JP2008085755A - Imaging apparatus - Google Patents

Imaging apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2008085755A
JP2008085755A JP2006264350A JP2006264350A JP2008085755A JP 2008085755 A JP2008085755 A JP 2008085755A JP 2006264350 A JP2006264350 A JP 2006264350A JP 2006264350 A JP2006264350 A JP 2006264350A JP 2008085755 A JP2008085755 A JP 2008085755A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
capacitive coupling
signal processing
solid
state imaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2006264350A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Miyazaki
隆行 宮崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2006264350A priority Critical patent/JP2008085755A/en
Publication of JP2008085755A publication Critical patent/JP2008085755A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily obtain an imaging apparatus capable of performing high-speed information transmission. <P>SOLUTION: The imaging apparatus is equipped with a rear-face incidence type solid-state imaging device, in which a plurality of pixel cells for image pickup are formed and an electrode for capacitive coupling for transmitting image information obtained by the pixel cells is formed and which inputs an image from an opposite side of a plane, formed with the electrode for capacitive coupling; a signal processing element, in which a signal processing circuit for performing signal processing on image information is formed and an electrode is formed for capacitive coupling for receiving image information, in corresponding to the position of the electrode for capacitive coupling in the solid-state imaging device; and a capacitive coupling transport means for performing signal transmission via a capacitor comprising the electrode for capacitive coupling in the solid-state imaging device and the electrode for capacitive coupling in the signal processing element. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像撮像装置に関するものであり、特に、裏面入射型の画像撮像装置の技術分野に関するものである。   The present invention relates to an image pickup apparatus, and more particularly to the technical field of a back-illuminated image pickup apparatus.

従来、MOS型固体撮像素子を備えた半導体モジュールとして、MOS型固体撮像素子(MOSイメージセンサーチップともいう。)と信号処理チップとを重ねた小型MOSカメラモジュールが知られている。この小型MOSカメラモジュールは、MOSイメージセンサーチップを信号処理チップ上に重ねて貼り付け、この両チップ間をワイヤーボンドにより接続することにより構成されるものや、イメージセンサの基板に貫通する配線を形成するものがある。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor module provided with a MOS solid-state image sensor, a small MOS camera module in which a MOS solid-state image sensor (also referred to as a MOS image sensor chip) and a signal processing chip are stacked is known. This small MOS camera module is constructed by attaching a MOS image sensor chip on top of a signal processing chip and connecting the two chips by wire bonding, or forming a wiring that penetrates the substrate of the image sensor. There is something to do.

しかしながら、MOSイメージセンサーチップは、通常数mm角であることから、接続のために形成することができるワイヤーボンドの本数は数十本程度であり、このワイヤーボンドの本数の制限より、画像情報の伝達速度に限界を有していた。一方、イメージセンサの基板に貫通する配線を形成することは、高度な加工技術を要するとともに、歩留まりの低下やコストアップを招き実用的でない。   However, since the MOS image sensor chip is usually several mm square, the number of wire bonds that can be formed for connection is about several tens. Due to the limitation of the number of wire bonds, the image information There was a limit to the transmission speed. On the other hand, forming a wiring penetrating through the substrate of the image sensor is not practical because it requires a high level of processing technology and leads to a decrease in yield and an increase in cost.

このような観点から、特許文献1においては、マイクロパッドの形成された裏面入射型のMOS型固体撮像装置と、このマイクロパッドの位置に対応してマイクロパッドの形成された信号処理チップとをマイクロバンプにより接続する発明が開示されている。この発明では、裏面入射型のMOS型固体撮像装置を用いることにより、高い開口率のMOS型固体撮像装置と信号処理チップと接続することができる。   From this point of view, in Patent Document 1, a back-illuminated MOS solid-state imaging device in which a micropad is formed, and a signal processing chip in which the micropad is formed corresponding to the position of the micropad An invention of connecting by bumps is disclosed. In the present invention, by using the back-illuminated MOS solid-state imaging device, the MOS solid-state imaging device having a high aperture ratio and the signal processing chip can be connected.

しかしながら、マイクロバンプにより接続する方法では、接続するマイクロパッドの数が増加すると接続に要する時間や負荷が増加し、コストアップや、歩留まり低下を招くこととなる。
特開2006−49361号公報
However, in the method of connecting by micro bumps, when the number of micro pads to be connected increases, the time and load required for connection increase, leading to an increase in cost and a decrease in yield.
JP 2006-49361 A

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、イメージセンサ等の固体撮像素子と、信号処理チップ等からなる信号処理素子とが異なるチップや基板に形成されている場合において、コストアップや歩留まりの低下を招くことなく固体撮像素子と信号処理素子との情報伝達が可能な構成の画像撮像装置を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above situation, and in the case where a solid-state imaging element such as an image sensor and a signal processing element made of a signal processing chip or the like are formed on different chips or substrates, the cost increases. It is an object of the present invention to provide an image pickup apparatus having a configuration capable of transmitting information between a solid-state image pickup element and a signal processing element without causing a decrease in yield.

本発明の一の態様に係る画像撮像装置は、画像撮像のための複数の画素セルが形成され、前記画素セルにより得られた画像情報を送信するための容量結合のための電極が形成され、前記容量結合のための電極の形成されている面の反対より画像を入力する裏面入射型の固体撮像素子と、前記画像情報を信号処理するため信号処理回路が形成され、前記固体撮像素子の容量結合のための電極の位置に対応して画像情報を受信するための容量結合のための電極が形成された信号処理素子と、前記固体撮像素子における容量結合のための電極と、前記信号処理素子における容量結合のための電極により構成される容量を介し信号伝達を行う容量結合伝達手段を備えたことを特徴とする。   In an image capturing apparatus according to an aspect of the present invention, a plurality of pixel cells for image capturing are formed, and electrodes for capacitive coupling for transmitting image information obtained by the pixel cells are formed. A back-illuminated solid-state imaging device that inputs an image from the opposite side of the surface on which the electrodes for capacitive coupling are formed, and a signal processing circuit for signal processing the image information are formed, and the capacitance of the solid-state imaging device A signal processing element on which an electrode for capacitive coupling for receiving image information corresponding to the position of the electrode for coupling is formed, an electrode for capacitive coupling in the solid-state imaging device, and the signal processing element And a capacitive coupling transmission means for transmitting a signal through a capacitor constituted by an electrode for capacitive coupling.

本発明では、イメージセンサ等の固体撮像素子と、信号処理チップ等からなる信号処理素子とを容量結合させて情報伝達を行うことにより、大量の情報であっても高速に信号処理素子に伝達させることができ、画像撮像素子のコストアップや歩留まりの低下を招くことはない。   In the present invention, a large amount of information is transmitted to the signal processing element at high speed by capacitively coupling a solid-state imaging element such as an image sensor and a signal processing element such as a signal processing chip to perform information transmission. Therefore, the cost of the image pickup device and the yield are not reduced.

〔第1の実施の形態〕
本発明における一実施の形態を以下に記載する。
[First Embodiment]
One embodiment of the present invention will be described below.

図1は、本実施の形態における画像撮像装置の構成を示す。図1(a)は、本実施の形態における画像撮像装置の上面図であり、図1(b)は、破線B1−B2において切断した断面図である。本実施の形態における画像撮像装置は、裏面入射型の固体撮像素子11と信号処理素子12から構成されており、固体撮像素子11と信号処理素子12における情報の伝達は、各々に形成された電極13、14により構成されている容量(コンデンサ)15により行われる。   FIG. 1 shows a configuration of an image capturing apparatus according to the present embodiment. FIG. 1A is a top view of the image pickup apparatus in the present embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a broken line B1-B2. The image pickup apparatus in the present embodiment is composed of a back-illuminated solid-state image pickup element 11 and a signal processing element 12, and information transmission between the solid-state image pickup element 11 and the signal processing element 12 is formed on each of the electrodes. This is performed by a capacitor (capacitor) 15 constituted by 13 and 14.

即ち、固体撮像素子11と信号処理素子12とを所定の位置合せをした後、各々の電極13、14の形成されている面を近接させる。これにより固体撮像素子11に形成された容量結合のための電極13と、信号処理素子12に形成された容量結合のための電極14により、平行平板コンデンサからなる容量(コンデンサ)15が形成される。情報の伝達は、伝達する情報に応じて固体撮像素子11に形成された電極13の電圧を変化させることにより、容量結合により、信号処理素子12に形成された電極14の電位が変化し、電極14における電位の変化を検出することにより行われる。   That is, after the solid-state imaging element 11 and the signal processing element 12 are aligned with each other, the surfaces on which the electrodes 13 and 14 are formed are brought close to each other. Thus, a capacitor (capacitor) 15 formed of a parallel plate capacitor is formed by the capacitive coupling electrode 13 formed on the solid-state imaging element 11 and the capacitive coupling electrode 14 formed on the signal processing element 12. . Information is transmitted by changing the voltage of the electrode 13 formed on the solid-state imaging device 11 according to the information to be transmitted, thereby changing the potential of the electrode 14 formed on the signal processing device 12 due to capacitive coupling. This is done by detecting the change in potential at 14.

固体撮像素子11は裏面照射型の光電変換素子により構成されているため、電極13の形成されている面の反対面より光が入射するように構成されている。従って、固体撮像素子11における電極13と信号処理素子12における電極14を近接させても、固体撮像素子11における光電変換素子に入射する光が妨げられることなく、また、光電変換素子における開口率を広く取ることが可能となる。尚、信号処理素子12には、容量結合を介し受信した情報を増幅するための不図示のアンプ等が搭載されている。   Since the solid-state imaging device 11 is composed of a back-illuminated photoelectric conversion device, it is configured such that light enters from the surface opposite to the surface on which the electrode 13 is formed. Therefore, even if the electrode 13 in the solid-state imaging device 11 and the electrode 14 in the signal processing device 12 are brought close to each other, the light incident on the photoelectric conversion device in the solid-state imaging device 11 is not hindered, and the aperture ratio in the photoelectric conversion device is increased. It becomes possible to take widely. The signal processing element 12 includes an amplifier (not shown) for amplifying information received via capacitive coupling.

図2に示すように、固体撮像素子11と信号処理素子12との情報伝達のための電極13と電極14により構成される容量結合の容量(コンデンサ)15の個数は、固体撮像素子11における画素セル16の数と等しくすることにより、画素セル16における全画素の情報を極めて短時間に読み出すことができ、読み出しに必要な時間が短縮されるとともに、従来必要とされていた画像セル16における情報の読み出し中に用いていたシャッターが不要となる。尚、図2では本実施の形態の構成を概念的に示しているが、実際は、画素セル16は2次元的に配列されており、この画素セル16すべてについて情報伝達のための容量(コンデンサ)15が設けられている。又、容量(コンデンサ)15を介し、信号処理素子12に伝達された信号は、センスアンプ等を内部に含む受信回路17において受信される。   As shown in FIG. 2, the number of capacitive coupling capacitors (capacitors) 15 formed by the electrodes 13 and 14 for transmitting information between the solid-state imaging device 11 and the signal processing device 12 is the number of pixels in the solid-state imaging device 11. By making the number equal to the number of cells 16, the information of all the pixels in the pixel cell 16 can be read out in a very short time, the time required for reading is shortened, and the information in the image cell 16 that has conventionally been required. The shutter that was used during the reading of the image becomes unnecessary. 2 conceptually shows the configuration of the present embodiment. Actually, the pixel cells 16 are two-dimensionally arranged, and all the pixel cells 16 have a capacity (capacitor) for transmitting information. 15 is provided. A signal transmitted to the signal processing element 12 via the capacitor (capacitor) 15 is received by a receiving circuit 17 including a sense amplifier and the like.

また、本実施の形態では、マイクロバンプにより接続する場合とは異なり、電極13、14となる金属面が露出していないため、静電破壊により固体撮像素子11や信号処理素子12が破壊されるといった問題はなく、歩留まりを向上させることができるとともに、静電破壊対策のための保護素子を形成する必要がなく、小型化及び信号伝達の高速化を図ることができる。   Further, in the present embodiment, unlike the case of connecting by micro bumps, the solid-state imaging element 11 and the signal processing element 12 are destroyed by electrostatic breakdown because the metal surfaces that become the electrodes 13 and 14 are not exposed. Thus, the yield can be improved, and it is not necessary to form a protective element for countermeasures against electrostatic breakdown, so that miniaturization and high-speed signal transmission can be achieved.

次に、図3に基づき、固体撮像素子11における画素セル16について説明する。図3に示すように、画素セル16は、受光した光を電気信号に変換する光電変換素子PDと、その信号をフローティング・ディフュージョンFDに転送する転送トランジスタTと、フローティング・ディフュージョンFDをプリチャージするためのプリチャージトランジスタP、フローティング・ディフュージョンFDに読み出された信号をバッファするためのバッファBにより構成されている。固体撮像素子11は、複数の画素セル16により構成されているため、この構成のものが複数配列されている。   Next, the pixel cell 16 in the solid-state imaging device 11 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the pixel cell 16 precharges the photoelectric conversion element PD that converts received light into an electrical signal, the transfer transistor T that transfers the signal to the floating diffusion FD, and the floating diffusion FD. And a buffer B for buffering the signal read to the floating diffusion FD. Since the solid-state imaging device 11 is composed of a plurality of pixel cells 16, a plurality of elements having this configuration are arranged.

尚、図3では、バッファBとして、ソース接地構成の増幅器を用いたものを示しているが、図4に示すような構成の画素セル16を用いてもよい。即ち、図4(a)に示すように、バッファとして、ソースフォロワによる回路を用いた構成でもよい。また、図4(b)、図4(c)に示すように転送トランジスタTを含まない構成のものであってもよい。具体的には、図4(a)に示す画素セル16では、光電変換素子PDが転送トランジスタT、プリチャージトランジスタPと直列に接続したものであり、ソースフォロワ構成によるバッファB2を介して出力される構成のものである。また、図4(b)に示す画素セル16では、光電変換素子PDがプリチャージトランジスタPと直列に接続したものであり、ソースフォロワ構成のバッファB2を介して出力される構成のものである。また、図4(c)に示す画素セル16では、光電変換素子PDがプリチャージトランジスタPと直列に接続したものであり、図3と同様に、ソース接地構成のバッファBを介して出力される構成のものである。   Although FIG. 3 shows the buffer B using an amplifier having a common source configuration, the pixel cell 16 having the configuration shown in FIG. 4 may be used. That is, as shown in FIG. 4A, a configuration using a source follower circuit as the buffer may be used. Moreover, as shown in FIG. 4B and FIG. 4C, a configuration not including the transfer transistor T may be used. Specifically, in the pixel cell 16 shown in FIG. 4A, the photoelectric conversion element PD is connected in series with the transfer transistor T and the precharge transistor P, and is output via the buffer B2 having a source follower configuration. It is a thing of the structure to be. In the pixel cell 16 shown in FIG. 4B, the photoelectric conversion element PD is connected in series with the precharge transistor P, and is output through a buffer B2 having a source follower configuration. Further, in the pixel cell 16 shown in FIG. 4C, the photoelectric conversion element PD is connected in series with the precharge transistor P, and is output via the buffer B having a common source configuration as in FIG. It is a thing of composition.

次に、図5に基づき固体撮像素子11と信号処理素子12とにおける容量結合を介した情報の伝達方法について説明する。図5は、固体撮像素子11と信号処理素子12とにおける送受信部の構成図である。   Next, a method for transmitting information through capacitive coupling between the solid-state imaging device 11 and the signal processing device 12 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a configuration diagram of a transmission / reception unit in the solid-state imaging element 11 and the signal processing element 12.

最初に、送信タイミング信号Eにより、送信用プリチャージ回路18、受信用プリチャージ回路19を介し、送信ノードNt及び受信ノードNrに所定の電圧を印加する。具体的には、印加する電圧は、送信ノードNtはプリチャージ状態の画素の出力電圧、Nrは接地電圧とする方法があるが、画素セル16の特性及び送受信回路の特性に対応して、これらのプリチャージ電圧は各々独立に最適な値に設定することが可能である。   First, a predetermined voltage is applied to the transmission node Nt and the reception node Nr by the transmission timing signal E via the transmission precharge circuit 18 and the reception precharge circuit 19. Specifically, there is a method in which the transmission node Nt is the output voltage of the precharged pixel and Nr is the ground voltage, but the voltage to be applied corresponds to the characteristics of the pixel cell 16 and the characteristics of the transmission / reception circuit. These precharge voltages can be independently set to optimum values.

次に、送信タイミング信号Eにより、送信用プリチャージ回路18、受信用プリチャージ回路19を介し送信ノードNt及び受信ノードNrにおける電圧の印加を停止する。これにより、送信ノードNtに画素セル16において受光した光量に応じた電圧が伝達され電極13に印加される。この電極13における電圧の変動は、更に、容量結合している電極14に電位の変化として伝達され、電極14の電位の変化により、受信ノードNrの電位も変動し、信号処理素子12に固体撮像素子11の画素セル16より出力した情報が伝達される。尚、本実施の形態では、送受信に用いられる信号はアナログ信号であってもデジタル信号であってもよい。なお、信号がアナログ信号である場合では、送信ノードNtに接続されている電極13における電圧の値に応じて、受信ノードNrに接続されている電極14における電位が変化するため、この電位の変動量がアナログ値として伝達される。   Next, application of voltage at the transmission node Nt and the reception node Nr is stopped by the transmission timing signal E via the transmission precharge circuit 18 and the reception precharge circuit 19. As a result, a voltage corresponding to the amount of light received in the pixel cell 16 is transmitted to the transmission node Nt and applied to the electrode 13. This change in voltage at the electrode 13 is further transmitted as a change in potential to the capacitively coupled electrode 14, and the change in the potential of the electrode 14 also changes the potential at the reception node Nr. Information output from the pixel cell 16 of the element 11 is transmitted. In this embodiment, the signal used for transmission / reception may be an analog signal or a digital signal. When the signal is an analog signal, the potential at the electrode 14 connected to the reception node Nr changes according to the voltage value at the electrode 13 connected to the transmission node Nt. The quantity is communicated as an analog value.

次に、本実施の形態における複数の画素セル16が配列された場合について説明する。   Next, a case where a plurality of pixel cells 16 in the present embodiment are arranged will be described.

図6に、本実施の形態における画像撮像装置の構成図を示す。本実施の形態のける画像撮像装置は、固体撮像素子11と信号処理素子12から構成されており、固体撮像素子11と信号処理素子12には、各々容量結合のための複数の電極13、14が形成されており、複数の電極13、14により形成される複数の容量(コンデンサ)15を介し、固体撮像素子11から信号処理素子12へと情報が伝達される。固体撮像素子11には、2次元状に配列された複数の光電変換素子16からなる光電変換素子群56が設けられており、各々の光電変換素子16の一つに対応して、一つの送信回路20が設けられており、各々の光電変換素子16と接続されている。この複数の送信回路20により送信回路群60が形成される。   FIG. 6 shows a configuration diagram of the image pickup apparatus in the present embodiment. The image pickup apparatus according to the present embodiment includes a solid-state image pickup device 11 and a signal processing device 12, and the solid-state image pickup device 11 and the signal processing device 12 each have a plurality of electrodes 13 and 14 for capacitive coupling. The information is transmitted from the solid-state imaging device 11 to the signal processing device 12 through a plurality of capacitors (capacitors) 15 formed by the plurality of electrodes 13 and 14. The solid-state imaging device 11 is provided with a photoelectric conversion element group 56 including a plurality of photoelectric conversion elements 16 arranged two-dimensionally, and one transmission is provided corresponding to one of the photoelectric conversion elements 16. A circuit 20 is provided and connected to each photoelectric conversion element 16. A plurality of transmission circuits 20 form a transmission circuit group 60.

各々の送信回路20は、固体撮像素子11における電極13と1対1に対応して接続されている。情報の伝達は、この電極13と容量結合している信号処理素子12における電極14に、容量結合により無線で伝達される。信号処理素子12においては、この電極14の一つに対応して、一つの受信回路17が設けられており、各々電極14と接続されている。この複数の受信回路17により受信回路群57が構成される。   Each transmission circuit 20 is connected to the electrodes 13 in the solid-state imaging device 11 in a one-to-one correspondence. Information is transmitted wirelessly to the electrode 14 in the signal processing element 12 capacitively coupled to the electrode 13 by capacitive coupling. In the signal processing element 12, one receiving circuit 17 is provided corresponding to one of the electrodes 14 and is connected to the electrode 14. A plurality of receiving circuits 17 constitute a receiving circuit group 57.

本実施の形態では、画素セル16により得られた情報を迅速に信号処理素子12に伝達することができる。   In the present embodiment, information obtained by the pixel cell 16 can be quickly transmitted to the signal processing element 12.

尚、固体撮像素子11において、制御のための回路を形成しない構成とすることも可能である。固体撮像素子11において、制御のための回路を形成しない構成とすることにより、固体撮像素子11を製造する際に制御回路を形成する必要がないため製造が容易となる。本実施の形態では、固体撮像素子11と信号処理素子12との接合が非接触であり、かつ、容量結合による情報の伝達によるものであるため、固体撮像素子11において、このための所定の面積の電極を形成するだけでよい。   Note that the solid-state imaging device 11 may be configured not to form a control circuit. When the solid-state image sensor 11 is configured such that a control circuit is not formed, it is not necessary to form a control circuit when the solid-state image sensor 11 is manufactured. In the present embodiment, the solid-state image pickup element 11 and the signal processing element 12 are non-contacted and are connected by information transmission by capacitive coupling. Therefore, the solid-state image pickup element 11 has a predetermined area for this purpose. It is only necessary to form the electrodes.

〔第2の実施の形態〕
次に、第2の実施の形態として、固体撮像素子11と信号処理素子12とにおける容量結合を介した情報の伝達方法について説明する。本実施の形態は、固体撮像素子11と信号処理素子12との容量結合により伝達される情報がデジタル信号における場合である。
[Second Embodiment]
Next, as a second embodiment, a method for transmitting information via capacitive coupling between the solid-state imaging device 11 and the signal processing device 12 will be described. In the present embodiment, information transmitted by capacitive coupling between the solid-state imaging device 11 and the signal processing device 12 is a digital signal.

図7は、本実施の形態における固体撮像素子21と信号処理素子22とにおける情報伝達を説明するための構成図である。具体的には、固体撮像素子21には、複数の画素セル26が設けられており、一つの画素セル26に対応して一つのA/Dコンバータ27が設けられている。このA/Dコンバータ27に入力した信号は、デジタル信号に変換された後、インバータ28を介し固体撮像素子21の電極23へと伝達される。この信号は、固体撮像素子21の電極23と信号処理素子22の電極24により構成される容量(コンデンサ)を介し、信号処理素子22へと、容量結合により無線で伝達される。   FIG. 7 is a configuration diagram for explaining information transmission in the solid-state imaging device 21 and the signal processing device 22 in the present embodiment. Specifically, the solid-state imaging device 21 is provided with a plurality of pixel cells 26, and one A / D converter 27 is provided corresponding to one pixel cell 26. The signal input to the A / D converter 27 is converted into a digital signal and then transmitted to the electrode 23 of the solid-state image sensor 21 via the inverter 28. This signal is wirelessly transmitted to the signal processing element 22 by capacitive coupling via a capacitor (capacitor) constituted by the electrode 23 of the solid-state imaging element 21 and the electrode 24 of the signal processing element 22.

尚、本実施の形態における画素セル26は、光電変換素子PDが、プリチャージトランジスタPと転送トランジスタTと直列に接続されており、プリチャージトランジスタPのゲートには、信号Resetが入力するよう接続されている。画像セル26により読み出された情報は、画像セル26からの出力信号Vsとして、A/Dコンバータ27に入力する。   In the pixel cell 26 in the present embodiment, the photoelectric conversion element PD is connected in series with the precharge transistor P and the transfer transistor T, and the signal reset is input to the gate of the precharge transistor P. Has been. Information read out by the image cell 26 is input to the A / D converter 27 as an output signal Vs from the image cell 26.

A/Dコンバータ27は、差動増幅回路により構成されており、差動増幅回路を構成するトランジスタTs1、Ts2のゲートはともに、Vbias1〔V〕のバイアス電圧が印加されている。差動増幅回路を構成するトランジスタTr5のゲートには、Vbias2〔V〕のバイアス電圧が印加されている。また、トランジスタTr4のゲートには、A/Dコンバータ27の閾値であるVREF〔V〕の電圧が印加されている。この状態で、差動増幅回路を構成するトランジスタTr3のゲートに画像セル26からの出力信号Vsを入力することにより、差動増幅回路の出力としてデジタル信号が出力される。   The A / D converter 27 is constituted by a differential amplifier circuit, and a bias voltage of Vbias1 [V] is applied to both gates of the transistors Ts1 and Ts2 constituting the differential amplifier circuit. A bias voltage of Vbias2 [V] is applied to the gate of the transistor Tr5 constituting the differential amplifier circuit. A voltage of VREF [V], which is a threshold value of the A / D converter 27, is applied to the gate of the transistor Tr4. In this state, by inputting the output signal Vs from the image cell 26 to the gate of the transistor Tr3 constituting the differential amplifier circuit, a digital signal is output as the output of the differential amplifier circuit.

このようにA/Dコンバータ27より出力された信号は、インバータ28を介し、固体撮像素子21における電極23に伝達され、電極23における電位を変動させる。固体撮像素子21における電極23と信号処理素子22における電極24により容量結合が形成されているため、電極23において電位が変動することにより、電極24の電位も変動する。受信回路29において、電極24における電位の変動を検出することにより、デジタル信号として情報が信号処理素子22に伝達される。尚、受信回路29を構成するP型トランジスタPTには、画素セル26におけるプリチャージトランジスタPの入力信号Resetの反転信号である/Resetが入力するように接続されている。   Thus, the signal output from the A / D converter 27 is transmitted to the electrode 23 in the solid-state imaging device 21 through the inverter 28, and the potential at the electrode 23 is changed. Since capacitive coupling is formed by the electrode 23 in the solid-state imaging element 21 and the electrode 24 in the signal processing element 22, the potential of the electrode 24 also varies as the potential varies in the electrode 23. Information is transmitted to the signal processing element 22 as a digital signal by detecting a change in potential at the electrode 24 in the receiving circuit 29. The P-type transistor PT constituting the receiving circuit 29 is connected so that / Reset, which is an inverted signal of the input signal Reset of the precharge transistor P in the pixel cell 26, is input.

電極23と電極24からなる容量(コンデンサ)において伝達される信号が、デジタル信号であることから、ノイズに強い情報の通信が可能となり、伝送速度の高速化、電極23、24の面積の縮小化、伝達される画像情報による画質の改善等の効果がある。   Since the signal transmitted in the capacitor (capacitor) composed of the electrode 23 and the electrode 24 is a digital signal, it is possible to communicate noise-resistant information, increase the transmission speed, and reduce the area of the electrodes 23 and 24. There is an effect of improving the image quality by the transmitted image information.

次に、本実施の形態において、複数の画素セル26が配列された場合について説明する。   Next, the case where a plurality of pixel cells 26 are arranged in the present embodiment will be described.

図8に、本実施の形態における画像撮像装置の構成図を示す。本実施の形態のける画像撮像装置は、固体撮像素子21と信号処理素子22から構成されており、固体撮像素子21と信号処理素子22には、各々容量結合のための複数の電極23、24が形成されており、複数の電極23、24により形成される複数の容量(コンデンサ)25を介し、固体撮像素子21から信号処理素子22へと情報が伝達される。固体撮像素子21には、2次元状に配列された複数の光電変換素子26からなる光電変換素子群46が設けられており、各々の光電変換素子26の一つに対応して、一つのA/Dコンバータ27が設けられ、各々の光電変換素子26と接続されている。この複数のA/Dコンバータ27により、A/Dコンバータ群47が形成される。この各々のA/Dコンバータ27の一つに対応し、一つの送信回路28が設けられており、各々のA/Dコンバータ27と接続されている。この各々の送信回路28により送信回路群48が形成される。各々の送信回路28は、固体撮像素子21における電極23と1対1に対応して接続されており、電極23と電極24により容量(コンデンサ)25が構成される。情報の伝達は、この電極23と容量結合している信号処理素子22における電極24に、容量結合における電圧変動による信号として無線で伝達される。信号処理素子22においては、この電極24の一つに対応して、一つの受信回路29が設けられており、各々電極24と接続されている。この複数の受信回路29により受信回路群49が形成される。   FIG. 8 shows a configuration diagram of the image pickup apparatus in the present embodiment. The image pickup apparatus according to the present embodiment includes a solid-state image pickup element 21 and a signal processing element 22, and the solid-state image pickup element 21 and the signal processing element 22 have a plurality of electrodes 23 and 24 for capacitive coupling, respectively. The information is transmitted from the solid-state imaging element 21 to the signal processing element 22 via a plurality of capacitors (capacitors) 25 formed by the plurality of electrodes 23 and 24. The solid-state imaging device 21 is provided with a photoelectric conversion element group 46 composed of a plurality of photoelectric conversion elements 26 arranged in a two-dimensional shape, and one A corresponds to one of the photoelectric conversion elements 26. / D converter 27 is provided and connected to each photoelectric conversion element 26. The plurality of A / D converters 27 form an A / D converter group 47. Corresponding to one of the A / D converters 27, one transmission circuit 28 is provided and connected to each A / D converter 27. Each transmission circuit 28 forms a transmission circuit group 48. Each transmission circuit 28 is connected to the electrodes 23 in the solid-state imaging device 21 in a one-to-one correspondence, and a capacitance (capacitor) 25 is configured by the electrodes 23 and the electrodes 24. Information transmission is wirelessly transmitted to the electrode 24 in the signal processing element 22 capacitively coupled to the electrode 23 as a signal due to voltage fluctuation in capacitive coupling. In the signal processing element 22, one receiving circuit 29 is provided corresponding to one of the electrodes 24 and is connected to the electrode 24. The plurality of receiving circuits 29 form a receiving circuit group 49.

次に、本実施の形態における別の態様を説明する。具体的には、図9に示すように、送信する情報をマルチプレックスすることにより、固体撮像素子21における電極23、及び信号処理素子22における電極24、送信回路、受信回路の数を減らすことが可能となる。即ち、固体撮像素子21には、2次元状に配列された複数の光電変換素子26からなる光電変換素子群46が設けられており、各々の光電変換素子26の一つに対応し、一つのA/Dコンバータ27が設けられており、各々の光電変換素子26と接続されている。この複数のA/Dコンバータ27により、A/Dコンバータ群47が形成される。この各々のA/Dコンバータ27の出力は、マルチプレクサ33に接続されている。このマルチプレクサ33により一つの信号となった情報は、送信回路34に送信される。この送信回路34は、固体撮像素子21における電極23と1対1に対応して接続されており、電極23と電極24により容量(コンデンサ)25が構成される。情報の伝達は、この電極23と容量結合している信号処理素子22における電極24に、容量結合における電圧変動による信号として無線で伝達される。信号処理素子22には、この電極24と1対1で接続された受信回路35が設けられている。この構成により、固体撮像素子21における送信素子34、及び信号処理素子22における受信素子35の数を大幅に削減させることができ、固体撮像素子21及び信号処理素子22の縮小化、ひいては、これにより構成される画像撮像装置を小型化させることが可能となる。尚、図9においては、電極23と電極24からなる一つの容量(コンデンサ)25について説明したが、複数であっても、画像セル26の個数よりも少なければ同様の効果がある。   Next, another aspect in the present embodiment will be described. Specifically, as shown in FIG. 9, by multiplexing the information to be transmitted, the number of the electrodes 23 in the solid-state image sensor 21 and the electrodes 24 in the signal processing element 22, the transmission circuit, and the reception circuit can be reduced. It becomes possible. That is, the solid-state imaging device 21 is provided with a photoelectric conversion element group 46 including a plurality of photoelectric conversion elements 26 arranged two-dimensionally, and corresponds to one of the photoelectric conversion elements 26, An A / D converter 27 is provided and is connected to each photoelectric conversion element 26. The plurality of A / D converters 27 form an A / D converter group 47. The output of each A / D converter 27 is connected to the multiplexer 33. Information converted into one signal by the multiplexer 33 is transmitted to the transmission circuit 34. The transmission circuit 34 is connected to the electrodes 23 in the solid-state imaging device 21 in a one-to-one correspondence, and a capacitance (capacitor) 25 is configured by the electrodes 23 and the electrodes 24. Information transmission is wirelessly transmitted to the electrode 24 in the signal processing element 22 capacitively coupled to the electrode 23 as a signal due to voltage fluctuation in capacitive coupling. The signal processing element 22 is provided with a receiving circuit 35 connected to the electrodes 24 on a one-to-one basis. With this configuration, the number of transmitting elements 34 in the solid-state imaging device 21 and the number of receiving elements 35 in the signal processing element 22 can be greatly reduced, thereby reducing the size of the solid-state imaging element 21 and the signal processing element 22, and consequently. It is possible to reduce the size of the configured image pickup apparatus. In FIG. 9, one capacitor (capacitor) 25 composed of the electrode 23 and the electrode 24 has been described. However, even if there are a plurality of capacitors, the same effect can be obtained if the number is smaller than the number of image cells 26.

更に、図10に基づき、本実施の形態における別の態様を説明する。具体的には、送信する情報をマルチプレックスすることにより、固体撮像素子21における電極23、及び信号処理素子22における電極24、送信回路、受信回路のみならず、A/Dコンバータの数を減らすことが可能となる。即ち、固体撮像素子21には、2次元状に配列された複数の光電変換素子26からなる光電変換素子群46が設けられており、各々の光電変換素子26の出力は、マルチプレクサ36に接続されている。このマルチプレクサ36により一つの信号となった情報は、A/Dコンバータ37を介した後、送信回路34に送信される。A/Dコンバータ37と送信回路34とは1対1に対応して接続されており、送信回路34と固体撮像素子21における電極23とは1対1に対応して接続されている。電極23と電極24により容量(コンデンサ)25が構成されている。情報の伝達は、この電極23と容量結合している信号処理素子22における電極24に、容量結合における電圧変動による信号として無線で伝達される。信号処理素子22には、この電極24と1対1で接続された受信回路35が設けられている。この構成により、固体撮像素子21におけるA/Dコンバータ37、送信素子34、及び信号処理素子22における受信素子35の数を大幅に削減させることができ、固体撮像素子21及び信号処理素子22の縮小化、及び画像撮像装置を小型化させることが可能となる。尚、図10においては、電極23と電極24からなる一つの容量(コンデンサ)25について説明したが、複数であっても、画像セル26の個数よりも少なければ同様の効果がある。   Furthermore, another aspect in the present embodiment will be described based on FIG. Specifically, by multiplexing the information to be transmitted, the number of A / D converters as well as the electrode 23 in the solid-state image sensor 21 and the electrode 24 in the signal processing element 22, the transmission circuit, and the reception circuit are reduced. Is possible. That is, the solid-state imaging device 21 is provided with a photoelectric conversion element group 46 composed of a plurality of photoelectric conversion elements 26 arranged in a two-dimensional shape, and the output of each photoelectric conversion element 26 is connected to the multiplexer 36. ing. Information converted into one signal by the multiplexer 36 is transmitted to the transmission circuit 34 through the A / D converter 37. The A / D converter 37 and the transmission circuit 34 are connected in a one-to-one correspondence, and the transmission circuit 34 and the electrodes 23 in the solid-state imaging device 21 are connected in a one-to-one correspondence. A capacitance (capacitor) 25 is constituted by the electrode 23 and the electrode 24. Information transmission is wirelessly transmitted to the electrode 24 in the signal processing element 22 capacitively coupled to the electrode 23 as a signal due to voltage fluctuation in capacitive coupling. The signal processing element 22 is provided with a receiving circuit 35 connected to the electrodes 24 on a one-to-one basis. With this configuration, the number of A / D converters 37, transmission elements 34, and reception elements 35 in the signal processing element 22 in the solid-state imaging element 21 can be significantly reduced, and the solid-state imaging element 21 and the signal processing element 22 can be reduced. And miniaturization of the image pickup apparatus. In FIG. 10, one capacitor (capacitor) 25 composed of the electrode 23 and the electrode 24 has been described. However, even if there are a plurality of capacitors (capacitors) 25, the same effect can be obtained if the number is smaller than the number of image cells 26.

〔第3の実施の形態〕
第3の実施の形態は、容量結合により伝達される情報がデジタル信号である第2の実施の形態において、1ビットのA/Dコンバータを用いた場合における画素セルの階調データを伝達する方法である。
[Third Embodiment]
The third embodiment is a method for transmitting grayscale data of a pixel cell when a 1-bit A / D converter is used in the second embodiment in which information transmitted by capacitive coupling is a digital signal. It is.

具体的には、画像処理素子22において、固体撮像素子21よりプリチャージの停止した信号を受信した時から、「1」となる時間を計測し、その時間を計測し、その時間に基づき画素における階調情報とするものである。   Specifically, the image processing element 22 measures the time “1” from the time when the precharge stop signal is received from the solid-state imaging device 21, measures the time, and based on the time, It is used as gradation information.

本実施の形態について、図7及び図11のフローチャートに基づき説明する。   This embodiment will be described based on the flowcharts of FIGS.

最初に、ステップ12(S12)において、光電変換素子PDのプリチャージを行う。具体的には、固体撮像素子21における光電変換素子PDのプリチャージを行う。この際、固体撮像素子21から信号処理素子22には、A/Dコンバータ27、インバータ28、容量(コンデンサ)25を構成する電極23、電極24を介し、「0」の信号が伝達される。又、A/Dコンバータ27にはVREF〔V〕の閾値電圧が印加されている。   First, in step 12 (S12), the photoelectric conversion element PD is precharged. Specifically, the photoelectric conversion element PD in the solid-state imaging element 21 is precharged. At this time, a signal of “0” is transmitted from the solid-state imaging element 21 to the signal processing element 22 via the A / D converter 27, the inverter 28, the electrode 23 and the electrode 24 constituting the capacitor (capacitor) 25. The A / D converter 27 is applied with a threshold voltage VREF [V].

次に、ステップ14(S14)において、光電変換素子PDのプリチャージを停止する。この時、固体撮像素子21から信号処理素子22には、容量(コンデンサ)25における容量結合とは別のラインにより、この情報が伝達される。この信号に基づき、信号処理素子22における不図示のタイマの動作が開始する。   Next, in step 14 (S14), the precharge of the photoelectric conversion element PD is stopped. At this time, this information is transmitted from the solid-state imaging device 21 to the signal processing device 22 through a line different from the capacitive coupling in the capacitor 25. Based on this signal, the operation of a timer (not shown) in the signal processing element 22 is started.

次に、ステップ16(S16)において、固体撮像素子21より、「1」の信号が伝達される。具体的には、ステップ12において、固体撮像素子21から信号処理素子22には、容量(コンデンサ)25からなる電極23、電極24を介し、「0」の信号が伝達されているが、画素セル26から出力されたA/Dコンバータ27に入力する信号が、VREF〔V〕を下回った瞬間に、「1」の信号がA/Dコンバータ27より出力される。この信号が、インバータ28、容量(コンデンサ)25を構成する電極23、電極24を介し、信号処理素子22に送信される。   Next, in step 16 (S 16), a signal “1” is transmitted from the solid-state imaging device 21. Specifically, in step 12, a signal “0” is transmitted from the solid-state imaging device 21 to the signal processing element 22 via the electrode 23 and the electrode 24 each including a capacitor (capacitor) 25. The signal “1” is output from the A / D converter 27 at the moment when the signal input to the A / D converter 27 output from 26 falls below VREF [V]. This signal is transmitted to the signal processing element 22 through the inverter 28, the electrode 23 and the electrode 24 constituting the capacitor (capacitor) 25.

次に、ステップ18(S18)において、信号処理素子22において、上記「1」の信号を受信することにより、信号処理素子22における不図示のタイマの動作を停止し、ステップ14において伝達されたプリチャージの終了時間から「1」の信号の受信までの時間を算出する。   Next, in step 18 (S 18), the signal processing element 22 receives the signal “1”, thereby stopping the operation of a timer (not shown) in the signal processing element 22. The time from the end time of charging to the reception of the signal “1” is calculated.

この時間に基づき、画素セル26における階調情報をデータとして伝達するものである。これにより、1ビットのA/Dコンバータを用いた場合であっても、アナログ的にデータを送信することができ、画素セル26における階調情報をデータとして、信号処理素子22に伝達することができる。   Based on this time, the gradation information in the pixel cell 26 is transmitted as data. Thus, even when a 1-bit A / D converter is used, data can be transmitted in an analog manner, and gradation information in the pixel cell 26 can be transmitted to the signal processing element 22 as data. it can.

〔第4の実施の形態〕
第4の実施の形態は、第3の実施の形態におけるA/Dコンバータにおける閾値電圧であるVREFの値を最適化する方法である。
[Fourth Embodiment]
The fourth embodiment is a method for optimizing the value of VREF, which is the threshold voltage in the A / D converter in the third embodiment.

次に、画素セル26において、VREF〔V〕を下回るまでの時間が適当でない場合、即ち、VREF〔V〕を下回るまでの時間が短かった場合や長かった場合、或いは、VREF〔V〕を下回るまでの時間の短い画素が存在している場合や時間の長い画素が存在している場合において、VREFの値を最適にする方法である。   Next, in the pixel cell 26, when the time until the voltage falls below VREF [V] is not appropriate, that is, when the time until the voltage falls below VREF [V] is short or long, or below VREF [V]. This is a method of optimizing the value of VREF when there is a pixel with a short period of time or when there is a pixel with a long time.

具体的に、図12に基づき説明すれば、最初に、ステップ22(S22)において、光電変換素子PDのプリチャージを行う。   Specifically, referring to FIG. 12, first, in step 22 (S22), the photoelectric conversion element PD is precharged.

次に、ステップ24(S24)において、光電変換素子PDにおいて受光を行う。   Next, in step 24 (S24), the photoelectric conversion element PD receives light.

次に、ステップ26(S26)において、画素セル26から出力されたA/Dコンバータ27に入力する信号により、VREF〔V〕を下回るまでの時間tを測定し、時間tが、VREF〔V〕を下回るまでの所定の時間t1よりも長いか否かが判断される。ステップ26において、時間tの値が、所定のVREF〔V〕を下回るまでの時間t1よりも長いと判断された場合は、ステップ28(S28)に移行する。   Next, in step 26 (S26), the time t until it falls below VREF [V] is measured by the signal input to the A / D converter 27 output from the pixel cell 26, and the time t is VREF [V]. It is determined whether or not it is longer than a predetermined time t1 until it falls below. If it is determined in step 26 that the value of the time t is longer than the time t1 until it falls below the predetermined VREF [V], the process proceeds to step 28 (S28).

ステップ28では、VREFの値を高くした後、ステップ22に移行する。   In step 28, after increasing the value of VREF, the routine proceeds to step 22.

一方、ステップ26において、時間tの値が、所定のVREF〔V〕を下回るまでの時間t1よりも長くないと判断された場合は、ステップ30(S30)に移行する。   On the other hand, if it is determined in step 26 that the value of the time t is not longer than the time t1 until it falls below the predetermined VREF [V], the process proceeds to step 30 (S30).

ステップ30では、時間tが、VREF〔V〕を下回るまでの所定の時間t2よりも短いか否かが判断される。ステップ30において、時間tの値が、所定のVREF〔V〕を下回るまでの時間t2よりも短いと判断された場合は、ステップ32(S32)に移行する。   In step 30, it is determined whether or not the time t is shorter than a predetermined time t2 until the time t falls below VREF [V]. If it is determined in step 30 that the value of the time t is shorter than the time t2 until it falls below the predetermined VREF [V], the process proceeds to step 32 (S32).

ステップ32では、VREFの値を低くした後、ステップ22に移行する。   In step 32, after the value of VREF is lowered, the process proceeds to step 22.

一方、ステップ30において、時間tの値が、所定のVREF〔V〕を下回るまでの時間t2よりも短くないと判断された場合は、ステップ34(S34)に移行する。   On the other hand, if it is determined in step 30 that the value of time t is not shorter than the time t2 until it falls below the predetermined VREF [V], the process proceeds to step 34 (S34).

ステップ34において、VREFの値を確定し終了となる。具体的には、時間tが、t1<t<t2の範囲となるようにVREFの値が設定される。   In step 34, the value of VREF is determined and the process ends. Specifically, the value of VREF is set so that the time t is in the range of t1 <t <t2.

この方法により、画素セル26のダイナミックレンジを十分に確保することができる。尚、通常のイメージセンサ等の画像撮像装置と比べ、本実施の形態における画像撮像装置では、光電変換素子PDにおける画像の撮像と、読み出しが高速に行われるため、このような処理であっても短時間で行うことが可能である。   By this method, a sufficient dynamic range of the pixel cell 26 can be ensured. Note that, in the image imaging apparatus according to the present embodiment, the imaging and reading of the image in the photoelectric conversion element PD are performed at a higher speed than in an image imaging apparatus such as a normal image sensor. It can be performed in a short time.

尚、VREF〔V〕を下回るまでの時間が非常に長く、所定の時間内に下回らない場合においては、一定の時間経過後、VREFの値を変化させることにより、画素セル26における情報を得ることが可能である。   If the time until VREF [V] falls is very long and does not fall within the predetermined time, information in the pixel cell 26 is obtained by changing the value of VREF after a certain time has elapsed. Is possible.

また、本実施の形態におけるステップ28のVREFの値を高くする工程、及び、ステップ32のVREFの値を低くする工程では、電圧生成回路により発生させた電圧を制御することにより所定のVREFの値とすることができる。本実施の形態において、より具体的には、VREFの値である電圧値を段階的に変化させる場合には、図13に示すように、複数の電圧生成回路1(61)、電圧生成回路2(62)、電圧生成回路3(63)、電圧生成回路4(64)、電圧生成回路5(65)を設け、これらの電圧生成回路により異なる電圧VREF1〔V〕、VREF2〔V〕、VREF3〔V〕、VREF4〔V〕、VREF5〔V〕を発生させ、セレクタ66により選定された電圧をVREF〔V〕として印加する方法がある。   Further, in the step of increasing the VREF value in step 28 and the step of decreasing the VREF value in step 32 in the present embodiment, a predetermined VREF value is obtained by controlling the voltage generated by the voltage generation circuit. It can be. In the present embodiment, more specifically, when the voltage value that is the value of VREF is changed stepwise, as shown in FIG. 13, a plurality of voltage generation circuits 1 (61) and voltage generation circuits 2 are used. (62), a voltage generation circuit 3 (63), a voltage generation circuit 4 (64), and a voltage generation circuit 5 (65) are provided, and different voltages VREF1 [V], VREF2 [V], VREF3 [ There is a method of generating V], VREF4 [V], VREF5 [V] and applying the voltage selected by the selector 66 as VREF [V].

また、図14に示すように、画素セルの一つに対応する光電変換素子PD及びADコンバータからなるセル71に、電圧生成回路72より発生させたVREF〔V〕の電圧を印加するとともに、VREF〔V〕の値をA/Dコンバータ73によりデジタル値に変換した後、固体撮像素子21から信号処理素子に伝達し、この値に基づき信号処理回路においてVREF〔V〕の値の確認を行うことも可能である。   Further, as shown in FIG. 14, a voltage of VREF [V] generated by the voltage generation circuit 72 is applied to a cell 71 including a photoelectric conversion element PD and an AD converter corresponding to one of the pixel cells, and VREF After the value of [V] is converted into a digital value by the A / D converter 73, the value is transmitted from the solid-state imaging device 21 to the signal processing device, and the value of VREF [V] is confirmed in the signal processing circuit based on this value. Is also possible.

又、1ビットのA/Dコンバータを用い、このA/Dコンバータの閾値電圧であるVREF〔V〕により、光電変換素子PDのプリチャージを行い、光電変換素子PDのプリチャージが終了し、受光を開始した直後に、A/Dコンバータにおける閾値電圧を変化させて、光電変換素子PDの出力を信号処理素子に読み出す。この後、所定の時間経過後に、再び、A/Dコンバータにおける閾値電圧を変化させて、光電変換素子PDの出力を信号処理素子に読み出す。この2つの読み出した出力の値の差を用いることにより、CDS(Correlated Doble Sampling)を実現することができ、ノイズを排除することができるため、良好な画像を得ることができる。また、光電変換素子からの2度の読み出しによる出力差が、所定の値よりも小さかった場合には、2度の読み出しの間隔を長く設定し再度測定を行うことにより、測定精度を向上させることができる。同様に、光電変換素子からの2度の読み出しによる出力差が、所定の値よりも大きかった場合には、2度の読み出しの間隔を短く設定し再度測定を行うことにより、測定精度を向上させることができる。   In addition, a 1-bit A / D converter is used, and the photoelectric conversion element PD is precharged by VREF [V] which is the threshold voltage of the A / D converter. Immediately after starting, the threshold voltage in the A / D converter is changed, and the output of the photoelectric conversion element PD is read out to the signal processing element. Thereafter, after a predetermined time has elapsed, the threshold voltage in the A / D converter is changed again, and the output of the photoelectric conversion element PD is read out to the signal processing element. By using the difference between the two read output values, CDS (Correlated Double Sampling) can be realized and noise can be eliminated, so that a good image can be obtained. In addition, when the output difference due to the two readings from the photoelectric conversion element is smaller than a predetermined value, the measurement accuracy is improved by setting the interval between the two readings to be long and performing the measurement again. Can do. Similarly, when the output difference between the two readings from the photoelectric conversion element is larger than a predetermined value, the measurement accuracy is improved by setting the interval between the two readings to be short and performing the measurement again. be able to.

このように、読み出し時間の間隔を変化させる場合、長くする場合は、直前に測定した間隔の2倍の時間を設定し、更に、長くする必要がある場合は更に倍となる4倍の値と、2のべき乗の値に設定し、この動作を繰り返すことにより、所定の電圧に至るまでの回数が短くすることができる。同様に、短くする場合は、直前に測定した間隔の1/2の時間を設定し、更に、短くする必要がある場合は更に1/2となる1/4倍の値と、1/2のべき乗の値に設定し、この動作を繰り返すことにより、所定の電圧に至るまでの回数を比較的短くすることができる。   As described above, when the interval of the readout time is changed, when it is made longer, a time twice as long as the interval measured immediately before is set. By setting the value to a power of 2 and repeating this operation, the number of times to reach a predetermined voltage can be shortened. Similarly, when shortening, the time of 1/2 of the interval measured immediately before is set, and when further shortening is required, the value is 1/4 times that becomes 1/2, By setting this to a power value and repeating this operation, the number of times to reach a predetermined voltage can be made relatively short.

また、VREFの値の変化について、高い精度を必要とする画像であるか否かにより変化させることにより、効率的な画像取得が可能となる。具体的には、高い精度を必要とする画像の場合には、VREFの変化を緩やかにし、高い精度を必要としない画像の場合には、VREFの変化を急激にすることにより、必要となる精度で迅速に画像取得が可能となる。この場合、VREFの値の変化を指数関数的に変化させることにより、ダイナミックレンジをより一層広くとることができる。   Further, by changing the VREF value depending on whether or not the image requires high accuracy, efficient image acquisition can be performed. Specifically, in the case of an image that requires high accuracy, the change in VREF is moderated, and in the case of an image that does not require high accuracy, the change in VREF is made abrupt. This makes it possible to acquire images quickly. In this case, the dynamic range can be made wider by changing the value of VREF exponentially.

以上、実施の形態において本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態及び態様に限定されるものではなく、これ以外の形態をとることが可能である。   Although the present invention has been described in detail above in the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments and aspects, and can take other forms.

第1の実施の形態における画像撮像装置の概観図Overview of the image pickup apparatus in the first embodiment 第1の実施の形態における画像撮像装置の構成図1 is a configuration diagram of an image pickup apparatus according to a first embodiment. 第1の実施の形態に用いられる画素セルの回路図Circuit diagram of a pixel cell used in the first embodiment 第1の実施の形態に用いられる別の画素セルの回路図Circuit diagram of another pixel cell used in the first embodiment 第1の実施の形態における画像撮像装置の受送信部の説明図Explanatory drawing of the transmission / reception part of the imaging device in 1st Embodiment 第1の実施の形態における画像撮像装置の構成図1 is a configuration diagram of an image pickup apparatus according to a first embodiment. 第2の実施の形態における画像撮像装置の説明図Explanatory drawing of the imaging device in 2nd Embodiment 第2の実施の形態における画像撮像装置の構成図The block diagram of the image pick-up device in a 2nd embodiment 第2の実施の形態における別の画像撮像装置の構成図The block diagram of another image pick-up device in a 2nd embodiment 第2の実施の形態における別の画像撮像装置の構成図The block diagram of another image pick-up device in a 2nd embodiment 第3の実施の形態におけるフローチャートFlowchart in the third embodiment 第4の実施の形態におけるフローチャートFlowchart in the fourth embodiment 第4の実施の形態におけるVREFの値の設定のための構成図Configuration diagram for setting the value of VREF in the fourth embodiment 第4の実施の形態における信号処理素子へVREFの値を伝達するための構成図Configuration diagram for transmitting the value of VREF to the signal processing element in the fourth embodiment

符号の説明Explanation of symbols

11・・・固体撮像素子、12・・・信号処理素子、13、14・・・容量結合のための電極、15・・・容量(コンデンサ)、16・・・画素セル、17・・・受信回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Solid-state image sensor, 12 ... Signal processing element, 13, 14 ... Electrode for capacitive coupling, 15 ... Capacitance (capacitor), 16 ... Pixel cell, 17 ... Reception circuit

Claims (5)

画像撮像のための複数の画素セルが形成され、前記画素セルにより得られた画像情報を送信するための容量結合のための電極が形成され、前記容量結合のための電極の形成されている面の反対より画像を入力する裏面入射型の固体撮像素子と、
前記画像情報を信号処理するため信号処理回路が形成され、前記固体撮像素子の容量結合のための電極の位置に対応して画像情報を受信するための容量結合のための電極が形成された信号処理素子と、
前記固体撮像素子における容量結合のための電極と、前記信号処理素子における容量結合のための電極とにより構成される容量を介し信号伝達を行う容量結合伝達手段と、
を備えたことを特徴とする画像撮像装置。
A surface on which a plurality of pixel cells for image capturing are formed, electrodes for capacitive coupling for transmitting image information obtained by the pixel cells are formed, and electrodes for the capacitive coupling are formed A back-illuminated solid-state image sensor that inputs an image from the opposite of
A signal in which a signal processing circuit is formed for signal processing the image information, and an electrode for capacitive coupling for receiving image information corresponding to a position of the electrode for capacitive coupling of the solid-state imaging device is formed. A processing element;
Capacitive coupling transmission means for transmitting a signal through a capacitor constituted by an electrode for capacitive coupling in the solid-state imaging device and an electrode for capacitive coupling in the signal processing device;
An image pickup apparatus comprising:
前記画素セルの一つに対応して、前記容量結合伝達手段における容量が一つ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の画像撮像装置。   The image capturing apparatus according to claim 1, wherein one capacitor in the capacitive coupling transmission unit is provided corresponding to one of the pixel cells. 前記容量結合手段において伝達される信号がデジタル信号であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像撮像装置。   The image capturing apparatus according to claim 1, wherein the signal transmitted by the capacitive coupling unit is a digital signal. 前記複数の画素セルにおいて取得した画像情報の信号をマルチプレクスして送信することを特徴とする請求項1に記載の画像撮像装置。   The image capturing apparatus according to claim 1, wherein the image information signals acquired in the plurality of pixel cells are multiplexed and transmitted. 前記固体撮像素子には、制御のための回路が形成されていないことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の画像撮像装置。   The image pickup apparatus according to claim 1, wherein a circuit for control is not formed in the solid-state image pickup device.
JP2006264350A 2006-09-28 2006-09-28 Imaging apparatus Withdrawn JP2008085755A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006264350A JP2008085755A (en) 2006-09-28 2006-09-28 Imaging apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006264350A JP2008085755A (en) 2006-09-28 2006-09-28 Imaging apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008085755A true JP2008085755A (en) 2008-04-10

Family

ID=39356133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006264350A Withdrawn JP2008085755A (en) 2006-09-28 2006-09-28 Imaging apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008085755A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013225632A (en) * 2012-04-23 2013-10-31 Canon Inc Solid state image pickup device, manufacturing method of the same, and camera
JP2013232473A (en) * 2012-04-27 2013-11-14 Nikon Corp Imaging device and chip laminated structure
JP2014041972A (en) * 2012-08-23 2014-03-06 Olympus Corp Solid state image pick-up device and image pick-up device
US9093363B2 (en) 2010-01-08 2015-07-28 Sony Corporation Semiconductor device, solid-state image sensor and camera system for reducing the influence of noise at a connection between chips
US9171968B2 (en) 2012-03-15 2015-10-27 Sony Corporation Solid-state imaging device and camera system
US10418394B2 (en) 2010-06-02 2019-09-17 Sony Corporation Semiconductor device, solid-state imaging device, and camera system
WO2020044747A1 (en) * 2018-08-29 2020-03-05 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging element

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3528284A2 (en) 2010-01-08 2019-08-21 Sony Corporation Semiconductor device, solid-state image sensor and camera system
KR20160106782A (en) 2010-01-08 2016-09-12 소니 주식회사 Semiconductor device, solid-state imaging device, and camera system
EP3525237A1 (en) 2010-01-08 2019-08-14 Sony Corporation Semiconductor device, solid-state image sensor and camera system
US9093363B2 (en) 2010-01-08 2015-07-28 Sony Corporation Semiconductor device, solid-state image sensor and camera system for reducing the influence of noise at a connection between chips
DE202010018542U1 (en) 2010-01-08 2017-07-27 Sony Corp. Semiconductor device, solid-state image sensors and camera system
EP3267480A1 (en) 2010-01-08 2018-01-10 Sony Corporation Semiconductor device, solid-state image sensor and camera system
DE202010018564U1 (en) 2010-01-08 2017-09-07 Sony Corporation Semiconductor device, solid-state image sensors and camera system
KR20160106784A (en) 2010-01-08 2016-09-12 소니 주식회사 Semiconductor device, solid-state imaging device, and camera system
US10418394B2 (en) 2010-06-02 2019-09-17 Sony Corporation Semiconductor device, solid-state imaging device, and camera system
US11616089B2 (en) 2010-06-02 2023-03-28 Sony Corporation Semiconductor device, solid-state imaging device, and camera system
US9171968B2 (en) 2012-03-15 2015-10-27 Sony Corporation Solid-state imaging device and camera system
US9123621B2 (en) 2012-04-23 2015-09-01 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image sensor, method of manufacturing the same, and camera with plural substrates
JP2013225632A (en) * 2012-04-23 2013-10-31 Canon Inc Solid state image pickup device, manufacturing method of the same, and camera
JP2013232473A (en) * 2012-04-27 2013-11-14 Nikon Corp Imaging device and chip laminated structure
JP2014041972A (en) * 2012-08-23 2014-03-06 Olympus Corp Solid state image pick-up device and image pick-up device
WO2020044747A1 (en) * 2018-08-29 2020-03-05 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7511275B2 (en) Semiconductor device, and control method and device for driving unit component of semiconductor device
US20180122847A1 (en) Semiconductor module, mos type solid-state image pickup device, camera and manufacturing method of camera
JP4804254B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging device
US7852393B2 (en) Photoelectric conversion apparatus and image sensing system using the same
JP5258416B2 (en) Solid-state imaging device
US8289425B2 (en) Solid-state image pickup device with an improved output amplifier circuitry
US8159585B2 (en) Image sensor pixel with gain control
TWI390976B (en) Signal processing device, solid state imaging device and pixel signal generation method
US20150070549A1 (en) Solid-state image device
JP6172608B2 (en) Solid-state imaging device, driving method thereof, and imaging device
JP2008085755A (en) Imaging apparatus
US20160273961A1 (en) Image sensor
US10827143B2 (en) CMOS image sensor clamping method with divided bit lines
KR20030007139A (en) Image pick up apparatus
KR102538715B1 (en) Solid-state image pickup device and driving method therefor, and electronic apparatus
JP2012114838A (en) Solid state imaging device and camera system
WO2012053127A1 (en) Solid-state imaging device, driving method therefor, and imaging device
US11785360B2 (en) Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and electronic apparatus
US11665445B2 (en) Image sensing device for cancelling a horizontal banding noise
US20130070134A1 (en) Low Noise CMOS Pixel Array
US11095836B2 (en) Image sensor far end driver circuitry providing fast settling row control signals
JP2008042675A (en) Photoelectric conversion device and imaging apparatus
WO2023002566A1 (en) Imaging devcie, scope, and endoscope system
JP4315127B2 (en) Solid-state imaging device, output circuit of solid-state imaging device, imaging device, and light-receiving device
JP2006060569A (en) Imaging apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20091201