JP2021184613A - 撮像素子 - Google Patents
撮像素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021184613A JP2021184613A JP2021120993A JP2021120993A JP2021184613A JP 2021184613 A JP2021184613 A JP 2021184613A JP 2021120993 A JP2021120993 A JP 2021120993A JP 2021120993 A JP2021120993 A JP 2021120993A JP 2021184613 A JP2021184613 A JP 2021184613A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixel
- block
- wiring
- color
- pixels
- 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.)
- Granted
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title abstract 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 35
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 24
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 15
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 13
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
- H04N23/12—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with one sensor only
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
- H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
Description
図1は、一実施の形態による撮像素子101を備えるデジタルカメラの構成例を模式的に示す図である。デジタルカメラは、交換レンズ110とカメラボディ100とから構成され、交換レンズ110がレンズ取り付け部105を介してカメラボディ100に装着される。
なお、デジタルカメラをレンズ交換式ではなく、レンズ一体式のカメラとして構成してもよい。
図2は、撮像素子101の概要を説明する模式図である。撮像素子101は、CMOSイメージセンサによって構成される。撮像素子101は、画素エリア201と、垂直制御部202と、水平制御部203と、出力部204と、制御部205とを有する。なお、図2では、電源部や詳細回路は省略している。
なお、本実施の形態では、フォトダイオードと、フォトダイオードで生成された電荷に基づく信号を読出す読出し部とを含めて「画素」と呼ぶ。読出し部は、後述する各転送トランジスタ、フローティングディフュージョン(FD)領域、増幅トランジスタ、および選択トランジスタを含む例を説明するが、読出し部の範囲は、必ずしも本例の通りでなくてもよい。
なお、本実施の形態ではベイヤー配列を例に説明するが、カラーフィルタ73をベイヤー配列以外の配列にしてもよい。ベイヤー配列では、異なる波長領域の光を透過するカラ−フィルタ73が設けられたフォトダイオードPDが隣接しているのに対し、ベイヤー配列以外の配列では、同じ波長領域の光を透過するカラ−フィルタ73が設けられたフォトダイオードPDが隣接する場合がある。
接合パッド75および複数の接合パッド76の数は、それぞれ上述したブロックの数と等しくすることができる。すなわち、一つのブロックに対応して一組の接合パッド75、接合パッド76が設けられる。以上のように構成することにより、ブロックごとの信号線の長さを略等しく構成できるので、配線のインピーダンスがブロック間でばらつくことを抑えるというメリットがある。
図5は、撮像素子101のブロックの構成を説明する回路図である。一つのブロックは、複数(例えばN個)の第1画素部30x−1〜30x−Nを含む。一つの第1画素部30xは、フォトダイオードPDと、4つのトランジスタ(転送トランジスタTx、リセットトランジスタRST、増幅トランジスタSF、選択トランジスタSEL)と、FD領域とを有する。第1画素部30xの各部は、図5に示すように接続されている。図5において符号VDDは、電源電圧を示す。
なお、選択トランジスタSEL−1〜SEL−Nのうち任意の組み合わせによりブロック信号線60を介して信号線210へ信号を出力させてもよい。この場合は、信号線210において第1画素部30x−1〜30x−Nのうちの一部から出力された信号が加算されるので、ブロック内の第1画素部30x−1〜30x−Nの任意の組み合わせによるビニングを行うことができる。
本実施の形態では、画素エリア201(図2)において空間的に重なり合う他色のブロックとの間で、ブロック内の配線が接触しないように、ブロックの色によって配線層72の異なる層で配線する。
なお、第1のG色ブロック303と第2のG色ブロック304とは、便宜上異なる色として扱うものとする。また、「空間的に重なり合う」とは、図6において異なる色のブロックとの間で上下部分または左右部分が重なり合う関係をいう。
図7(a)〜図7(d)に示されるように、配線61〜64は、各色のブロック301〜304の中心に位置する画素部30に対して点対称である。また、配線61〜64は、各色のブロック301〜304の中心に位置する画素部30を通る水平方向(行方向)または垂直方向(列方向)の直線に対して線対称である。
(1)撮像素子101は、光を光電変換する複数の画素30が行方向(x軸方向)および列方向(y軸)に配置された画素エリア201と、画素エリア201が共通の波長域の光を光電変換する複数の画素30に小分けされた複数のブロック301〜304と、複数のブロック301〜304にそれぞれ設けられた複数の信号線210と、複数のブロック301〜304にそれぞれ設けられ、ブロック301〜304毎の複数の画素30を相互に接続するブロック信号線60とを備える。
各ブロック301〜304が共通の波長域の光を光電変換する複数の画素30で構成されるので、各ブロック301〜304内の信号を加算するだけで同色の信号ビニングを簡単に行うことができる。例えば、ブロック内に異なる波長域の光を光電変換する画素が混在する従来技術に比べて、同色の信号ビニング処理が圧倒的に簡単になる。
また、信号線210をブロック301〜304毎に設けたので、色毎の信号を並行して出力させることができる。例えば、ブロック内に異なる波長域の光を光電変換する画素が混在する場合において色毎の信号を時分割で出力させる場合と比較して、短時間で出力させることができる。
このように構成したので、R画素、G画素、B画素がベイヤー配列されている場合はブロック301〜304の色重心もベイヤー配列を保つこととなるので、ビニングの有無にかかわらず、ベイヤー配列を前提とした画像処理エンジンをそのまま用いることができる。
このように構成したので、各ブロック301〜304におけるブロック信号線60が、空間的に重なり合う他色のブロックのブロック信号線60と接触しないように適切に接続することができる。
(変形例1)
変形例1では、画素エリア201においてブロック内の配線が、空間的に重なり合う他色のブロック内の配線と接触しないように配線を分け、配線層の1層に2色分の配線を行う。なお、上記実施の形態と同様に、G色の第1ブロックとG色の第2ブロックとは、便宜上異なる色として扱うものとする。
さらに、図8(b)に例示するように、G色の第1ブロックのG画素を接続する配線62−1と、G色の第2ブロックのG画素を接続する配線62−2とを同じ層に形成する。配線62−1は、ドットで示される。配線62−2は、横縞で示される。
配線61−1および61−2と、配線62−1および62−2とは、配線層72において異なる層に形成される。
また、このように配線層72に形成する層数を減らしても、画素エリア201においてブロックが他色のブロックと空間的に重なり合う場合に、各ブロックにおいて同色のブロック内の画素部30のみを適切に接続することができる。
図8(a)、図8(b)に示されるように、配線61−1、2〜62−1、2は、各色のブロック301〜304の中心に位置する画素部30に対して点対称である。また、配線61−1、2〜62−1、2は、各色のブロック301〜304の中心に位置する画素部30を通る水平方向(行方向)または垂直方向(列方向)の直線に対して線対称である。
変形例2では、画素エリア201においてブロック内の配線が、空間的に重なり合う他色のブロック間の配線と接触しないように配線を分け、配線層の1層に4色分の配線を行う。なお、上記実施の形態や変形例1と同様に、G色の第1ブロックとG色の第2ブロックとは、便宜上異なる色として扱うものとする。
また、このように配線層72に形成する層数を減らしても、画素エリア201においてブロックが他色のブロックと空間的に重なり合う場合に、各ブロックにおいて同色のブロック内の画素部30のみを適切に接続することができる。
また、層間を接続するためのviaの数を減らすことにもつながるので、配線のインピーダンスのばらつきを抑えるというメリットを得ることもできる。
変形例1および変形例2では、ブロック301〜304は、画素エリア201において注目画素から2ピクセルの範囲内(ブロックのサイズは行方向5ピクセル×列方向5ピクセル)で、注目画素と同じ波長域の光を光電変換する画素30により構成したが、ブロックのサイズをさらに拡げてもよい。
ブロックのサイズをさらに大型にする場合は、配線層72を1層分使用するだけではブロック内の画素部30を相互に接続することが困難になる。このような場合には、配線層72を2層分使用してもよい。例えば、図10に例示したような行方向9ピクセル×列方向9ピクセルの小ブロックを、行方向に3個、列方向に3個の計9個を組み合わせて大ブロックを構成するものとする。この場合は、各小ブロックにおける画素部30を接続する配線(ローカル配線と称する)のために配線層72を1層分使用する。そして、9個の小ブロックの中心に位置する9個の画素部30を接続する配線(グローバル配線と称する)のために配線層72の他の層を使用する。グローバル配線は、ローカル配線と同様に、大ブロックの中心に位置する画素部30を起点に、渦巻き状に小ブロックの中心に位置する画素部30間をつないで配線する。
例えば、各色のブロックの中心に位置する画素部30に対して点対称な配線の形状として、上記「日」字状や「王」字状、渦巻き状の配線を例示したが、「N」字状や「Z」字状や「H」字状に配線してもよい。また、各色のブロックの中心に位置する画素部30に対して線対称な配線の形状として、上記「日」字状や「王」字状の配線を例示したが、「H」字状に配線してもよい。
日本国特許出願2017年第192212号(2017年9月29日出願)
30x−1〜30x−N…第1画素部
60…ブロック信号線
61〜64…配線
71…PD層
72…配線層
73…カラーフィルタ
100…カメラボディ
101…撮像素子
102…ボディ制御部
201…画素エリア
204…出力部
205…制御部
210…信号線
301〜304…ブロック
PD…フォトダイオード
SEL…選択トランジスタ
SF…増幅トランジスタ
Tx…転送トランジスタ
Claims (1)
- 第1波長域の光を透過する第1透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、第1方向および第2方向に配置される複数の第1光電変換部と、
第2波長域の光を透過する第2透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、前記第1方向および前記第2方向に配置される複数の第2光電変換部と、
点対称または線対称な配線を有し、前記第1方向において2つの前記第2光電変換部の間に配置された前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号と、前記第2方向において2つの前記第2光電変換部の間に配置された前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号との少なくとも1つが出力される第1信号線と、
点対称または線対称な配線を有し、前記第1方向において2つの前記第1光電変換部の間に配置された前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号と、前記第2方向において2つの前記第1光電変換部の間に配置された前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号との少なくとも1つが出力される第2信号線と、
を備える撮像素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023097773A JP2023120293A (ja) | 2017-09-29 | 2023-06-14 | 撮像素子、および撮像装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017192212 | 2017-09-29 | ||
JP2017192212 | 2017-09-29 | ||
JP2019545189A JP6921375B2 (ja) | 2017-09-29 | 2018-09-28 | 撮像素子および撮像装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019545189A Division JP6921375B2 (ja) | 2017-09-29 | 2018-09-28 | 撮像素子および撮像装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023097773A Division JP2023120293A (ja) | 2017-09-29 | 2023-06-14 | 撮像素子、および撮像装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021184613A true JP2021184613A (ja) | 2021-12-02 |
JP2021184613A5 JP2021184613A5 (ja) | 2022-05-12 |
JP7478120B2 JP7478120B2 (ja) | 2024-05-02 |
Family
ID=65903351
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019545189A Active JP6921375B2 (ja) | 2017-09-29 | 2018-09-28 | 撮像素子および撮像装置 |
JP2021120993A Active JP7478120B2 (ja) | 2017-09-29 | 2021-07-21 | 撮像素子、および電子機器 |
JP2023097773A Pending JP2023120293A (ja) | 2017-09-29 | 2023-06-14 | 撮像素子、および撮像装置 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019545189A Active JP6921375B2 (ja) | 2017-09-29 | 2018-09-28 | 撮像素子および撮像装置 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023097773A Pending JP2023120293A (ja) | 2017-09-29 | 2023-06-14 | 撮像素子、および撮像装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (3) | JP6921375B2 (ja) |
WO (1) | WO2019066056A1 (ja) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5887976A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-25 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子 |
JP2003189316A (ja) * | 2001-12-19 | 2003-07-04 | Minolta Co Ltd | 撮像センサ |
JP2008227253A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Fujifilm Corp | 裏面照射型固体撮像素子 |
JP2011082768A (ja) * | 2009-10-06 | 2011-04-21 | Canon Inc | 固体撮像装置および撮像装置 |
JP2013168634A (ja) * | 2012-01-18 | 2013-08-29 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
JP2016139988A (ja) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
JP2017108286A (ja) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 株式会社ニコン | 電子機器、搬送システム、工場、及びプログラム |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5497874B2 (ja) * | 2011-12-22 | 2014-05-21 | 富士フイルム株式会社 | 放射線画像検出器、放射線画像撮像装置、及び放射線画像撮像システム |
JP6080413B2 (ja) * | 2012-07-13 | 2017-02-15 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システム、及びそれらの駆動方法。 |
EP2974280B1 (en) * | 2013-03-15 | 2021-11-24 | Rambus Inc. | Threshold-monitoring, conditional-reset image sensor |
JPWO2017119477A1 (ja) * | 2016-01-08 | 2018-11-22 | 株式会社ニコン | 撮像素子および撮像装置 |
-
2018
- 2018-09-28 JP JP2019545189A patent/JP6921375B2/ja active Active
- 2018-09-28 WO PCT/JP2018/036535 patent/WO2019066056A1/ja active Application Filing
-
2021
- 2021-07-21 JP JP2021120993A patent/JP7478120B2/ja active Active
-
2023
- 2023-06-14 JP JP2023097773A patent/JP2023120293A/ja active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5887976A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-25 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子 |
JP2003189316A (ja) * | 2001-12-19 | 2003-07-04 | Minolta Co Ltd | 撮像センサ |
JP2008227253A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Fujifilm Corp | 裏面照射型固体撮像素子 |
JP2011082768A (ja) * | 2009-10-06 | 2011-04-21 | Canon Inc | 固体撮像装置および撮像装置 |
JP2013168634A (ja) * | 2012-01-18 | 2013-08-29 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
JP2016139988A (ja) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
JP2017108286A (ja) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 株式会社ニコン | 電子機器、搬送システム、工場、及びプログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7478120B2 (ja) | 2024-05-02 |
WO2019066056A1 (ja) | 2019-04-04 |
JPWO2019066056A1 (ja) | 2020-11-05 |
JP2023120293A (ja) | 2023-08-29 |
JP6921375B2 (ja) | 2021-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6977756B2 (ja) | 撮像素子および撮像装置 | |
US8842205B2 (en) | Solid-state imaging device and camera system | |
WO2017126326A1 (ja) | 固体撮像装置およびその駆動方法、並びに電子機器 | |
US7808542B2 (en) | Solid state imaging device containing multi-layered inner lenses and imaging apparatus | |
JP2013145292A (ja) | 固体撮像装置および電子カメラ | |
CN111479066B (zh) | 摄像元件以及摄像装置 | |
JP5172584B2 (ja) | 撮像装置 | |
JPWO2018062558A1 (ja) | 撮像素子、焦点検出装置、及び、電子カメラ | |
JPWO2018062303A1 (ja) | 撮像素子および電子カメラ | |
JP6921375B2 (ja) | 撮像素子および撮像装置 | |
JP2016139664A (ja) | 固体撮像装置 | |
WO2020203798A1 (ja) | 撮像素子および撮像装置 | |
JP7047857B2 (ja) | 撮像素子、および撮像装置 | |
JP6680310B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP2017022207A (ja) | 積層型固体撮像素子 | |
WO2023027011A1 (ja) | 撮像素子及び撮像装置 | |
CN108695352A (zh) | 固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法以及电子设备 | |
JP7070528B2 (ja) | 撮像装置および撮像素子 | |
JP2005252411A (ja) | 固体撮像装置および電子情報機器 | |
JP7384210B2 (ja) | 撮像素子および撮像装置 | |
JP6767306B2 (ja) | 撮像装置 | |
WO2022210917A1 (ja) | 撮像素子および撮像装置 | |
JP6916418B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP2016195404A (ja) | 固体撮像装置および電子カメラ | |
JP6635098B2 (ja) | 撮像素子および撮像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210805 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220427 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220720 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220802 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20221003 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221201 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230314 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230614 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20230622 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20230714 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240219 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240419 |