字图像数据、与r像素209对应的数字图像数据、与b像素212对应的数字图像数据、与g像素213对应的数字图像数据及距离图，生成与拍摄到的被摄体的图像数据对应的多个rgb图像数据。多个rgb图像数据与在显示面板500 (图1)中包含的各像素上显示的数据对应。isp400将包含多个rgb图像数据的图像信号发送到显示面板500。
[0177]
如上所说明，本实施方式的固体拍摄装置10能够使用对相互位于对角的像素的曝光信号的差分值进行了对数放大的数据，生成距离信息。其结果，能够提供固体拍摄装置及固体拍摄装置的驱动方法，其不依赖于衍射光栅的朝向，能够抑制由像素对中的各个像素曝光的被摄体的距离信号成分的强度降低。
[0178]
4.第四实施方式
[0179]
在第四实施方式中，对固体拍摄装置10的其他结构进行说明。图16是表示本实施方式图像传感器100c的结构的俯视图。图17是表示本实施方式像素部110c的结构的俯视图，图18(a)及图18(b)是用于对本实施方式固体拍摄装置10的驱动方法进行说明的图。本实施方式的固体拍摄装置10 的结构不限定于图16～图18(b)所示的结构。与图1～图15(b)相同或类似的结构说明有时被省略。
[0180]
4-1.图像传感器100c的结构
[0181]
如图16所示，图像传感器100c具有像素部110c、行选择扫描电路120c、读取电路130c及控制电路140c。
[0182]
4-2.像素部110c的结构
[0183]
如图16所示，像素部110c的像素px配置为行(行)方向和列(列)方向(y行x列)的矩阵状。在此，y及x是分别独立设定的正自然数。像素 px例如分类为r像素209e、r像素209f、g像素211e、g像素211f、b 像素212e、b像素212f、g像素213e及g像素213f。r像素209e及r像素209f是具有红色滤色器的像素px。g像素213e及g像素213f是设置于具有r像素209e及r像素209f的行，具有绿色滤色器的像素px。b像素 212e及b像素212f是具有蓝色滤色器的像素px。g像素211e及g像素211f 是设置于具有b像素212e及b像素212f的行，具有绿色滤色器的像素px。在本实施方式中，例如，将r像素209e及r像素209f这两个像素设为一个 r像素单元，将g像素211e及g像素211f这两个像素设为一个gb像素单元，将b像素212e及b像素212f设为一个b像素单元，将g像素213e及 g像素213f设为一个gr像素单元。各单元例如也被称为2
×
1的像素结构。当将r像素单元、gr像素单元、b像素单元及gb像素单元合并设为一个块时，一个块配置为矩阵状。
[0184]
在像素部110c中，就设置于第一行的多个像素px而言，当将g像素213e、 g像素213f、r像素209e及r像素209f设为第九组时，第九组配置在x 方向上。就设置于第二行的多个像素px而言，当将b像素212e、b像素212f、 g像素211e及g像素211f设为第十组时，第十组配置在x方向上。就设置于第一列的多个像素px而言，当将g像素213e及b像素212e设为第十一组时，第十一组配置在y方向上。就设置于第二列的多个像素px而言，当将g像素213f及b像素212f设为第十二组时，第十二组配置在y方向上。就设置于第三列的多个像素px而言，当将r像素209e及g像素211e设为第十三组时，第十三组配置在y方向上。就设置于第四列的多个像素px而言，当将r像素209f及g像素211f设为第十四组时，第十四组配置在y方向上。在本实施方式中，与第一实施方式及第二实施方式同样，各像素px 也具有光电转换元件42。
[0185]
4-3.控制电路140c、行选择扫描电路120c及读取电路130c的结构
[0186]
如图16所示，控制电路140c与行选择扫描电路120c及读取电路130c 连接。控制电路140c将用于控制行选择扫描电路120c的行选择的信号发送到行选择扫描电路120c，且将控制开关136h的信号及控制ad转换电路部 138的信号发送到读取电路130c。
[0187]
行选择扫描电路120c例如与第一水平信号线162c及第二水平信号线 164c连接。第一水平信号线162c与g像素213e、g像素213f、r像素209e 及r像素209f连接，第二水平信号线164c与b像素212e、b像素212f、g 像素211e及g像素211f连接。
[0188]
读取电路130c具有第四差分计算电路134d、第四差分计算电路134e、 ad转换电路部138、开关136h及开关136i。
[0189]
读取电路130c与多个垂直信号线及像素值重构电路200连接。垂直信号线172c与g像素213e、b像素212e、第四差分计算电路134d的输入端子l 及ad转换电路138a连接。垂直信号线174c与g像素211f、b像素212f、第四差分计算电路134d的输入端子r及ad转换电路138b连接。垂直信号线176c与r像素209e、g像素211e、第四差分计算电路134e的输入端子l 及ad转换电路138c连接。垂直信号线178c与r像素209f、g像素211f、第四差分计算电路134e的输入端子r及ad转换电路138d连接。
[0190]
开关136h的第一端子与第四差分计算电路134d的输出端子o或垂直信号线174c连接，开关136h的第二端子与ad转换电路138b连接。开关136h 使用控制开关136h的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择第四差分计算电路134d的输出端子o或垂直信号线174c中的任一个，使所选择的信号线与ad转换电路138b导通。
[0191]
开关136i的第一端子与第四差分计算电路134e的输出端子o及垂直信号线178c连接，开关136i的第二端子与ad转换电路138d连接。开关136i 使用控制开关136i的信号及控制ad转换电路部138的信号，选择第四差分计算电路134e的输出端子o或垂直信号线178c中的任一个，使所选择的信号线与ad转换电路138d导通。
[0192]
读取电路130c的以上说明的垂直信号线172c～178c的结构具有相对于x 方向重复的结构。
[0193]
上述的控制电路140c、行选择扫描电路120c及读取电路130c以外的结构具有与在第一实施方式及第二实施方式中说明的控制电路140、行选择扫描电路120及读取电路130同样的结构，所以这里的说明省略。与第一实施方式及第二实施方式同样，在第四实施方式中，读取电路130c也被称为处理电路。
[0194]
4-4.像素部110c的切断结构
[0195]
如图17所示，一个微透镜62相对于g像素213e及g像素213f这两个像素而设置。即，两个像素px具备一个片上透镜。与g像素213e及g像素213f同样，r像素209e及r像素209f这两个像素具备一个片上透镜，b 像素211e及b像素211f这两个像素具备一个片上透镜，g像素211e及g 像素211f这两个像素具备一个片上透镜。像素部110c的沿着a1和a2的切断部侧视图与图6(b)所示的切断部侧视图相同。因为各像素具有2
×
1个这两个像素和一个ocl，所以在本实施方式中，例如，有时称为2
×
1ocl、 2
×
1ocl结构。
[0196]
4-5.固体拍摄装置10的驱动方法
[0197]
如图18(a)所示，在本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法中，计算横向相邻的像素px(g像素213e)和像素px(g像素213f)的曝光信号的差分值。本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法可使用在图14所示的流程图中将差分值d5及第五放大值替换为差分值d6及第六放大值的流程图。本实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法除了将差分值d5及第五放大值替换为差分值d6及第六放大值以外，与图14所示的流程图同样，因此，与图 14所示的流程图相同或类似的结构说明被省略。
[0198]
在第四实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法中，各个像素单元的曝光信号的差分值的计算方法也是同样的。另外，同时执行各个像素单元的曝光信号的差分值的计算。在第四实施方式的固体拍摄装置10的驱动方法的说明中，以gr像素单元为例来说明曝光信号的差分值的计算。
[0199]
如图14所示，当固体拍摄装置10开始驱动时，在步骤81(s81)中，固体拍摄装置10对被摄体进行曝光。在步骤81(s81)中，控制电路140c 将用于控制行选择扫描电路120c的行选择的信号发送到行选择扫描电路 120c，且将控制开关136h及开关136i的信号及控制ad转换电路部138的信号发送到读取电路130c。使用控制开关136h及开关136i的信号控制及ad 转换电路部138的信号，开关136h选择第四差分计算电路134d的输出端子 o，开关136i选择第四差分计算电路134e的输出端子o。
[0200]
如图18(b)所示，当行选择扫描电路120c基于用于控制行选择扫描电路120c的行选择的信号，选择第一水平信号线162b时，与第一水平信号线 162b连接的g像素213e具备的光电转换元件42被曝光。g像素213e通过 g像素213e具备的光电转换元件42，生成曝光信号l，该曝光信号l包含与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的第五值。曝光信号l被从g像素 213e发送到垂直信号线172c、ad转换电路部138内的ad转换电路138a 及第四差分计算电路134d的输入端子l。与g像素213e同样，与第一水平信号线162b连接的g像素213f具备的光电转换元件42被曝光。g像素213f 通过g像素213f具备的光电转换元件42，生成曝光信号r，该曝光信号r 包含与基于曝光后的光的强度生成的电力对应的第六值。曝光信号r被从g 像素213f发送到垂直信号线174c及第四差分计算电路134d的输入端子r。
[0201]
此外，在第四实施方式中，可以同时进行第一水平信号线162c及第二水平信号线164c的选择，也可以在选择了第一水平信号线162c之后，选择第二水平信号线164c，还可以在选择了第二水平信号线164c之后，选择第一水平信号线162c。行的选择只要在不脱离本实施方式固体拍摄装置10的结构的范围内基于固体拍摄装置10的用途、规格等适当确定即可。
[0202]
第四差分计算电路134d接收曝光信号r及曝光信号l。第四差分计算电路134d生成从曝光信号l中减去了曝光信号r的第六差分信号(l－r)，且生成将第六差分信号放大的第六放大信号，并将第六放大信号发送到输出端子o。第六差分信号包含从曝光信号l中减去了曝光信号r的值(差分值 d6)，第六放大信号包含对差分值d6进行了对数放大的第六放大值。例如，在差分值d6为电压值的情况下，第二放大值是对电压值进行了对数放大的值。
[0203]
读取电路130c将接收到的多个曝光信号及放大信号转换为数字曝光信号。进而，读取电路130c将数字曝光信号发送到像素值重构电路200(图1)。具体而言，ad转换电路138a接收曝光信号l，生成包含曝光信号l的数字值(第十二数字数据)的第十二数字曝光信号，ad转换电路138b接收包含第六放大值的第六放大信号，生成包含第六放大值的数字值(第十三数字数据) 的第十三数字曝光信号。读取电路130c读取第十二数字曝光信号及第十三数字曝光信号，发送到像素值重构电路200(图1)。与第一实施方式～第三实施方式同样，在第四实施方式中，数字曝光信号也是从图像传感器100输出的信号(输出数据)。
[0204]
使用图1及图14对步骤85(s85)进行说明。如图14所示，在步骤85 (s85)中，像素值重构电路200(图1)接收第十二数字曝光信号及第十三数字曝光信号。像素值重构电路200对第十三数字曝光信号中包含的第十三数字数据进行逆对数转换。因为第十三数字数据是
第六放大值的数字值，且第六放大值是对差分值d6进行了对数放大的值，所以逆对数转换后的第十三数字数据例如成为差分值d6的数字数据。像素值重构电路200对第十三数字曝光信号中包含的第十四数字数据进行逆对数转换，生成差分值d6的数字数据。
[0205]
进而，像素值重构电路200(图1)使用曝光信号l的数字值(第十二数字数据)及差分值d6的数字数据，生成曝光信号r的数字值。像素值重构电路200(图1)将数字图像数据发送到距离计算电路300(图1)及isp400 (图1)。另外，像素值重构电路200(图1)将差分值d6的数字数据发送到距离计算电路300。
[0206]
使用图1及图14对步骤87(s87)进行说明。如图14所示，在步骤87 (s87)中，距离计算电路300(图1)接收数字图像数据及差分值d6的数字数据。另外，距离计算电路300使用数字图像数据及差分值d6的数字数据，检测边缘，计算(生成)边缘的距离信息，且生成包含距离信息的距离图。距离计算电路300将所生成的距离图发送到isp400(图1)及显示面板 500(图1)。
[0207]
接着，使用图1及图14对步骤89(s89)进行说明。如图14所示，在步骤89(s89)中，isp400(图1)接收数字图像数据及距离图。isp400使用各图像数据及距离图，生成与拍摄到的被摄体的图像数据对应的多个rgb图像数据。多个rgb图像数据与在显示面板500(图1)中包含的各像素上显示的数据对应。isp400将包含多个rgb图像数据的图像信号发送到显示面板500。
[0208]
如上所说明，本实施方式的固体拍摄装置10能够使用2
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1ocl结构，且使用在行方向上相邻的同色的像素对，检测行方向的距离信号。即，在多个同色的像素中，能够同时计算行方向的距离信号。
[0209]
以上，参照附图说明了本发明的各实施方式，但本发明不限定于上述的实施方式，可以在不脱离本发明宗旨的范围内适当变更。例如，只要具备本发明的宗旨，则本领域技术人员基于各实施方式的拍摄系统适当进行结构的追加、删除或设计变更的内容也包含在本发明的范围内。另外，上述的各实施方式只要不相互矛盾，则就可适当组合，各实施方式中共同的技术事项即使没有明示的记载，也包含在各实施方式中。
[0210]
另外，可理解为即使是与通过上述的各实施方式的方式带来的作用效果不同的其它的作用效果，根据本说明书的记载可知的效果或本领域技术人员可容易预测的效果当然也是由本发明带来的。
[0211]
符号说明
[0212]
10：固体拍摄装置、30：电路部、32：开关部、40：光电转换元件部、 42：光电转换元件、44：元件分离部、50：彩色滤色部、52：蓝色滤色器、 54：绿色滤色器、58：遮光部、60：光学元件部、62：微透镜、64：透射型衍射光栅、100：图像传感器、100b：图像传感器、100c：图像传感器、110：像素部、110b：像素部、110c：像素部、120：行选择扫描电路、120b：行选择扫描电路、120c：行选择扫描电路、130：读取电路、130b：读取电路、130c：读取电路、132：开关、132a：开关、132b：开关、132c：开关、132d：开关、 134：差分计算电路、134a：第一差分计算电路、134aa：第一差分计算电路、 134ab：第二差分计算电路、134b：第二差分计算电路、134ba：第一差分计算电路、134bb：第二差分计算电路、134c：第三差分计算电路、134d：第四差分计算电路、134e：第四差分计算电路、136：开关、136a：开关、136b：开关、136c：开关、136d：开关、136e：开关、136f：开关、136g：开关、 136h：开关、136i：开关、138：ad转换电路
部、138a：ad转换电路、138b： ad转换电路、138c：ad转换电路、138d：ad转换电路、138e：ad转换电路、138f：ad转换电路、138g：ad转换电路、138h：ad转换电路、140：控制电路、140b：控制电路、140c：控制电路、151：gb像素单元、152：b 像素单元、153：gr像素单元、159：r像素单元、162：第一水平信号线、162b：第一水平信号线、162c：第一水平信号线、164：第二水平信号线、164b：第二水平信号线、164c：第二水平信号线、166：第三水平信号线、166b：第三水平信号线、168：第四水平信号线、168b：第四水平信号线、172：垂直信号线、172b：垂直信号线、172c：垂直信号线、174：垂直信号线、174b：垂直信号线、174c：垂直信号线、176：垂直信号线、176b：垂直信号线、176c：垂直信号线、178：垂直信号线、178b：垂直信号线、178c：垂直信号线、182：垂直信号线、184：垂直信号线、186：垂直信号线、188：垂直信号线、200：像素值重构电路、209a：像素、209b：像素、209c：像素、209d：像素、 209e：像素、209f：像素、211：像素、211a：像素、211b：像素、211c：像素、211d：像素、211e：像素、211f：像素、212：像素、212a：像素、 212b：像素、212c：像素、212d：像素、212e：像素、212f：像素、213：像素、213a：像素、213b：像素、213c：像素、213d：像素、213e：像素、 213f：像素、300：距离计算电路、400：图像信号处理器(imagesignalprocessor， isp)、500：显示面板、600：减法电路、600a：减法电路、600b：减法电路、 600c：减法电路、600d：减法电路、602：放大电路、602a：放大电路、602b：放大电路、602c：放大电路、602d：放大电路。