JP2022074493A - Solid-state imaging device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本開示による実施形態は、固体撮像装置および電子機器に関する。 The embodiments according to the present disclosure relate to a solid-state image sensor and an electronic device.
映像機器の分野では、物理量のうちの光(電磁波の一例)を検知するCCD(Charge Coupled Device)型、MOS(Metal Oxide Semiconductor)型及びCMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)型の固体撮像装置が使われている。これらは、単位構成要素(固体撮像装置にあっては画素)によって電気信号に変換された物理量分布を電気信号として読み出す。ここで“固体”とは半導体製であることを意味している。 In the field of video equipment, CCD (Charge Coupled Device) type, MOS (Metal Oxide Semiconductor) type and CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) type solid-state imaging devices that detect light (an example of electromagnetic waves) among physical quantities are available. It is used. These read out the physical quantity distribution converted into an electric signal by a unit component (a pixel in a solid-state image sensor) as an electric signal. Here, "solid" means that it is made of a semiconductor.
固体撮像装置としての積層型イメージセンサは、例えば、画素チップにAD(Analog to Digital)回路及びロジック回路を搭載するロジックチップを貼り合わることにより得られる。露光装置の露光範囲よりも面積が大きいチップを作る場合、複数枚のマスクパターンを繋ぎ合わせながら順次露光する処理、いわゆる繋ぎ露光が行われる場合がある。例えば、35mmサイズ又は中判サイズの大型センサの画素チップは、繋ぎ露光により作製される。一方、大型センサのロジックチップは、繋ぎ露光で作られる単一チップではなく、複数の個片化チップに分割されて画素チップに貼り合わせられる場合がある。この場合、各個片化チップが同じ設計データから作られることが多い。従って、各個片化チップは、互いに同じような回路構成を有する。 The stacked image sensor as a solid-state image sensor can be obtained, for example, by attaching a logic chip having an AD (Analog to Digital) circuit and a logic circuit to a pixel chip. When making a chip having an area larger than the exposure range of an exposure apparatus, a process of sequentially exposing a plurality of mask patterns while joining them, that is, so-called joint exposure may be performed. For example, a pixel chip of a large sensor of 35 mm size or medium format size is manufactured by joint exposure. On the other hand, the logic chip of the large sensor may be divided into a plurality of individualized chips and bonded to the pixel chip instead of a single chip made by continuous exposure. In this case, each individualized chip is often made from the same design data. Therefore, each individualized chip has a circuit configuration similar to each other.
また、ロジックチップ内のAD回路として、例えば、スロープ型カラムADC(Analog to Digital Converter)が用いられる場合がある。通常、スロープ型カラムADCでは、基準RAMP信号が一カ所のDAC(Digital to Analog Converter)で生成されて、全てのカラムADCに供給される。また、長配線又は高負荷の基準RAMP信号配線の応答を高速化したり、カラムADC内の比較器からのキックバックの影響を軽減したりするために、各カラムに基準RAMP信号をバッファする回路が挿入される場合がある(特許文献1参照)。 Further, as the AD circuit in the logic chip, for example, a slope type column ADC (Analog to Digital Converter) may be used. Normally, in a slope type column ADC, a reference RAMP signal is generated by one DAC (Digital to Analog Converter) and supplied to all column ADCs. In addition, in order to speed up the response of the long wiring or high load reference RAMP signal wiring and reduce the influence of kickback from the comparator in the column ADC, a circuit that buffers the reference RAMP signal in each column is provided. It may be inserted (see Patent Document 1).
しかし、複数の個片化チップ内のDACで生成された基準RAMP信号がそれぞれの個片化チップのカラムADCに単純に供給される場合、個片化チップごとのDACの回路ばらつきにより、基準RAMP信号のLSB(Least Significant Bit)重みが個片化チップごとに異なってしまう可能性がある。LSB重みは、基準RAMP信号の傾きに影響する。この場合、もし均一な画素入力信号が各カラムADCに入力されても、個片化チップごとにAD出力レベルが異なってしまう。この結果、例えば、出力映像に段差(シェーディング)が視認されてしまう。すなわち、AD変換が個片化された複数のロジックチップで行われることにより、AD出力レベルのばらつきが生じて、画質が低下してしまう場合がある。 However, when the reference RAMP signal generated by the DACs in the plurality of individualized chips is simply supplied to the column ADC of each individualized chip, the reference RAMP is due to the circuit variation of the DAC for each individualized chip. The LSB (Least Significant Bit) weight of the signal may be different for each individualized chip. The LSB weight affects the slope of the reference RAMP signal. In this case, even if a uniform pixel input signal is input to each column ADC, the AD output level will be different for each individualized chip. As a result, for example, a step (shading) is visually recognized in the output image. That is, when the AD conversion is performed by a plurality of logic chips that are individualized, the AD output level may vary and the image quality may deteriorate.
そこで、本開示では、撮像画像の画質の低下を抑制することができる固体撮像装置および電子機器を提供するものである。 Therefore, the present disclosure provides a solid-state image sensor and an electronic device capable of suppressing deterioration of the image quality of a captured image.
上記の課題を解決するために、本開示によれば、
それぞれが複数の撮像信号をAD変換する複数の第1半導体チップを備え、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記AD変換のための参照信号を伝送する参照信号線と、
前記参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記複数の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数のデジタル信号に変換する複数のADC(Analog to Digital Converter)と、を有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記参照信号線同士は電気的に接続され、
前記複数の第1半導体チップのうちいずれか一つのチップ内の前記参照信号生成部が生成した前記参照信号が前記複数の参照信号線に供給される、固体撮像装置が提供される。
In order to solve the above problems, according to this disclosure,
Each is equipped with a plurality of first semiconductor chips for AD conversion of a plurality of imaging signals.
Each of the plurality of first semiconductor chips
A reference signal line that transmits the reference signal for AD conversion, and
A reference signal generation unit that generates the reference signal,
It has a plurality of ADCs (Analog to Digital Converters) that convert the plurality of image pickup signals into a plurality of digital signals based on the comparison between the plurality of image pickup signals and the reference signal.
The plurality of reference signal lines in the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
A solid-state image pickup device is provided in which the reference signal generated by the reference signal generation unit in any one of the plurality of first semiconductor chips is supplied to the plurality of reference signal lines.
前記AD変換する際には、前記一つのチップ以外の他のチップ内の前記参照信号生成部は、前記参照信号の生成を停止してもよい。 At the time of the AD conversion, the reference signal generation unit in the chip other than the one chip may stop the generation of the reference signal.
本開示によれば、それぞれが複数の撮像信号をAD変換する複数の第1半導体チップを備え、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記AD変換のための参照信号を伝送する参照信号線と、
前記参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記複数の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数のデジタル信号に変換する複数のADC(Analog to Digital Converter)と、
前記複数の第1半導体チップ内の前記参照信号生成部が生成する前記参照信号のアナログゲイン、又は、前記複数のデジタル信号のデジタルゲインを調整するゲイン調整部と、を有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記参照信号線同士は電気的に接続される、固体撮像装置が提供される。
According to the present disclosure, each includes a plurality of first semiconductor chips that AD-convert a plurality of imaging signals.
Each of the plurality of first semiconductor chips
A reference signal line that transmits the reference signal for AD conversion, and
A reference signal generation unit that generates the reference signal,
A plurality of ADCs (Analog to Digital Converters) that convert the plurality of image pickup signals into a plurality of digital signals based on the comparison between the plurality of image pickup signals and the reference signal.
It has an analog gain of the reference signal generated by the reference signal generation unit in the plurality of first semiconductor chips, or a gain adjustment unit for adjusting the digital gain of the plurality of digital signals.
A solid-state image pickup device is provided in which a plurality of reference signal lines in the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
前記ゲイン調整部は、前記複数の参照信号線における前記複数の参照信号同士の比率に基づいて前記アナログゲインを調整してもよい。 The gain adjusting unit may adjust the analog gain based on the ratio of the plurality of reference signals in the plurality of reference signal lines.
前記ゲイン調整部は、前記複数の第1半導体チップのそれぞれから出力された前記複数のデジタル信号同士を比較して前記デジタルゲインを調整してもよい。 The gain adjusting unit may adjust the digital gain by comparing the plurality of digital signals output from each of the plurality of first semiconductor chips.
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記参照信号線上の前記参照信号を前記複数のADCのそれぞれに対応づけてバッファリングする複数のバッファ部と、
前記複数のバッファ部の出力ノードが共通に接続される出力配線と、をさらに有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記出力配線同士は、電気的に接続されてもよい。
Each of the plurality of first semiconductor chips
A plurality of buffer units for buffering the reference signal on the reference signal line in association with each of the plurality of ADCs.
Further, it has an output wiring to which the output nodes of the plurality of buffer units are commonly connected.
The plurality of output wirings in the plurality of first semiconductor chips may be electrically connected to each other.
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、複数の前記参照信号線を有し、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれにおける対応する前記参照信号線同士は電気的に接続されており、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれにおける前記参照信号生成部は、それぞれ異なる前記参照信号線に前記参照信号を供給してもよい。
Each of the plurality of first semiconductor chips has a plurality of the reference signal lines.
The corresponding reference signal lines in each of the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
The reference signal generation unit in each of the plurality of first semiconductor chips may supply the reference signal to different reference signal lines.
前記複数の第1半導体チップは、所定の方向に配置された2個の第1半導体チップを有し、
前記2個の第1半導体チップのそれぞれは、2本の前記参照信号線を有し、
前記2個の第1半導体チップのうち一方の前記2本の参照信号線は、前記2個の第1半導体チップのうち他方の対応する参照信号線に電気的に接続されており、
前記2個の第1半導体チップのうち一方の前記参照信号生成部から出力された前記参照信号は、前記2本の参照信号線の一方に供給され、
前記2個の第1半導体チップのうち他方の前記参照信号生成部から出力された前記参照信号は、前記2本の参照信号線の他方に供給されてもよい。
The plurality of first semiconductor chips have two first semiconductor chips arranged in a predetermined direction.
Each of the two first semiconductor chips has the two reference signal lines.
The two reference signal lines of one of the two first semiconductor chips are electrically connected to the corresponding reference signal line of the other of the two first semiconductor chips.
The reference signal output from the reference signal generation unit of one of the two first semiconductor chips is supplied to one of the two reference signal lines.
The reference signal output from the reference signal generation unit of the other of the two first semiconductor chips may be supplied to the other of the two reference signal lines.
前記2本の参照信号線は、前記複数のADCに交互に接続されてもよい。 The two reference signal lines may be alternately connected to the plurality of ADCs.
前記2本の参照信号線は、前記複数のADC中の2以上の所定個数の前記ADCを単位として交互に前記ADCに接続されてもよい。 The two reference signal lines may be alternately connected to the ADC in units of two or more predetermined number of the ADCs in the plurality of ADCs.
前記2個の第1半導体チップのそれぞれは、前記複数のバッファ部と、前記複数のバッファ部の出力ノードが共通に接続される前記出力配線とを有し、
前記2個の第1半導体チップが有する2本の前記出力配線同士は、電気的に接続されてもよい。
Each of the two first semiconductor chips has the plurality of buffer units and the output wiring to which the output nodes of the plurality of buffer units are commonly connected.
The two output wirings of the two first semiconductor chips may be electrically connected to each other.
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、同一サイズ、同一形状、及び同一の回路構成を有してもよい。 Each of the plurality of first semiconductor chips may have the same size, the same shape, and the same circuit configuration.
前記第1半導体チップに積層され、光電変換を行う画素アレイ部が配置される第2半導体チップをさらに備えてもよい。 A second semiconductor chip that is laminated on the first semiconductor chip and has a pixel array unit that performs photoelectric conversion may be further provided.
前記第1半導体チップ及び前記第2半導体チップは、ビア、バンプ、または導電材料同士の直接接合にて電気的に接続されてもよい。 The first semiconductor chip and the second semiconductor chip may be electrically connected by direct bonding between vias, bumps, or conductive materials.
前記複数のADCのそれぞれには、所定方向に配置された複数の画素で光電変換された複数の撮像信号を伝送する信号線が接続されており、
前記複数のADCは、対応する信号線上の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数の前記デジタル信号に変換してもよい。
A signal line for transmitting a plurality of imaging signals photoelectrically converted by a plurality of pixels arranged in a predetermined direction is connected to each of the plurality of ADCs.
The plurality of ADCs may convert the plurality of image pickup signals into the plurality of digital signals based on the comparison between the image pickup signal on the corresponding signal line and the reference signal.
前記参照信号は、電圧レベルが時間に応じて変化する信号であってもよい。 The reference signal may be a signal whose voltage level changes with time.
本開示によれば、撮像信号に応じたデジタル信号を出力する固体撮像装置と、
前記デジタル信号に基づいて所定の信号処理を行う信号処理部と、を備え、
前記固体撮像装置は、
それぞれが複数の撮像信号をAD変換する複数の第1半導体チップを備え、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記AD変換のための参照信号を伝送する参照信号線と、
前記参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記複数の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数のデジタル信号に変換する複数のADC(Analog to Digital Converter)と、を有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記参照信号線同士は電気的に接続され、
前記複数の第1半導体チップのうちいずれか一つのチップ内の前記参照信号生成部が生成した前記参照信号が前記複数の参照信号線に供給される、電子機器が提供される。
According to the present disclosure, a solid-state image sensor that outputs a digital signal corresponding to an image pickup signal and
A signal processing unit that performs predetermined signal processing based on the digital signal is provided.
The solid-state image sensor
Each is equipped with a plurality of first semiconductor chips for AD conversion of a plurality of imaging signals.
Each of the plurality of first semiconductor chips
A reference signal line that transmits the reference signal for AD conversion, and
A reference signal generation unit that generates the reference signal,
It has a plurality of ADCs (Analog to Digital Converters) that convert the plurality of image pickup signals into a plurality of digital signals based on the comparison between the plurality of image pickup signals and the reference signal.
The plurality of reference signal lines in the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
An electronic device is provided in which the reference signal generated by the reference signal generation unit in any one of the plurality of first semiconductor chips is supplied to the plurality of reference signal lines.
本開示によれば、撮像信号に応じたデジタル信号を出力する固体撮像装置と、
前記デジタル信号に基づいて所定の信号処理を行う信号処理部と、を備え、
前記固体撮像装置は、
それぞれが複数の撮像信号をAD変換する複数の第1半導体チップを備え、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記AD変換のための参照信号を伝送する参照信号線と、
前記参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記複数の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数のデジタル信号に変換する複数のADC(Analog to Digital Converter)と、
前記複数の第1半導体チップ内の前記参照信号生成部が生成する前記参照信号のアナログゲイン、又は、前記複数のデジタル信号のデジタルゲインを調整するゲイン調整部を有し
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記参照信号線同士は電気的に接続される、電子機器が提供される。
According to the present disclosure, a solid-state image sensor that outputs a digital signal corresponding to an image pickup signal and
A signal processing unit that performs predetermined signal processing based on the digital signal is provided.
The solid-state image sensor
Each is equipped with a plurality of first semiconductor chips for AD conversion of a plurality of imaging signals.
Each of the plurality of first semiconductor chips
A reference signal line that transmits the reference signal for AD conversion, and
A reference signal generation unit that generates the reference signal,
A plurality of ADCs (Analog to Digital Converters) that convert the plurality of image pickup signals into a plurality of digital signals based on the comparison between the plurality of image pickup signals and the reference signal.
The plurality of first semiconductor chips having a gain adjusting unit for adjusting the analog gain of the reference signal generated by the reference signal generation unit in the plurality of first semiconductor chips or the digital gain of the plurality of digital signals. An electronic device is provided in which a plurality of the reference signal lines are electrically connected to each other.
以下、図面を参照して、固体撮像装置および電子機器の実施形態について説明する。以下では、固体撮像装置および電子機器の主要な構成部分を中心に説明するが、固体撮像装置および電子機器には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。 Hereinafter, embodiments of a solid-state image sensor and an electronic device will be described with reference to the drawings. In the following, the main components of the solid-state image sensor and the electronic device will be mainly described, but the solid-state image sensor and the electronic device may have components and functions not shown or described. The following description does not exclude components or functions not shown or described.
なお、以下においては、X-Yアドレス型の固体撮像装置の一例である、CMOS撮像素子をデバイスとして使用した場合を例に説明する。また、CMOS撮像素子は、全ての画素がNMOSあるいはPMOSよりなるものであるとして説明する。 In the following, a case where a CMOS image sensor, which is an example of an XY address type solid-state image sensor, is used as a device will be described as an example. Further, the CMOS image sensor will be described assuming that all the pixels are composed of an MIMO or a polyclonal.
ただしこれは一例であって、対象となるデバイスはMOS型の撮像デバイスに限らない。光や放射線などの外部から入力される電磁波に対して感応性をする単位構成要素をライン状もしくはマトリクス状に複数個配列してなる物理量分布検知用の半導体装置の全てに、後述する全ての実施形態が同様に適用できる。 However, this is only an example, and the target device is not limited to the MOS type imaging device. All of the semiconductor devices for physical quantity distribution detection, in which a plurality of unit components that are sensitive to electromagnetic waves input from the outside such as light and radiation are arranged in a line or matrix, are all implemented as described later. The morphology is applicable as well.
なお、本開示において、撮像装置とは、物理量の変化を検知する複数の検知部と、それぞれの検知部で検知した物理量の変化に基づいて単位信号を出力する単位信号生成部とを単位構成要素内に含む。撮像装置は、この単位構成要素が所定の順に配された物理量分布検知のための装置を使用し、物理量についての所定の検知条件の元で取得された単位信号に基づいて、所定目的用の物理情報を取得する物理情報取得装置の総称である。 In the present disclosure, the image pickup apparatus includes a plurality of detection units that detect changes in physical quantities and a unit signal generation unit that outputs a unit signal based on the changes in physical quantities detected by each detection unit. Included in. The image pickup device uses a device for detecting a physical quantity distribution in which the unit components are arranged in a predetermined order, and is a physical quantity for a predetermined purpose based on a unit signal acquired under predetermined detection conditions for the physical quantity. It is a general term for physical information acquisition devices that acquire information.
本開示に係る電子機器は、例えば、固体撮像装置1を用いたコンピュータ等である。電子機器は、固体撮像装置1と、信号処理部と、を備える。固体撮像装置1は、撮像信号に応じたデジタル信号を出力する。信号処理部は、デジタル信号に基づいて所定の信号処理を行う。なお、電子機器の詳細については、図25及び図26を参照して、後で説明する。
The electronic device according to the present disclosure is, for example, a computer using the solid-
<固体撮像装置の構成>
図1は、本開示に係る固体撮像装置1の一実施形態であるCMOS固体撮像装置(CMOSイメージセンサ)の概略構成図である。
<Structure of solid-state image sensor>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a CMOS solid-state image sensor (CMOS image sensor) according to an embodiment of the solid-
固体撮像装置1は、入射光量に応じた信号を出力する受光素子(電荷生成部の一例)を含む複数個の画素が行および列に配列された(すなわち2次元マトリクス状の)画素部を有し、各画素からの信号出力が電圧信号であって、CDS(Correlated Double Sampling;相関2重サンプリング)処理機能部やデジタル変換部(ADC;Analog Digital Converter)などが列並列に設けられているものである。
The solid-
“列並列にCDS処理機能部やデジタル変換部が設けられている”とは、垂直列の垂直信号線19に対して実質的に並列に複数のCDS処理機能部やデジタル変換部が設けられていることを意味する。複数の各機能部は、デバイスを平面視したときに、ともに画素部(撮像部)10に対して列方向の一方の端縁側(図の下側に配されている出力側)にのみ配されている形態のものであってもよいし、画素部10に対して列方向の一方の端縁側(図の下側に配されている出力側)とその反対側である他方の端縁側(図の上側)に分けて配されている形態のものであってもよい。後者の場合、行方向の読出走査(水平走査)を行なう水平走査部も、各端縁側に分けて配して、それぞれが独立に動作可能に構成するのがよい。
"The CDS processing function unit and the digital conversion unit are provided in parallel in the column" means that a plurality of CDS processing function units and the digital conversion unit are provided substantially in parallel with the
たとえば、列並列にCDS処理機能部やデジタル変換部が設けられている典型例としては、撮像部の出力側に設けたカラム領域と呼ばれる部分に、CDS処理機能部やデジタル変換部を垂直列ごとに設け、順次出力側に読み出すカラム型のものである。また、カラム型に限らず、隣接する複数(たとえば2つ分)の垂直信号線19(垂直列)に対して1つのCDS処理機能部やデジタル変換部を割り当てる形態や、N本おき(Nは正の整数;間にN-1本を配する)のN本分の垂直信号線19(垂直列)に対して1つのCDS処理機能部やデジタル変換部を割り当てる形態などを採ることもできる。 For example, as a typical example in which a CDS processing function unit or a digital conversion unit is provided in parallel in a column, a CDS processing function unit or a digital conversion unit is provided for each vertical column in a portion called a column area provided on the output side of the imaging unit. It is a column type that is provided in the above and is read out to the output side in sequence. Further, not limited to the column type, one CDS processing function unit or digital conversion unit is assigned to a plurality of adjacent (for example, two) vertical signal lines 19 (vertical columns), and every N lines (N is). It is also possible to adopt a form in which one CDS processing function unit or digital conversion unit is assigned to N vertical signal lines 19 (vertical columns) of positive integers; N-1 lines are arranged between them).
カラム型を除くものは、何れの形態も、複数の垂直信号線19(垂直列)が1つのCDS処理機能部やデジタル変換部を共通に使用する構成となるので、画素部10側から供給される複数列分の画素信号を1つのCDS処理機能部やデジタル変換部に供給する切替回路(スイッチ)を設ける。なお、後段の処理によっては、出力信号を保持するメモリを設けるなどの対処が必要になる。 Except for the column type, in each form, since a plurality of vertical signal lines 19 (vertical columns) are configured to use one CDS processing function unit and a digital conversion unit in common, they are supplied from the pixel unit 10 side. A switching circuit (switch) for supplying pixel signals for a plurality of rows to one CDS processing function unit or digital conversion unit is provided. Depending on the processing in the subsequent stage, it may be necessary to take measures such as providing a memory for holding the output signal.
何れにしても、複数の垂直信号線19(垂直列)に対して1つのCDS処理機能部やデジタル変換部を割り当てる形態などを採ることで、各画素信号の信号処理を画素列単位で読み出した後に行なうことで、同様の信号処理を各単位画素内で行なうものに比べて、各単位画素内の構成を簡素化し、イメージセンサの多画素化、小型化、低コスト化などに対応できる。 In any case, the signal processing of each pixel signal is read out in pixel column units by adopting a form in which one CDS processing function unit or digital conversion unit is assigned to a plurality of vertical signal lines 19 (vertical columns). By performing the same signal processing later, the configuration in each unit pixel can be simplified as compared with the case where the same signal processing is performed in each unit pixel, and it is possible to cope with the increase in the number of pixels, the miniaturization, the cost reduction, and the like of the image sensor.
また、列並列に配された複数の信号処理部にて1行分の画素信号を同時並行処理することができるので、出力回路側やデバイスの外部で1つのCDS処理機能部やデジタル変換部にて処理を行なう場合に比べて、信号処理部を低速で動作させることができ、消費電力や帯域性能やノイズなどの面で有利である。逆に言えば、消費電力や帯域性能などを同じにする場合、センサ全体の高速動作が可能となる。 In addition, since a plurality of signal processing units arranged in parallel in columns can simultaneously process pixel signals for one row, one CDS processing function unit or digital conversion unit can be used on the output circuit side or outside the device. The signal processing unit can be operated at a lower speed than in the case of performing processing, which is advantageous in terms of power consumption, band performance, noise, and the like. Conversely, if the power consumption and bandwidth performance are the same, high-speed operation of the entire sensor becomes possible.
なお、カラム型の構成の場合、低速で動作させることができ消費電力や帯域性能やノイズなどの面で有利であるとともに切替回路(スイッチ)が不要である利点もある。以下の実施形態では、特に断りのない限り、このカラム型で説明する。 In the case of the column type configuration, it can be operated at a low speed, which is advantageous in terms of power consumption, band performance, noise, etc., and also has an advantage that a switching circuit (switch) is not required. In the following embodiments, this column type will be described unless otherwise specified.
図1に示すように、固体撮像装置1は、画素形状が概ね正方状の複数の単位画素(単位構成要素の一例)3が行および列(つまり正方格子状)に配列された画素部(撮像部)10と、画素部10の外側に設けられた駆動制御部7と、画素部10の単位画素3に画素信号読出用の動作電流(読出電流)を供給する読出電流源部24と、垂直列ごとに配されたカラムAD回路25を有するカラム処理部26と、カラム処理部26にAD変換用の参照電圧を供給する参照信号生成部27と、参照信号生成部27で生成された参照信号をカラム処理部26の各カラムAD回路25に供給する参照信号供給インタフェース(IF)部28と、出力部29とを備えている。これらの各機能部は、接合される複数の半導体基板上に分けて設けられている(図4を参照)。
As shown in FIG. 1, in the solid-
なお、カラム処理部26の前段または後段には、必要に応じて信号増幅機能を持つAGC(Auto Gain Control) 回路などをカラム処理部26と同一の半導体領域に設けることも可能である。カラム処理部26の前段でAGCを行なう場合にはアナログ増幅、カラム処理部26の後段でAGCを行なう場合にはデジタル増幅となる。nビットのデジタル信号を単純に増幅してしまうと、階調が損なわれてしまう可能性があるため、どちらかというとアナログにて増幅した後にデジタル変換するのが好ましいと考えられる。
If necessary, an AGC (Auto Gain Control) circuit or the like having a signal amplification function may be provided in the same semiconductor region as the
駆動制御部7は、画素部10の信号を順次読み出すための制御回路機能を備えている。たとえば、駆動制御部7としては、列アドレスや列走査を制御する水平走査部(列走査回路)12と、行アドレスや行走査を制御する垂直走査部(行走査回路)14と、内部クロックを生成するなどの機能を持つ通信・タイミング制御部20とを備えている。
The drive control unit 7 has a control circuit function for sequentially reading out the signals of the pixel unit 10. For example, the drive control unit 7 includes a horizontal scanning unit (column scanning circuit) 12 that controls column addresses and column scanning, a vertical scanning unit (row scanning circuit) 14 that controls row addresses and row scanning, and an internal clock. It is provided with a communication /
図1では、簡単のため行および列の一部を省略して示しているが、現実には、各行や各列には、数十から数千の単位画素3が配置されて画素部10が構成される。このうち、上下左右に設けられる黒画素などの基準画素領域を除く部分が実際の画像形成に関わる有効部10aとなる。単位画素3は、典型的には、受光素子(電荷生成部)としてのフォトダイオードと、増幅用の半導体素子(たとえばトランジスタ)を有する画素内アンプとから構成される。
In FIG. 1, a part of rows and columns is omitted for the sake of simplicity, but in reality, tens to thousands of
画素内アンプとしては、たとえばフローティングディフュージョンアンプ構成のものが用いられる。一例としては、電荷生成部に対して、電荷読出部(転送ゲート部/読出ゲート部)の一例である読出選択用トランジスタ、リセットゲート部の一例であるリセットトランジスタ、垂直選択用トランジスタ、およびフローティングディフュージョンの電位変化を検知する検知素子の一例であるソースフォロア構成の増幅用トランジスタを有する、CMOSセンサとして汎用的な4つのトランジスタからなる構成のものを使用することができる。 As the in-pixel amplifier, for example, an amplifier having a floating diffusion amplifier configuration is used. As an example, for the charge generation unit, a read selection transistor which is an example of a charge reading unit (transfer gate unit / reading gate unit), a reset transistor which is an example of a reset gate unit, a vertical selection transistor, and a floating diffusion. As a CMOS sensor having an amplification transistor having a source follower configuration, which is an example of a detection element for detecting a change in electric charge, a transistor having a configuration consisting of four general-purpose transistors can be used.
あるいは、特許第2708455号公報に記載のように、電荷生成部により生成された信号電荷に対応する信号電圧を増幅するための、ドレイン線(DRN)に接続された増幅用トランジスタと、電荷生成部をリセットするためのリセットトランジスタと、垂直シフトレジスタより転送配線(TRF)を介して走査される読出選択用トランジスタ(転送ゲート部)を有する、3つのトランジスタからなる構成のものを使用することもできる。 Alternatively, as described in Japanese Patent No. 2708455, an amplification transistor connected to a drain line (DRN) for amplifying a signal voltage corresponding to the signal charge generated by the charge generation unit, and a charge generation unit. It is also possible to use a transistor consisting of three transistors having a reset transistor for resetting the voltage and a read selection transistor (transfer gate portion) scanned from the vertical shift register via the transfer wiring (TRF). ..
なお、固体撮像装置1は、色分解(色分離)フィルタを使用することで、画素部10をカラー撮像対応にすることができる。すなわち、画素部10における各電荷生成部(フォトダイオードなど)の電磁波(本例では光)が入射される受光面に、カラー画像を撮像するための複数色の色フィルタの組合せからなる色分解フィルタの何れかの色フィルタを、たとえばいわゆるベイヤ(Bayer)配列などにして設けることで、カラー画像撮像対応とする。
The solid-
単位画素3は、行選択のための行制御線15を介して垂直走査部14と、また垂直信号線19を介してカラムAD回路25が垂直列ごとに設けられているカラム処理部26と、それぞれ接続されている。ここで、行制御線15は垂直走査部14から画素に入る配線全般を示す。
The
水平走査回路12は、カラム処理部26からカウント値を読み出す読出走査部の機能を持つ。水平走査部12や垂直走査回路14などの駆動制御部7の各要素は、画素部10とともに、例えば、半導体集積回路製造技術と同様の技術を用いて単結晶シリコンなどの半導体領域に一体的に形成され、半導体システムの一例である固体撮像素子(撮像デバイス)として構成される。
The
水平走査部12や垂直走査部14は、後述のようにデコーダを含んで構成され、通信・タイミング制御部20から与えられる制御信号CN1,CN2に応答してシフト動作(走査)を開始するようになっている。このため、行制御線15には、単位画素3を駆動するための種々のパルス信号(たとえば、リセットパルスRST、転送パルスTRF、DRN制御パルスDRNなど)が含まれる。
The
通信・タイミング制御部20は、図示しないが、各部の動作に必要なクロックや所定タイミングのパルス信号を供給するタイミングジェネレータTG(読出アドレス制御装置の一例)の機能ブロックと、端子5aを介してマスタークロックCLK0を受け取り、また端子5bを介して動作モードなどを指令するデータDATAを受け取り、さらに固体撮像装置1の情報を含むデータを出力する通信インタフェースの機能ブロックとを備える。
Although not shown, the communication /
たとえば、水平アドレス信号を水平デコーダ12aへ、また垂直アドレス信号を垂直デコーダ14aへ出力し、各デコーダ12a,14aは、それを受けて対応する行もしくは列を選択する。
For example, the horizontal address signal is output to the
この際、単位画素3を2次元マトリックス状に配置してあるので、画素信号生成部5により生成され垂直信号線19を介して列方向に出力されるアナログの画素信号を行単位で(列並列で)アクセスし取り込む(垂直)スキャン読みを行ない、この後に、垂直列の並び方向である行方向にアクセスし画素信号(本例ではデジタル化された画素データ)を出力側へ読み出す(水平)スキャン読みを行なうようにすることで、画素信号や画素データの読出しの高速化を図るのがよい。もちろん、スキャン読みに限らず、読み出したい単位画素3を直接にアドレス指定することで、必要な単位画素3の情報のみを読み出すランダムアクセスも可能である。
At this time, since the
また、通信・タイミング制御部20では、端子5aを介して入力されるマスタークロック(マスタークロック)CLK0と同じ周波数のクロックCLK1や、それを2分周したクロックやより分周した低速のクロックをデバイス内の各部、たとえば水平走査部12、垂直走査部14、カラム処理部26などに供給する。以下、2分周したクロックやそれ以下の周波数のクロック全般を纏めて、低速クロックCLK2という。
Further, in the communication /
垂直走査部14は、画素部10の行を選択し、その行に必要なパルスを供給するものである。たとえば、垂直方向の読出行を規定する(画素部10の行を選択する)垂直デコーダ14aと、垂直デコーダ14aにて規定された読出アドレス上(行方向)の単位画素3に対する行制御線15にパルスを供給して駆動する垂直駆動部14bとを有する。なお、垂直デコーダ14aは、信号を読み出す行の他に、電子シャッタ用の行なども選択する。
The
水平走査部12は、低速クロックCLK2に同期してカラム処理部26のカラムAD回路25を順番に選択し、その信号を水平信号線(水平出力線)18に導くものである。たとえば、水平方向の読出列を規定する(カラム処理部26内の個々のカラムAD回路25を選択する)水平デコーダ12aと、水平デコーダ12aにて規定された読出アドレスに従って、カラム処理部26の各信号を水平信号線18に導く水平駆動部12bとを有する。なお、水平信号線18は、たとえばカラムAD回路25が取り扱うビット数n(nは正の整数)分、たとえば10(=n)ビットならば、そのビット数分に対応して10本配置される。
The
このような構成の固体撮像装置1において、単位画素3から出力された画素信号は、垂直列ごとに、垂直信号線19を介して、カラム処理部26のカラムAD回路25に供給される。
In the solid-
カラム処理部26の各カラムAD回路25は、1列分の画素のアナログ信号Soを受けて、そのアナログ信号Soを処理する。たとえば、各カラムAD回路25は、アナログ信号を、たとえば低速クロックCLK2を用いて、たとえば10ビットのデジタル信号に変換するADC(Analog Digital Converter)回路を持つ。
Each
カラム処理部26におけるAD変換処理としては、行単位で並列に保持されたアナログ信号を、列ごとに設けられたカラムAD回路25を使用して、行ごとに並列にAD変換する方法を採る。この際には、たとえば、特許公報第2532374号や学術文献“コラム間FPNのないコラム型AD変換器を搭載したCMOSイメージセンサ”(映情学技法,IPU2000-57,pp.79-84)などに示されているシングルスロープ積分型(あるいはランプ信号比較型)のAD変換の手法を使用する。この手法は、簡単な構成でAD変換器が実現できるため、並列に設けても回路規模が大きくならないという特徴を有している。
As the AD conversion process in the
ADC回路の構成については、詳細は後述するが、変換開始から参照電圧RAMPと処理対象信号電圧とが一致するまでの時間に基づいて、アナログの処理対象信号をデジタル信号に変換する。このための仕組みとしては、原理的には、コンパレータ(電圧比較器)にランプ状の参照電圧RAMPを供給すると同時にクロック信号でのカウント(計数)を開始し、垂直信号線19を介して入力されたアナログの画素信号を参照電圧RAMPと比較することによってパルス信号が得られるまでカウントすることでAD変換を行なう。
The configuration of the ADC circuit will be described in detail later, but the analog processing target signal is converted into a digital signal based on the time from the start of conversion until the reference voltage RAMP and the processing target signal voltage match. As a mechanism for this, in principle, a ramp-shaped reference voltage RAMP is supplied to the comparator, and at the same time, counting with a clock signal is started and input via the
また、この際、回路構成を工夫することで、AD変換とともに、垂直信号線19を介して入力された電圧モードの画素信号に対して、画素リセット直後の信号レベル(ノイズレベル)と真の(受光光量に応じた)信号レベルVsig との差分をとる処理を行なうことができる。これにより、固定パターンノイズ(FPN;Fixed Pattern Noise )やリセットノイズといわれるノイズ信号成分を取り除くことができる。
Further, at this time, by devising the circuit configuration, the signal level (noise level) immediately after the pixel reset and the true (noise level) and the true (noise level) of the voltage mode pixel signal input via the
このカラムAD回路25でデジタル化された画素データは、水平走査部12からの水平選択信号により駆動される図示しない水平選択スイッチを介して水平信号線18に伝達され、さらに出力部29に入力される。なお、10ビットは一例であって、10ビット未満(たとえば8ビット)や10ビットを超えるビット数(たとえば14ビット)など、その他のビット数としてもよい。
The pixel data digitized by the
このような構成によって、電荷生成部としての受光素子が行列状に配された画素部10からは、行ごとに各垂直列について画素信号が順次出力される。そして、受光素子が行列状に配された画素部10に対応する1枚分の画像すなわちフレーム画像が、画素部10全体の画素信号の集合で示されることとなる。 With such a configuration, pixel signals are sequentially output for each vertical column for each row from the pixel unit 10 in which light receiving elements as charge generation units are arranged in a matrix. Then, one image, that is, a frame image corresponding to the pixel unit 10 in which the light receiving elements are arranged in a matrix is shown as a set of pixel signals of the entire pixel unit 10.
<参照信号生成部とカラムAD回路との詳細>
参照信号生成部27は、AD変換用の参照信号を発生する機能要素であるDA変換回路(DAC;Digital Analog Converter)27aを備える。なお、カラー画像撮像対応とする場合には、参照信号生成部27としては、色対応の変化特性(傾き)や初期値を持つ個別の参照信号を比較回路に供給することができるように、画素部10における色分解フィルタを構成する色フィルタの色の種類や配列に応じて、AD変換用の参照信号を発生する機能要素であるDA変換回路を個別に備えるとともに処理対象行の切替えにより処理対象色が切り替ることに対処する切替機構を設けるのがよい。
<Details of reference signal generator and column AD circuit>
The reference
こうすることで、参照電圧発生器(本例ではDA変換回路に相当)やこの参照電圧発生器からの配線を色分解フィルタを構成する色フィルタの数よりも少なくすることができる。また、色フィルタごとに参照電圧発生器を用意した場合に必要とされる各参照電圧発生器からのアナログ基準電圧(本例の参照信号に相当)を選択的に出力する垂直列ごとの選択手段(マルチプレクサ)も不要となるので、回路規模を縮小できる。カラー画素に応じた参照信号を比較器の入力側に伝達する信号線の数を、カラー画像を撮像するための色フィルタの色成分の数よりも少なくすることができる。 By doing so, the wiring from the reference voltage generator (corresponding to the DA conversion circuit in this example) and the reference voltage generator can be reduced to be smaller than the number of color filters constituting the color separation filter. In addition, a selection means for each vertical column that selectively outputs the analog reference voltage (corresponding to the reference signal in this example) from each reference voltage generator required when a reference voltage generator is prepared for each color filter. Since the (multiplexer) is not required, the circuit scale can be reduced. The number of signal lines that transmit the reference signal corresponding to the color pixel to the input side of the comparator can be smaller than the number of color components of the color filter for capturing a color image.
通信・タイミング制御部20から参照信号生成部27のDA変換回路27aに供給する制御データCN4は、比較処理ごとのランプ電圧の傾き(変化の度合い;時間変化量)や初期値を指示する情報も含んでいる。
The control data CN4 supplied from the communication /
DA変換回路27aは、通信・タイミング制御部20からDAC用のカウントクロックCKdac の供給を受け、カウントクロックCKdac に同期して、たとえば線形的に減少する階段状の鋸歯状波(ランプ波形)を生成し、参照信号RAMPを介してカラムAD回路25に、この生成した鋸歯状波をAD変換用の参照電圧(ADC基準信号)として供給する。また、たとえばカウントクロックCKdac の周期を調整することで参照信号RAMPの傾きを変え、これにより後述する差分処理時の係数を調整し、AD変換時にアナログゲインを制御する。
The
カラムAD回路25は、参照信号生成部27のDA変換回路27aで生成される参照信号RAMPと、行制御線15(V1,V2,…)ごとに単位画素3から垂直信号線19(H1,H2,…)を経由し得られるアナログの画素信号とを比較する電圧比較部(コンパレータ)252と、電圧比較部252が比較処理を完了するまでの時間をカウントし、その結果を保持するカウンタ部254とを備えて構成されnビットAD変換機能を有している。
The
通信・タイミング制御部20は、電圧比較部252が画素信号のリセット成分ΔVと信号成分Vsig の何れについて比較処理を行なっているのかに応じてカウンタ部254におけるカウント処理のモードを切り替える制御部の機能を持つ。この通信・タイミング制御部20から各カラムAD回路25のカウンタ部254には、カウンタ部254がダウンカウントモードで動作するのかアップカウントモードで動作するのかを指示するための制御信号CN5が入力されている。
The communication /
参照信号供給IF部28は、参照信号生成部27で生成された参照信号を参照信号線251を介して受け取り、参照信号出力線281に出力する。電圧比較部252の一方の入力端子RAMPは、参照信号供給IF部28を介して、参照信号生成部27で生成される階段状の参照信号RAMPが参照信号出力線281から入力され、他方の入力端子には、それぞれ対応する垂直列の垂直信号線19が接続され、画素部10からの画素信号電圧が個々に入力される。
The reference signal supply IF
また、電圧比較部252には、通信・タイミング制御部20から、2種類のリセット信号PSET,NSETやその他の制御信号(纏めて比較制御信号CN7ともいう)が供給され、また電圧比較部252の出力信号はカウンタ部254に供給される。
Further, two types of reset signals PSET and NSET and other control signals (collectively referred to as comparison control signal CN7) are supplied to the
カウンタ部254のクロック端子CKには、他のカウンタ部254のクロック端子CKと共通に、通信・タイミング制御部20からカウントクロックCK0が入力されている。
A count clock CK0 is input from the communication /
このカウンタ部254は、その構成については図示を割愛するが、一般的にラッチで構成されるデータ記憶部の配線形態を同期カウンタ形式に変更することで実現でき、1本のカウントクロックCK0の入力で、内部カウントを行なうようになっている。n個のラッチの組合せでnビットのカウンタ部254を実現でき、2系統のn個のラッチで構成されたデータ記憶部の回路規模に対して半分になる。加えて、列ごとのカウンタ部が不要になるから、全体としては、大幅にコンパクトになる。
Although the configuration of the
ここで、カウンタ部254は、詳細は後述するが、カウントモードに拘わらず共通のアップダウンカウンタ(U/D CNT)を用いて、ダウンカウント動作とアップカウント動作とを切り替えて(具体的には交互に)カウント処理を行なうことが可能に構成されている。また、カウンタ部254は、カウント出力値がカウントクロックCK0に同期して出力される同期カウンタを使用する。
Here, although the details of the
なお、同期カウンタの場合、すべてのフリップフロップ(カウンタ基本要素)の動作がカウントクロックCK0で制限される。よって、より高周波数動作が要求される場合には、カウンタ部254としては、その動作制限周波数が最初のフリップフロップ(カウンタ基本要素)の制限周波数でのみ決められるため高速動作に適する非同期カウンタの使用がより好ましい。
In the case of a synchronous counter, the operation of all flip-flops (counter basic elements) is limited by the count clock CK0. Therefore, when higher frequency operation is required, the
カウンタ部254には、水平走査部12から制御線12cを介して制御パルスが入力される。カウンタ部254は、カウント結果を保持するラッチ機能を有しており、制御線12cを介しての制御パルスによる指示があるまでは、カウンタ出力値を保持する。
A control pulse is input to the
このような構成のカラムAD回路25は、先にも述べたように、垂直信号線19(H1,H2,…)ごとに配置され、列並列構成のADCブロックであるカラム処理部26が構成される。
As described above, the
個々のカラムAD回路25の出力側は、水平信号線18に接続されている。先にも述べたように、水平信号線18は、カラムAD回路25のビット幅であるnビット幅分の信号線を有し、図示しないそれぞれの出力線に対応したn個のセンス回路を経由して出力部29に接続される。
The output side of each
このような構成において、カラムAD回路25は、画素信号読出期間において、カウント動作を行ない、所定のタイミングでカウント結果を出力する。すなわち、先ず、電圧比較部252では、参照信号生成部27からのランプ波形電圧と、垂直信号線19を介して入力される画素信号電圧とを比較し、双方の電圧が同じになると、電圧比較部252のコンパレータ出力が反転(本例ではHレベルからLレベルへ遷移)する。
In such a configuration, the
カウンタ部254は、参照信号生成部27から発せられるランプ波形電圧に同期してダウンカウントモードもしくはアップカウントモードでカウント動作を開始しており、コンパレータ出力の反転した情報がカウンタ部254に通知されると、カウント動作を停止し、その時点のカウント値を画素データとしてラッチ(保持・記憶)することでAD変換を完了する。
The
この後、カウンタ部254は、所定のタイミングで水平走査部12から制御線12cを介して入力される水平選択信号CH(i)によるシフト動作に基づいて、記憶・保持した画素データを、順次、カラム処理部26外や画素部10を有するチップ外へ出力端子5cから出力する。
After that, the
なお、本実施形態の説明としては直接関連しないため特に図示しないが、その他の各種信号処理回路なども、固体撮像装置1の構成要素に含まれる場合がある。
Although not shown in particular because it is not directly related to the description of the present embodiment, various other signal processing circuits and the like may be included in the components of the solid-
<画素部>
図2A及び図2Bは、図1に示した固体撮像装置1に使用される単位画素3の構成例と、駆動部と駆動制御線と画素トランジスタの接続態様を示す図である。画素部10内の単位画素(画素セル)3の構成は、通常のCMOSイメージセンサと同様であり、本実施形態では、CMOSセンサとして汎用的な4TR構成のものや、たとえば、特許第2708455号公報に記載のように、3つのトランジスタからなる3TR構成のものを使用することができる。もちろん、これらの画素構成は一例であり、通常のCMOSイメージセンサのアレイ構成であれば、何れのものでも使用できる。
<Pixel part>
2A and 2B are diagrams showing a configuration example of a
画素内アンプとしては、たとえばフローティングディフュージョンアンプ構成のものが用いられる。一例としては、電荷生成部に対して、電荷読出部(転送ゲート部/読出ゲート部)の一例である読出選択用トランジスタ、リセットゲート部の一例であるリセットトランジスタ、垂直選択用トランジスタ、およびフローティングディフュージョンの電位変化を検知する検知素子の一例であるソースフォロア構成の増幅用トランジスタを有する、CMOSセンサとして汎用的な4つのトランジスタからなる構成(以下4TR構成ともいう)のものを使用することができる。 As the in-pixel amplifier, for example, an amplifier having a floating diffusion amplifier configuration is used. As an example, for the charge generation unit, a read selection transistor which is an example of a charge reading unit (transfer gate unit / reading gate unit), a reset transistor which is an example of a reset gate unit, a vertical selection transistor, and a floating diffusion. As a CMOS sensor, a transistor having an amplification transistor having a source follower configuration, which is an example of a detection element for detecting a change in the potential of the above, can be used as a CMOS sensor having a configuration consisting of four transistors (hereinafter, also referred to as a 4TR configuration).
たとえば、図2Aに示す4TR構成の単位画素3は、光を受光して電荷に変換する光電変換機能とともに、その電荷を蓄積する電荷蓄積機能の各機能を兼ね備えた電荷生成部32と、電荷生成部32に対して、電荷読出部(転送ゲート部/読出ゲート部)の一例である読出選択用トランジスタ(転送トランジスタ)34、リセットゲート部の一例であるリセットトランジスタ36、垂直選択用トランジスタ40、およびフローティングディフュージョン38の電位変化を検知する検知素子の一例であるソースフォロア構成の増幅用トランジスタ42を有する。
For example, the
この単位画素3は、電荷蓄積部の機能を備えた電荷注入部の一例であるフローティングディフュージョン38とからなるFDA(Floating Diffusion Amp)構成の画素信号生成部5を有するものとなっている。フローティングディフュージョン38は寄生容量を持った拡散層である。
The
読出選択用トランジスタ(第2の転送部)34は、転送信号φTRGが供給される転送駆動バッファ250により転送配線(読出選択線TX)55を介して駆動されるようになっている。リセットトランジスタ36は、リセット信号φRSTが供給されるリセット駆動バッファ252によりリセット配線(RST)56を介して駆動されるようになっている。垂直選択用トランジスタ40は、垂直選択信号φVSELが供給される選択駆動バッファ254により垂直選択線(SEL)52を介して駆動されるようになっている。各駆動バッファは、垂直走査部14の垂直駆動部14bによって駆動可能になっている。
The read selection transistor (second transfer unit) 34 is driven by the
画素信号生成部5におけるリセットトランジスタ36は、ソースがフローティングディフュージョン38に、ドレインが電源Vddにそれぞれ接続され、ゲート(リセットゲートRG)にはリセットパルスRSTがリセット駆動バッファから入力される。
In the
垂直選択用トランジスタ40は、一例として、ドレインが増幅用トランジスタ42のソースに、ソースが画素線51にそれぞれ接続され、ゲート(特に垂直選択ゲートSELVという)が垂直選択線52に接続されている。なおこのような接続構成に限らず、ドレインが電源Vddに、ソースが増幅用トランジスタ42のドレインにそれぞれ接続され、垂直選択ゲートSELVが垂直選択線52に接続されるようにしてもよい。
As an example, in the
垂直選択線52には、垂直選択信号SELが印加される。増幅用トランジスタ42は、ゲートがフローティングディフュージョン38に接続され、ドレインが垂直選択用トランジスタ40を介して電源Vddに、ソースは画素線51に接続され、さらに垂直信号線53(19)に接続されるようになっている。
A vertical selection signal SEL is applied to the
さらに垂直信号線53は、その一端がカラム処理部26側に延在するとともに、その経路において、読出電流源部24が接続され、増幅用トランジスタ42との間で、略一定の動作電流(読出電流)が供給されるソースフォロワ構成が採られるようになっている。
Further, one end of the
具体的には、読出電流源部24は、各垂直列に設けられたNMOS型のトランジスタ(特に負荷MOSトランジスタという)242と、全垂直列に対して共用される電流生成部245およびゲートおよびドレインが共通に接続されソースがソース線248に接続されたNMOS型のトランジスタ246を有する基準電流源部244とを備えている。
Specifically, the read
各負荷MOSトランジスタ242は、ドレインが対応する列の垂直信号線53に接続され、ソースが接地線であるソース線248に共通に接続されている。これにより、各垂直列の負荷MOSトランジスタ242は基準電流源部244のトランジスタ246との間でゲート同士が接続されカレントミラー回路を構成するように接続されている。
Each
ソース線248は、水平方向の端部(図1の左右の垂直列)で基板バイアスである接地(GND)に接続され、負荷MOSトランジスタ242の接地に対する動作電流(読出電流)が、チップの左右両端から供給されるような構成となっている。
The
電流生成部245には、必要時にのみ所定電流を出力するようにするための負荷制御信号SFLACTが、図示しない負荷制御部から供給されるようになっている。電流生成部245は、信号読出し時には、負荷制御信号SFLACTのアクティブ状態が入力されることで、各増幅用トランジスタ42に接続された負荷MOSトランジスタ242によって、予め決められた定電流を流し続けるようになっている。つまり、負荷MOSトランジスタ242は、選択行の増幅用トランジスタ42とソースフォロアを組んで読出電流を増幅用トランジスタ42に供給することで垂直信号線53への信号出力をさせる。
A load control signal SFLACT for outputting a predetermined current only when necessary is supplied to the
このような4TR構成では、フローティングディフュージョン38は増幅用トランジスタ42のゲートに接続されているので、増幅用トランジスタ42はフローティングディフュージョン38の電位(以下FD電位という)に対応した信号を電圧モードで、画素線51を介して垂直信号線19(53)に出力する。
In such a 4TR configuration, since the floating diffusion 38 is connected to the gate of the
リセットトランジスタ36は、フローティングディフュージョン38をリセットする。読出選択用トランジスタ(転送トランジスタ)34は、電荷生成部32にて生成された信号電荷をフローティングディフュージョン38に転送する。垂直信号線19には多数の画素が接続されているが、画素を選択するのには、選択画素のみ垂直選択用トランジスタ40をオンする。すると選択画素のみが垂直信号線19と接続され、垂直信号線19には選択画素の信号が出力される。
The
これに対して、電荷生成部と3つのトランジスタからなる構成(以下3TR構成ともいう)とすることで、単位画素3におけるトランジスタが占める面積を少なくし、画素サイズを小さくすることができる(たとえば特許第2708455号公報参照)。
On the other hand, by adopting a configuration consisting of a charge generation unit and three transistors (hereinafter also referred to as a 3TR configuration), the area occupied by the transistors in the
たとえば、図2Bに示す3TR構成の単位画素3は、光電変換を行なうことで受光した光に対応する信号電荷を生成する電荷生成部32(たとえばフォトダイオード)と、電荷生成部32により生成された信号電荷に対応する信号電圧を増幅するための、ドレイン線(DRN)に接続された増幅用トランジスタ42と、電荷生成部32をリセットするためのリセットトランジスタ36とを、それぞれ有している。また、図示しない垂直走査回路14より転送配線(TRF)55を介して走査される読出選択用トランジスタ(転送ゲート部)34が、電荷生成部32と増幅用トランジスタ42のゲートとの間に設けられている。
For example, the
増幅用トランジスタ42のゲートおよびリセットトランジスタ36のソースは読出選択用トランジスタ34を介して電荷生成部32に、リセットトランジスタ36のドレインおよび増幅用トランジスタ42のドレインはドレイン線に、それぞれ接続されている。また、増幅用トランジスタ42のソースは垂直信号線53に接続されている。
The gate of the
読出選択用トランジスタ34は、転送配線55を介して転送駆動バッファ250により駆動されるようになっている。リセットトランジスタ36は、リセット配線56を介してリセット駆動バッファ252により駆動されるようになっている。
The
転送駆動バッファ250、リセット駆動バッファ252とも基準電圧である0Vと、電源電圧の2値で動作する。特に、この画素における読出選択用トランジスタ34のゲートに供給されるローレベル電圧は0Vである。
Both the
この3TR構成の単位画素3においては、4TR構成と同様に、フローティングディフュージョン38は増幅用トランジスタ42のゲートに接続されているので、増幅用トランジスタ42はフローティングディフュージョン38の電位に対応した信号を垂直信号線53に出力する。
In the
リセットトランジスタ36は、リセット配線(RST)56が行方向に延びており、ドレイン線(DRN)57は殆どの画素に共通になっている。このドレイン線57は、ドレイン駆動信号φDRNが供給されるドレイン駆動バッファ(以下DRN駆動バッファという)240により駆動される。リセットトランジスタ36はリセット駆動バッファ252により駆動され、フローティングディフュージョン38の電位を制御する。
In the
ドレイン線57が行方向に分離されているが、このドレイン線57は1行分の画素の信号電流を流さなければならないので、実際には列方向に電流を流せるように、全行共通の配線となる。電荷生成部32(光電変換素子)にて生成された信号電荷は読出選択用トランジスタ34によりフローティングディフュージョン38に転送される。
The
ここで、3TR構成の単位画素3には、4TR構成とは異なり、増幅用トランジスタ42と直列に接続される垂直選択用トランジスタ40が設けられていない。垂直信号線53には多数の画素が接続されているが、画素の選択は、選択トランジスタではなく、FD電位の制御により行なう。通常は、FD電位をロー(Low)にしている。画素を選択するときは、選択画素のFD電位をハイ(High)にすることで、選択画素の信号を垂直信号線53に出す。その後、選択画素のFD電位をローに戻す。この操作は1行分の画素に対して同時に行なわれる。
Here, unlike the 4TR configuration, the
このようにFD電位を制御するためには、1)選択行FD電位をハイにするときに、ドレイン線57をハイにし、選択行のリセットトランジスタ36を通して、そのFD電位をハイにする、2)選択行FD電位をローに戻すときに、ドレイン線57をローにし、選択行のリセットトランジスタ36を通して、そのFD電位をローにする、という動作を行なう。
In order to control the FD potential in this way, 1) when the selected row FD potential is set high, the
このような4TRもしくは3TRの構成を持つ単位画素3を具備した画素部10を駆動するには、各駆動バッファ240,250,252,254(纏めて駆動部ともいう)から駆動用の各配線52,55,56,57(纏めて駆動制御線ともいう)を介して、単位画素3を構成する各トランジスタ34,36,40(纏めて画素トランジスタともいう)を駆動する。
In order to drive the pixel unit 10 provided with the
<固体撮像装置の動作>
図3は、図1に示した固体撮像装置1のカラムAD回路25における基本動作である信号取得差分処理を説明するためのタイミングチャートである。
<Operation of solid-state image sensor>
FIG. 3 is a timing chart for explaining signal acquisition difference processing, which is a basic operation in the
画素部10の各単位画素3で感知されたアナログの画素信号をデジタル信号に変換する仕組みとしては、たとえば、所定の傾きで下降するランプ波形状の参照信号RAMPと単位画素3からの画素信号における基準成分や信号成分の各電圧とが一致する点を探し、この比較処理で用いる参照信号RAMPの生成時点から、画素信号における基準成分や信号成分に応じた電気信号と参照信号とが一致した時点までをカウントクロックでカウント(計数)することで、基準成分や信号成分の各大きさに対応したカウント値を得る手法を採る。
As a mechanism for converting an analog pixel signal sensed by each
ここで、垂直信号線19から出力される画素信号は、時間系列として、基準成分としての画素信号の雑音を含むリセット成分ΔVの後に信号成分Vsig が現れるものである。1回目の処理を基準成分(リセット成分ΔV)について行なう場合、2回目の処理は基準成分(リセット成分ΔV)に信号成分Vsig を加えた信号についての処理となる。以下具体的に説明する。
Here, in the pixel signal output from the
1回目の読出しのため、先ず通信・タイミング制御部20は、モード制御信号CN5をローレベルにしてカウンタ部254をダウンカウントモードに設定するとともに、リセット制御信号CN6を所定期間アクティブ(本例ではハイレベル)にしてカウンタ部254のカウント値を初期値“0”にリセットさせる(t8)。
For the first read, the communication /
そして、垂直走査部14による行走査によってある行が選択され、その選択行Vαの単位画素3から垂直信号線19(H1,H2,…)への1回目の読出しが安定した後、通信・タイミング制御部20は、参照信号生成部27に向けて、参照信号RAMP生成用の制御データCN4(ここではオフセットOFF と傾きβを含む)を供給する。
Then, a certain row is selected by row scanning by the
このとき同時に、通信・タイミング制御部20は、アクティブLのリセット信号PSETをある短い期間だけ電圧比較部252に与える(t9)。これにより、電圧比較部252の各入力端の電位が所定電位にセットされ、電圧比較部252の動作点が行の選択動作ごとに適正レベルに決定される。
At the same time, the communication /
制御データCN4が供給された参照信号生成部27においては、先ず、Vα行上に存在する色のカラー画素特性に合わせた傾きβを持ち全体として鋸歯状(RAMP状)に時間変化させた階段状の波形(RAMP波形)を持った参照信号RAMPをDA変換回路27aにて生成し、対応するカラムAD回路25の電圧比較部252の一方の入力端子RAMPに、比較電圧として供給する。
In the reference
各列の電圧比較部252は、このRAMP波形の比較電圧と画素部10から供給される対応列の垂直信号線19(Hα)の画素信号電圧とを比較する。
The
また、電圧比較部252の入力端子RAMPへの参照信号RAMPの入力と同時に、電圧比較部252における比較時間を、行ごとに配置されたカウンタ部254で計測するために、参照信号生成部27から発せられるランプ波形電圧に同期して(t10)、カウンタ部254のクロック端子に通信・タイミング制御部20からカウントクロックCK0を入力し、1回目のカウント動作として、初期値“0”からダウンカウントを開始する。すなわち、負の方向にカウント処理を開始する。
Further, in order to measure the comparison time in the
電圧比較部252は、参照信号生成部27からのランプ状の参照信号RAMPと垂直信号線19を介して入力される画素信号電圧Vxとを比較し、双方の電圧が同じになったときに、コンパレータ出力をHレベルからLレベルへ反転させる(t12)。つまり、リセット成分Vrst に応じた電圧信号と参照信号RAMPとを比較して、リセット成分Vrst の大きさに対応した時間経過後にアクティブロー(L)のパルス信号を生成して、カウンタ部254に供給する。
The
この結果を受けて、カウンタ部254は、コンパレータ出力の反転とほぼ同時にカウント動作を停止し、その時点のカウント値を画素データとしてラッチ(保持・記憶)することでAD変換を完了する(t12)。つまり、電圧比較部252に供給するランプ状の参照信号RAMPの生成とともにダウンカウントを開始し、比較処理によってアクティブロー(L)のパルス信号が得られるまでクロックCK0でカウント(計数)することで、リセット成分Vrst の大きさに対応したカウント値を得る。
In response to this result, the
通信・タイミング制御部20は、所定のダウンカウント期間を経過すると(t14)、電圧比較部252への制御データの供給と、カウンタ部254へのカウントクロックCK0の供給とを停止する。これにより、電圧比較部252は、ランプ状の参照信号RAMPの生成を停止する。
When the predetermined down count period elapses (t14), the communication /
この1回目の読出し時は、画素信号電圧VxにおけるリセットレベルVrst を電圧比較部252で検知してカウント動作を行なっているので、単位画素3のリセット成分ΔVを読み出していることになる。
At the time of this first reading, since the reset level Vrst in the pixel signal voltage Vx is detected by the
このリセット成分ΔV内には、単位画素3ごとにバラ付く雑音がオフセットとして含まれている。しかし、このリセット成分ΔVのバラ付きは一般に小さく、またリセットレベルVrst は概ね全画素共通であるので、任意の垂直信号線19の画素信号電圧Vxにおけるリセット成分ΔVの出力値はおおよそ既知である。
Noise that varies from
したがって、1回目のリセット成分ΔVの読出し時には、RAMP電圧の変化特性を調整することにより、ダウンカウント期間(t10~t14;比較期間)を短くすることで、1回目の比較期間を短くすることが可能である。本実施形態では、リセット成分ΔVについての比較処理の最長期間を、7ビット分のカウント期間(128クロック)にして、リセット成分ΔVの比較を行なっている。 Therefore, at the time of reading the reset component ΔV for the first time, the down count period (t10 to t14; comparison period) can be shortened by adjusting the change characteristic of the RAMP voltage, thereby shortening the comparison period for the first time. It is possible. In the present embodiment, the reset component ΔV is compared by setting the maximum period of the comparison process for the reset component ΔV to a count period (128 clocks) for 7 bits.
続いての2回目の読出し時には、リセット成分ΔVに加えて、単位画素3ごとの入射光量に応じた電気信号成分Vsig を読み出し、1回目の読出しと同様の動作を行なう。すなわち、先ず通信・タイミング制御部20は、モード制御信号CN5をハイレベルにしてカウンタ部254をアップカウントモードに設定する(t18)。そして、選択行Vαの単位画素3から垂直信号線19(H1,H2,…)への2回目の読出しが安定した後、通信・タイミング制御部20は、信号成分Vsig についてのAD変換処理のため、参照信号RAMP生成用の制御データCN4をDA変換回路27aに供給する。このときには、通信・タイミング制御部20は、1回目の処理とは異なり、リセット信号PSETをアクティブLにすることはしない。
At the time of the subsequent second reading, in addition to the reset component ΔV, the electrical signal component Vsig corresponding to the amount of incident light for each
これを受けて、参照信号生成部27においては、先ず、Vα行上に存在するある色のカラー画素特性に合わせた傾きβを持ち全体として鋸歯状(RAMP状)に時間変化させた階段状の波形(RAMP波形)を持つとともに、リセット成分ΔV用の初期値Varに対してオフセットOFF だけ下がった参照信号RAMPをDA変換回路27aにて生成し、対応するカラムAD回路25の電圧比較部252の一方の入力端子RAMPに、比較電圧として供給する。
In response to this, in the reference
各列の電圧比較部252は、このRAMP波形の比較電圧と画素部10から供給される対応列の垂直信号線19(Hα)の画素信号電圧とを比較する。
The
電圧比較部252の入力端子RAMPへの参照信号RAMPの入力と同時に、電圧比較部252における比較時間を、行ごとに配置されたカウンタ部254で計測するために、参照信号生成部27から発せられるランプ波形電圧に同期して(t20)、カウンタ部254のクロック端子に通信・タイミング制御部20からカウントクロックCK0を入力し、2回目のカウント動作として、1回目の読出し時に取得された単位画素3のリセット成分ΔVに対応するカウント値から、1回目とは逆にアップカウントを開始する。すなわち、正の方向にカウント処理を開始する。
At the same time as the input of the reference signal RAMP to the input terminal RAMP of the
電圧比較部252は、参照信号生成部27からのランプ状の参照信号RAMPと垂直信号線19を介して入力される画素信号電圧Vxとを比較し、双方の電圧が同じになったときに、コンパレータ出力をHレベルからLレベルへ反転させる(t22)。つまり、信号成分Vsig に応じた電圧信号と参照信号RAMPとを比較して、信号成分Vsig の大きさに対応した時間経過後にアクティブロー(L)のパルス信号を生成して、カウンタ部254に供給する。
The
この結果を受けて、カウンタ部254は、コンパレータ出力の反転とほぼ同時にカウント動作を停止し、その時点のカウント値を画素データとしてラッチ(保持・記憶)することでAD変換を完了する(t22)。つまり、電圧比較部252に供給するランプ状の参照信号RAMPの生成とともにダウンカウントを開始し、比較処理によってアクティブロー(L)のパルス信号が得られるまでクロックCK0でカウント(計数)することで、信号成分Vsig の大きさに対応したカウント値を得る。
In response to this result, the
通信・タイミング制御部20は、所定のダウンカウント期間を経過すると(t24)、電圧比較部252への制御データの供給と、カウンタ部254へのカウントクロックCK0の供給とを停止する。これにより、参照信号生成部27は、ランプ状の参照信号RAMPの生成を停止する。
When the predetermined down count period elapses (t24), the communication /
この2回目の読出し時は、画素信号電圧Vxにおける信号成分Vsig を電圧比較部252で検知してカウント動作を行なっているので、単位画素3の信号成分Vsig を読み出していることになる。
At the time of this second reading, since the signal component Vsig in the pixel signal voltage Vx is detected by the
ここで、本実施形態においては、カウンタ部254におけるカウント動作を、1回目の読出し時にはダウンカウント、2回目の読出し時にはアップカウントとし、カウント結果を同じ格納場所に保持するので、カウンタ部254内で自動的に、式(1)で示す減算が行なわれ、この減算結果に応じたカウント値がカウンタ部254に保持される。
Here, in the present embodiment, the counting operation in the
ここで、式(1)は、式(2)のように変形でき、結果としては、カウンタ部254に保持されるカウント値は信号成分Vsig に応じたものとなる。なお、ここでは、高精度なカラー画像撮像を行なうべく、初期値とゲインを色対応別に制御する観点から黒基準についても考慮しているが、一般的には(モノクロ撮像を含む)、最後の項の黒基準の項を無視することもできる。
Here, the equation (1) can be modified as in the equation (2), and as a result, the count value held in the
つまり、上述のような一連の動作において、1回目の読出し時におけるダウンカウントと2回目の読出し時におけるアップカウントといった、2回の読出しとカウント処理によるカウンタ部254内での減算処理によって、単位画素3ごとのバラ付きを含んだリセット成分ΔVとカラムAD回路25ごとのオフセット成分とを除去することができる。また、単位画素3ごとの入射光量に応じた信号成分Vsig に黒基準成分の補正を加えた信号についてのデジタル信号のみを簡易な構成で取り出すことができる。
That is, in the series of operations as described above, the unit pixel is subjected to the subtraction processing in the
この際、回路バラ付きやリセット雑音も除去できる利点がある。つまり、2回目のカウント後の出力値が、雑音成分を除去した純粋なデジタル信号量を表すこととなる。よって、本実施形態のカラムAD回路25は、アナログの画素信号をデジタルの画素データに変換するデジタル変換部としてだけでなく、CDS(Correlated Double Sampling ;相関2重サンプリング)処理機能部としても動作することとなる。
At this time, there is an advantage that circuit variation and reset noise can be removed. That is, the output value after the second count represents a pure digital signal amount with the noise component removed. Therefore, the
また、式(2)で得られるカウント値が示す画素データは正の信号電圧を示すので、補数演算などが不要となり、既存のシステムとの親和性が高い。 Further, since the pixel data indicated by the count value obtained in the equation (2) indicates a positive signal voltage, complement calculation or the like becomes unnecessary, and the affinity with the existing system is high.
<チップ構造の構成例>
上述した構成例に係る固体撮像装置1のチップ(半導体集積回路)構造としては、例えば、積層型のチップ構造を採ることができる。図4は、固体撮像装置1の積層型のチップ構造の概略を示す分解斜視図である。
<Example of chip structure configuration>
As the chip (semiconductor integrated circuit) structure of the solid-
図4に示すように、積層型のチップ構造、所謂、積層構造は、第2半導体チップである画素チップ101、及び、第1半導体チップであるロジックチップ102の少なくとも2つのチップが積層された構造となっている。そして、図2A又は図2Bに示す単位画素3の回路構成において、電荷生成部32のそれぞれが画素チップ101上に配置され、電荷生成部32以外の素子の全てや、単位画素3の他の回路部分の素子などがロジックチップ102上に配置される。画素チップ101とロジックチップ102とは、ビア(VIA)、Cu-Cu接合、バンプなどの接続部を介して電気的に接続される。
As shown in FIG. 4, the laminated chip structure, the so-called laminated structure, is a structure in which at least two chips of a
尚、ここでは、電荷生成部32を画素チップ101に配置し、電荷生成部32以外の素子や単位画素3の他の回路部分の素子などをロジックチップ102に配置する構成例を例示したが、この構成例に限られるものではない。
Although the configuration example in which the
例えば、図2A又は図2Bに示す単位画素3の回路構成において、電荷生成部32及び読出選択用トランジスタ34の各素子を画素チップ101に配置し、電荷生成部32及び読出選択用トランジスタ34以外の素子や単位画素3の他の回路部分の素子などをロジックチップ102に配置する構成とすることができる。また、電荷生成部32、読出選択用トランジスタ34、リセットトランジスタ36及びフローティングディフュージョン38を画素チップ101に配置し、それ以外の素子をロジックチップ102に配置する構成とすることができる。
For example, in the circuit configuration of the
図5は、ロジックチップ102の構成及び配置の一例を示す平面図である。なお、図5の画素チップ101及びロジックチップ102は、図4と比較して、上下の配置が逆であることに留意されたい。図5に示す例では、ロジックチップ102に、垂直走査部14、カラム処理部26、DA変換回路27a及びロジック(logic)回路が配置されている。ロジック回路は、例えば、図1に示す回路構成のうち、画素部10、垂直走査部14、カラム処理部26及びDA変換回路27a(参照信号生成部27)以外の他の回路である。ロジックチップ102は、図5の画素チップ101上の破線に示す位置で貼り合わされる。
FIG. 5 is a plan view showing an example of the configuration and arrangement of the
<マルチチップ構造の構成例>
近年、大型センサでは、大きな画素チップ101に個片化された複数のロジックチップ102を貼り合わせる構造が採用されている。すなわち、固体撮像装置1は、それぞれが複数の撮像信号をAD変換する複数のロジックチップを備える。図6は、個片化されたロジックチップ102の構成及び配置の一例を示す平面図である。
<Structure example of multi-chip structure>
In recent years, a large sensor has adopted a structure in which a plurality of
図6に示す例では、2つに分割されたロジックチップ102が水平方向に並べて配置されている。また、2つのロジックチップ102のそれぞれは、垂直走査部14、カラム処理部26、DA変換回路27a及びロジック回路等の構成及び配置が同じである。これは、例えば、2つのロジックチップ102が同一マスクで設計されているためである。尚、2つのロジックチップ102の面積の和は、図5に示すロジックチップ102の面積とほぼ同じである。
In the example shown in FIG. 6, the
通常、露光装置の露光範囲より面積が大きいチップを製造する場合、複数毎のマスクパターンを繋ぎ合わせながら順次露光していく処理、いわゆる繋ぎ露光が用いられる場合がある。例えば、35mmサイズ又は中判サイズの大型センサの画素チップ101は、繋ぎ露光により作製される。一方、大型センサのロジックチップ102は、繋ぎ露光で作られる単一チップではなく、複数の個片化チップに分割されて画素チップに貼り合わせられる場合がある。
Usually, when manufacturing a chip having an area larger than the exposure range of an exposure apparatus, a process of sequentially exposing while connecting a plurality of mask patterns, so-called joint exposure, may be used. For example, a
ロジックチップ102を個片化チップに分割することにより、繋ぎ露光が不要になる。繋ぎ露光を行うには、特殊な設計ルール、製造装置及び製造工程が必要になる。この結果、コストが高くなってしまう。ロジックチップ102を個片化チップに分割することにより、一括露光により、低コストでロジックチップ102を製造することができる。また、個片化ロジックチップを同一マスクで設計することができ、マスク代を削減することができる。複数のロジックチップ102のそれぞれは、同一のマスクで設計されるため、同一サイズ、同一形状、及び同一の回路構成を有する。また、個片化されたチップを選別して、良品だけを選んで画素チップ101に貼り合わせることにより、積層チップの歩留まりを向上させることができる。
By dividing the
図7は、個片化されたロジックチップ102の構成及び配置の第1変形例を示す平面図である。図7に示す例では、図6と比較して、垂直走査部14がロジックチップ102ではなく画素チップ101に配置されている。この場合でも、2つのロジックチップ102のそれぞれは、カラム処理部26、DA変換回路27a及びロジック回路等の構成及び配置が同じである。
FIG. 7 is a plan view showing a first modification example of the configuration and arrangement of the
図8は、個片化されたロジックチップ102の構成及び配置の第2変形例を示す平面図である。図8に示す例では、図7と比較して、4つのロジックチップ102に分割されている。また、4つのロジックチップは、同じ設計データから、左右及び上下の反転を組み合わせて製造されている。4つのロジックチップは、図8の画素チップ101の上下の各側に2つずつ貼り付けられる。
FIG. 8 is a plan view showing a second modification of the configuration and arrangement of the
図9は、比較例に係る固体撮像装置1の積層型のチップ構造の一例を示す概略図である。
FIG. 9 is a schematic view showing an example of a laminated chip structure of the solid-
複数のロジックチップ102のそれぞれは、参照信号線251と、DA変換回路27aL(参照信号生成部27)と、カラム処理部26と、を有する。カラム処理部26には、図1に示すように、複数のカラムAD回路25が含まれる。図9に示す例では、図6又は図7のように、2つのロジックチップ102が画素チップ101に貼り合わされている。以下では、この2つのロジックチップ102は、左チップ102L、及び、右チップ102Rと呼ぶ。左チップ102Lは、DA変換回路27aL、参照信号線251L及びカラム処理部26Lを有する。右チップ102Rは、DA変換回路27aR、参照信号線251R及びカラム処理部26Rを有する。
Each of the plurality of
また、固体撮像装置1は、信号線ピッチ変換部103L、103Rをさらに備える。信号線ピッチ変換部103L、103Rは、画素チップ101内の画素配列(画素部10)から伸びる垂直信号線19を左チップ102L及び右チップ102Rと接続可能にするように、画素チップ101の垂直信号線19間のピッチを変換する。信号線ピッチ変換部103L、103Rにより、例えば、画素チップ101における左チップ102Lと右チップ102Rとの間の領域に配置された垂直信号線19の位置を調整することができる。
Further, the solid-
信号線ピッチ変換部103Lは、画素チップ101と左チップ102Lとの間に設けられている。信号線ピッチ変換部103Rは、画素チップ101と右チップ102Rとの間に設けられている。図9に示す接続部104は、左チップ102Lと信号線ピッチ変換部103Lとの間、及び、右チップ102Rと信号線ピッチ変換部103Rとの間を電気的に接続する。接続部104は、例えば、図4を参照して説明したビア、Cu-Cu接合、バンプなどである。
The signal line
しかし、図9に示す例では、左右のDA変換回路27aL、27aRの回路ばらつきにより、ロジックチップ102L、102Rごとにランプ状の参照信号RAMP_L、RAMP_RのLSB(Least Significant Bit)重みが異なってしまう可能性がある。LSB重みは、参照信号RAMPの傾きに影響する。例えば、参照信号RAMPの生成のための抵抗及び電流値のばらつきによって、図3に示す参照信号RAMPの傾きβが異なってしまう。この場合、水平方向に均一な画素入力信号が左チップ102L及び右チップ102Rに入力されても、左チップ102Lと右チップ102Rとの間でAD出力レベルが異なってしまう。AD出力レベルの差により、固体撮像装置1の出力映像の中央に段差(シェーディング)が視認されてしまう。すなわち、AD変換が個片化された複数のロジックチップで行われることにより、AD出力レベルのばらつきが生じて、画質が低下してしまう場合がある。
However, in the example shown in FIG. 9, the LSB (Least Significant Bit) weights of the lamp-shaped reference signals RAMP_L and RAMP_R may differ for each of the
<第1実施形態>
図10は、第1実施形態に係る固体撮像装置1の積層型のチップ構造の一例を示す概略図である。
<First Embodiment>
FIG. 10 is a schematic view showing an example of a laminated chip structure of the solid-
図10に示す例では、固体撮像装置1は、信号線接続部253と、スイッチ255L、255Rと、をさらに備える。
In the example shown in FIG. 10, the solid-
信号線接続部253は、左チップ102Lの参照信号線251Lと、右チップ102Rの参照信号線251Rと、を電気的に接続する。信号線接続部253は、画素チップ101を経由している。尚、信号線接続部253の詳細については、図11A及び図11Bを参照して、後で説明する。
The signal
スイッチ255Lは、DA変換回路27aLとカラム処理部26Lとの間に設けられ、DA変換回路27aLとカラム処理部26Lとの間の電気的な接続を切り替える。
The switch 255L is provided between the DA conversion circuit 27aL and the
スイッチ255Rは、DA変換回路27aRとカラム処理部26Rとの間に設けられ、DA変換回路27aRとカラム処理部26Rとの間の電気的な接続を切り替える。
The
図10に示す例では、スイッチ255L及びスイッチ255Rは、それぞれ閉状態及び開状態である。これにより、DA変換回路27aLを有効化し、かつ、DA変換回路27aRを無効化することができる。この場合、左チップ102LのDA変換回路27aLで生成された参照信号RAMP_Lが、参照信号線251L、251Rを介してカラム処理部26L、26Rの両方に供給される。この結果、図9を参照して説明した、DA変換回路27aL、27aRの回路ばらつきによる、LSB重みの差の影響を抑制することができる。従って、出力映像の段差及びシェーディング等の画質の低下を抑制することができる。
In the example shown in FIG. 10, the switch 255L and the
図10において斜線で示すDA変換回路27aRは、スタンバイ状態である。この場合、DA変換回路27aRは、参照信号RAMP_Rの生成を停止する。DA変換回路27aRは、内部電流パスを切断し、省電力状態である。 The DA conversion circuit 27aR shown by diagonal lines in FIG. 10 is in a standby state. In this case, the DA conversion circuit 27aR stops the generation of the reference signal RAMP_R. The DA conversion circuit 27aR cuts the internal current path and is in a power saving state.
尚、必ずしもスイッチ255L、255Rを設ける場合に限られず、DA変換回路27aRの出力のインピーダンスを高くすればよい。例えば、DA変換回路27aRの出力側の配線を切断するように、左チップ102Lの製造に用いたマスクとは別のマスクを用いて右チップ102Rを製造してもよい。
It should be noted that the impedance of the output of the DA conversion circuit 27aR may be increased, not necessarily limited to the case where the
次に、信号線接続部253の詳細について説明する。
Next, the details of the signal
図11Aは、第1実施形態に係る信号線接続部253の構成の一例を示す断面図である。図11Bは、第1実施形態に係る信号線接続部253の構成の一例を示す平面図である。また、図11A及び図11Bに示す例では、図10に示す接続部104は、Cu-Cu接続又はバンプ接続である。尚、図11A及び図11Bでは、信号線ピッチ変換部103L、103Rは省略されている。
FIG. 11A is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the signal
図11Aに示す例では、2つのロジックチップ102L、102Rが画素チップ101に積層されている。より詳細には、図11Aの下方から上方向に向かって、ロジックチップ102L、102Rの基板1021及び配線層1022、並びに、画素チップ101の配線層1012及び基板1011の順に積層されている。基板1011及び基板1021は、例えば、シリコン基板である。画素チップ101の基板1011には、光電変換を行う単位画素3が配列された画素アレイ部が配置される。ロジックチップ102L、102Rの基板1021には、カラム処理部26等の後段回路が配置される。配線層1012、1022のそれぞれは、単層又は複数層の絶縁膜と、単層又は複数層の配線と、を含む。また、ロジックチップ102L、102R及び画素チップ101は、貼合面Sにおいて、バンプ、または導電材料同士の直接接合にて電気的に接続される。基板1021及び基板1011は、配線層1012、1022を介して電気的に接続される。
In the example shown in FIG. 11A, two
信号線接続部253は、画素チップ101を介して、左チップ102Lの参照信号線251Lと、右チップ102Rの参照信号線251Rと、を電気的に接続する。信号線接続部253は、配線W1と、パッドP1、P2と、ビアV1、V2と、を有する。配線W1、パッドP1及びビアV1は、画素チップ101に配置される。パッドP2及びビアV2は、ロジックチップである左チップ102L及び右チップ102Rに配置される。配線W1、パッドP1、P2及びビアV1、V2の材料には、導電性材料が用いられる。
The signal
配線W1は、画素チップ101の配線層1012内の或る層に設けられる。パッドP1、P2は、貼合面Sにおいて画素チップ101とロジックチップ102とを電気的に接続するために設けられる。ビアV1は、チップの積層方向と略平行に設けられ、配線W1とパッドP1とを電気的に接続する。ビアV2は、チップの積層方向と略平行に設けられ、参照信号線251LとパッドP2とを電気的に接続する。なお、ビアV2は、複数の配線層と電気的に接続するように設けられていてもよい。
The wiring W1 is provided on a certain layer in the
図11Aに示すように、参照信号線251Lは、左チップ102L側のビアV2、パッドP2及びパッドP1を介して、配線W1と電気的に接続されている。同様に、参照信号線251Rは、右チップ102R側のビアV2、パッドP2及びパッドP1を介して、配線W1と電気的に接続されている。この結果、参照信号線251L、251Rは、電気的に接続される。
As shown in FIG. 11A, the
図11Bに示すように、図11Aの上方向又は下方向から見ると、左チップ102L側のビアV1、V2の位置において、参照信号線251Lと配線W1とが重なる。同様に、右チップ102R側のビアV1、V2の位置において、参照信号線251Rと配線W1とが重なる。
As shown in FIG. 11B, when viewed from above or below in FIG. 11A, the
図12Aは、第1実施形態に係る信号線接続部253の構成の第1変形例を示す断面図である。図12Bは、第1実施形態に係る信号線接続部253の構成の第1変形例を示す平面図である。また、図12A及び図12Bに示す例では、図10に示す接続部104は、TSV(Through Silicon Via)である。従って、ロジックチップ102L、102R及び画素チップ101は、貼合面Sにおいて、ビア、または導電材料同士の直接接合にて電気的に接続される。
FIG. 12A is a cross-sectional view showing a first modification of the configuration of the signal
図12A及び図12Bに示す信号線接続部253は、配線W2、W3と、ビアV3、V4と、を有する。配線W2、W3及びビアV4は、画素チップ101に配置される。ビアV3、V4は、画素チップ101の基板1011(例えば、シリコン基板)を貫通するように設けられる。また、ビアV3は、画素チップ101を貫通して左チップ102L及び右チップ102Rに達するように配置される。配線W2、W3及びビアV3、V4の材料には、導電性材料が用いられる。
The signal
配線W2は、画素チップ101の基板1011上に設けられる。配線W3は、画素チップ101の配線層1012内の層に設けられる。ビアV3は、画素チップ101とロジックチップ102とを電気的に接続するために設けられる。ビアV3は、チップの積層方向と略平行に設けられ、配線W2と参照信号線251L及び参照信号線251Rとを電気的に接続する。ビアV4は、チップの積層方向と略平行に設けられ、配線W2と配線W3とを電気的に接続する。
The wiring W2 is provided on the
図12Aに示すように、参照信号線251Lは、左チップ102L側のビアV3、配線W2及びビアV4を介して、配線W3と電気的に接続されている。同様に、参照信号線251Rは、右チップ102R側のビアV3、配線W2及びビアV4を介して、配線W3と電気的に接続されている。この結果、参照信号線251L、251Rは、電気的に接続される。
As shown in FIG. 12A, the
図12Bに示すように、図12Aの上方向又は下方向から見ると、左チップ102L側のビアV3の位置において、参照信号線251Lと左チップ102L側の配線W2とが重なる。左チップ102L側のビアV4の位置において、左チップ102L側の配線W2と配線W3とが重なる。同様に、右チップ102R側のビアV3の位置において、参照信号線251Rと右チップ102R側の配線W2とが重なる。右チップ102R側のビアV4の位置において、右チップ102R側の配線W2と配線W3とが重なる。
As shown in FIG. 12B, when viewed from above or below in FIG. 12A, the
次に、図1に示す参照信号供給IF部28の内部構成の詳細を説明する。
Next, the details of the internal configuration of the reference signal supply IF
図13A及び図13Bは、第1実施形態に係る参照信号供給IF部28の構成の一例を示す概略構成図である。図13A及び図13Bは、それぞれ左チップ102L及び右チップ102Rの参照信号供給IF部28を示す。
13A and 13B are schematic configuration diagrams showing an example of the configuration of the reference signal supply IF
図13Aに示す例では、DA変換回路27aLで生成された参照信号RAMP_Lが参照信号線251Lに供給される。参照信号線251L上に、カラムAD回路25の数に応じた複数のノードNLが設けられる。ノードNLは、カラムAD回路25の参照信号出力線281と接続されている。これにより、各カラムAD回路25に参照信号RAMP_Lが供給される。
In the example shown in FIG. 13A, the reference signal RAMP_L generated by the DA conversion circuit 27aL is supplied to the
図13Bに示す例では、上記のように、右チップ102Rの参照信号線251Rは、左チップ102Lの参照信号線251Lと電気的に接続されている。従って、参照信号線251Rには、参照信号RAMP_Lが供給される。参照信号線251R上に、カラムAD回路25の数に応じた複数のノードNRが設けられる。ノードNRは、カラムAD回路25の参照信号出力線281と接続されている。これにより、各カラムAD回路25には参照信号RAMP_Lが供給される。
In the example shown in FIG. 13B, as described above, the
図14A及び図14Bは、第1実施形態に係る参照信号供給IF部28の構成の第1変形例を示す概略構成図である。図14A及び図14Bは、それぞれ左チップ102L及び右チップ102Rの参照信号供給IF部28を示す。
14A and 14B are schematic configuration diagrams showing a first modification of the configuration of the reference signal supply IF
図14A及び図14Bに示す例では、参照信号供給IF部28は、複数のバッファ部282と、出力配線283と、を有する。
In the example shown in FIGS. 14A and 14B, the reference signal supply IF
複数のバッファ部282は、参照信号線251上の参照信号RAMPを複数のカラムAD回路25のそれぞれに対応づけてバッファリングする。これにより、長配線又は高負荷の参照信号線251L、251Rの応答を高速化したり、電圧比較部252からのキックバックの影響を軽減したりすることができる。バッファ部282は、カラムAD回路25とノードNL及びノードNRとの間に複数設けられる。
The plurality of
出力配線283は、複数のバッファ部282の出力側を電気的に接続させ、複数のバッファ部282の出力ノードが共通に接続されるようにする。すなわち、出力配線283は、複数のバッファ部282間でバッファ部282の出力をショートさせることができる。これにより、バッファ部282の出力を平均化することができ、バッファ部282から発生するランダムノイズを軽減することができる。バッファ部282とカラムAD回路25との間の参照信号出力線281上に、ノードNOが設けられている。ノードNOは、出力配線283と電気的に接続される。また、出力配線283は、参照信号RAMP_Oを各カラムAD回路25に供給する。左チップ102Lの出力配線283、及び、右チップ102Rの出力配線283は、電気的に接続される。より詳細には、左チップ102Lの出力配線283、及び、右チップ102Rの出力配線283は、画素チップ101を介して電気的に接続される。従って、左チップ102Lと右チップ102Rとの間でバッファ部282の出力が平均化される。
The
図15は、バッファ部282の構成の一例を示す回路図である。図15に示す例では、バッファ部282は、参照信号RAMP_Lが入力されて参照信号RAMP_Oを出力するソースフォロワ回路である。
FIG. 15 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the
バッファ部282は、トランジスタ2821と、電流源2822と、を有する。トランジスタ2821は、例えば、P型トランジスタである。参照信号RAMP_Lは、参照信号線251L、251Rと接続されるトランジスタ2821のゲートに入力される。参照信号RAMP_Oは、出力配線283と接続される、トランジスタ2821のソースと電流源2822との間のノードから出力される。
The
以上のように、第1実施形態では、左チップ102Lの参照信号線251L、及び、右チップ102Rの参照信号線251Rが電気的に接続されている。左チップ102LのDA変換回路27aLで生成された参照信号RAMP_Lが参照信号線251L、251Rに供給される。右チップ102RのDA変換回路27aRは無効化される。これにより、分割された複数のロジックチップ102間におけるLSB重みのばらつきの影響を抑制することができる。従って、分割された複数のロジックチップ102間におけるAD出力のばらつきを抑制することができる。この結果、画質の低下を抑制することができる。
As described above, in the first embodiment, the
尚、分割されたロジックチップ102の数は、2つに限られない。第1実施形態は、ロジックチップ102の数が3つ以上の場合にも適用することができる。この場合、複数のロジックチップ102内の複数の参照信号線251同士は電気的に接続される。複数のロジックチップ102のうちいずれか一つのロジックチップ102内のDA変換回路27aが生成した参照信号RAMPが複数の参照信号線251に供給される。AD変換する際には、一つのロジックチップ102以外の他のロジックチップ102内のDA変換回路27aは、参照信号RAMPの生成を停止する。また、図14A及び図14Bに示す出力配線283について、複数のロジックチップ102内の複数の出力配線283同士は、電気的に接続される。
The number of divided
<第2実施形態>
図16は、第2実施形態に係る固体撮像装置1の積層型のチップ構造の一例を示す概略図である。第2実施形態は、右チップ102RのDA変換回路27aRを有効化している点で、第1実施形態とは異なっている。
<Second Embodiment>
FIG. 16 is a schematic view showing an example of a laminated chip structure of the solid-
固体撮像装置1は、信号レベル取得部105と、ゲイン調整部106と、をさらに備える。なお、信号レベル取得部105及びゲイン調整部106は、複数のロジックチップ102(左チップ102L及び右チップ102R)内にそれぞれ設けられていてもよい。
The solid-
信号レベル取得部105は、参照信号RAMP_L、RAMP_Rの信号レベルを取得する。信号レベル取得部105は、例えば、DA変換回路27aL、27aRのLSB重みを取得する。
The signal
ゲイン調整部106は、信号レベル取得部105が取得した信号レベルに基づいて、信号の補正処理を行う。ゲイン調整部106は、例えば、DA変換回路27aR、27aLが生成する参照信号RAMP_L、RAMP_Rのアナログゲインを調整し、又は、カラム処理部26R、26LによりAD変換されたデジタル信号のデジタルゲインを調整する。
The
図17は、第2実施形態に係るゲイン調整の一例を示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing an example of gain adjustment according to the second embodiment.
図17に示す例では、調整前におけるDA変換回路27aLのLSB重みは、DA変換回路27aRのLSB重みよりも高い。信号線接続部253により参照信号線251L、251Rをショートしない場合、破線で示すように、LSB重みに差が生じている。この場合、図9を参照して説明した比較例のように、固体撮像装置1の出力映像の中央に段差が視認されてしまう。
In the example shown in FIG. 17, the LSB weight of the DA conversion circuit 27aL before adjustment is higher than the LSB weight of the DA conversion circuit 27aR. When the
信号線接続部253により参照信号線251L、251Rをショートする場合、実線で示すように、DA変換回路27aLとDA変換回路27aRとの間で、水平方向にLSB重みがなだらかに変化する。これは、参照信号線251L、251R及び信号線接続部253に有限のインピーダンスが存在するためである。このなだらかに変化するLSB重みの形状は、固体撮像装置1の出力映像の水平シェーディングにつながる。
When the
次に、LSB重みの違いの影響を抑制するための方法について説明する。 Next, a method for suppressing the influence of the difference in LSB weights will be described.
まず、信号レベル取得部105は、左右のDA変換回路27aL、27aRのLSB重みのずれ量の情報を取得する。信号レベル取得部105は、例えば、DA変換回路27a、27aRの出力を電圧計(図示せず)等で直接測定する。なお、信号レベル取得部105は、例えば、テスト用の回路から全カラムの垂直信号線19(vsl)に共通の信号量を与えた場合において、センサ(固体撮像装置1)から出力されたAD変換結果(例えば、画像)から、左端と右端との出力平均差から算出してもよい。
First, the signal
次に、信号レベル取得部105は、センサ選別時にLSB重みのずれ量を測定し、取得した情報をROM(Read Only Memory)等の記憶部に書き込む。なお、信号レベル取得部105は、センサの実動作ごとに、動的に取得してもよい。
Next, the signal
次に、ゲイン調整部106は、取得したLSB重みのずれ量から、左右のDA変換回路27aL、27RのLSB重みを揃えるように、DA変換回路27aL、27Rを調整する。調整手段の一例として、アナログゲインが用いられる。スロープ型のAD変換回路のDA変換回路27aは、アナログゲインを設定できる機能を有する場合が多い。アナログゲインの設定は、例えば、ISO感度の調整、及び、RGBのオートホワイトバランスの調整によく用いられる。このアナログゲインの設定値は、LSB重みと直結する。ゲイン調整部106は、複数の参照信号線251における複数の参照信号RAMP同士の比率に基づいてアナログゲインを調整する。例えば、ゲイン調整部106は、左チップ102LのDA変換回路27aLにはセンサに入力されたアナログゲインを左チップ102LのDA変換回路27aLにそのまま入力する。一方、ゲイン調整部106は、DA変換回路27aLに入力されたアナログゲインに、左右のDA変換回路27aLのLSB重みのずれ(比率)と掛け合わせたアナログゲインを右チップ102RのDA変換回路27aRに入力する。これにより、図17に示すように、アナログゲイン調整後のLSB重みは、左右のDA変換回路27aL、27aRでほぼ同じになる。この結果、シェーディング等の画質の低下を抑制することができる。
Next, the
図18は、第2実施形態に係るゲイン調整の第1変形例を示す図である。 FIG. 18 is a diagram showing a first modification of the gain adjustment according to the second embodiment.
まず、カラム処理部26L、26Rは、左右のDA変換回路27aL、27aRのLSB重みがずれたままの状態で信号をAD変換する。その後、ゲイン調整部106は、AD変換された信号を後段のデジタル処理でゲイン補正する。従って、ゲイン調整部106は、複数のロジックチップ102のそれぞれから出力された複数のデジタル信号同士を比較してデジタルゲインを調整する。図18に示すように、LSB重みは、参照信号線251L、251R上の位置、すなわち、カラムAD回路25の位置によって変化する。ゲイン調整部106は、例えば、カラムAD回路25に適用するデジタルゲインの値と、参照信号線251L、251R上の位置におけるLSB重みと、の積が一定になるように、デジタルゲインの値及び形状を決める。デジタルゲインの形状とは、参照信号線251L、251R上の位置に対するデジタルゲインの値を示す形状である。図17に示すデジタルゲインの形状は、LSB重みの形状とは、大小関係が逆になる。このようにデジタル処理で補正することにより、図18に示すように、デジタルゲイン補正後のデジタル信号レベルの形状は、ほぼフラットになる。
First, the
以上のように、第2実施形態では、参照信号の信号レベルの差を補正することにより、複数のDA変換回路27aL、か27aRら参照信号RAMP_L、RAMP_Rが供給される場合でも、出力映像の水平シェーディング等の画質の低下を抑制することができる。 As described above, in the second embodiment, by correcting the difference in the signal level of the reference signal, even when the reference signals RAMP_L and RAMP_R are supplied from a plurality of DA conversion circuits 27aL or 27aR, the output image is horizontal. It is possible to suppress deterioration of image quality such as shading.
また、第2実施形態では、第1実施形態と比較して、複数のDA変換回路27aL、27aRが参照信号RAMPを供給するため、参照信号線251L、251Rの応答を早くすることができる。また、通常、ノイズ及び線形性等のDA変換回路27aL、27aRのアナログ特性を確保するために、トランジスタ、抵抗及びキャパシタ等のアナログ素子の面積を大きくする必要がある。第2実施形態では、左右のDA変換回路27aL、27aRをショートすることにより、見た目上2倍の面積のDA変換回路に相当する特性が得られる。すなわち、第1実施形態と比較して、同じ設計データにより複製されるDA変換回路27aを有効に利用することができ、面積効率が高い。さらに、必要なアナログ特性に応じて、個々のDA変換回路27aL、27aRの面積を小さくすることができる。
Further, in the second embodiment, since the plurality of DA conversion circuits 27aL and 27aR supply the reference signal RAMP as compared with the first embodiment, the response of the
尚、第2実施形態に係る参照信号供給IF部28内部構成は、図13A及び図13B、又は、図14A及び図14Bを参照して説明した参照信号供給IF部28の内部構成と同様である。
The internal configuration of the reference signal supply IF
尚、分割されたロジックチップ102の数は、2つに限られない。第2実施形態は、ロジックチップ102の数が3つ以上の場合にも適用することができる。
The number of divided
<第3実施形態>
図19は、第3実施形態に係る固体撮像装置1の積層型のチップ構造の一例を示す概略図である。第3実施形態は、DA変換回路27aL、27aRとカラムAD回路25との接続関係によりLSB重みのずれの影響を抑制する点で、第1実施形態及び第2実施形態とは異なっている。第3実施形態は、1つのDA変換回路27aで生成された参照信号RAMPが1つの参照信号線251に供給される点で、第1実施形態と共通している。第3実施形態は、DA変換回路27aL、27aRの両方を有効化している点で、第2実施形態と共通している。また、第3実施形態では、ゲイン調整は行われなくてもよい。
<Third Embodiment>
FIG. 19 is a schematic view showing an example of a laminated chip structure of the solid-
図19に示す例では、左チップ102Lの参照信号線251Lは、第1参照信号線251LLと、第2参照信号線251LRと、を含む。右チップ102Rの参照信号線251Rは、第1参照信号線251RLと、第2参照信号線251RRと、を含む。なお、図19では、図14A及び図14Bで説明した出力配線283も示されている。
In the example shown in FIG. 19, the
左チップ102Lの第1参照信号線251LL、及び、右チップ102Rの第1参照信号線251RLは、信号線接続部253を介して、電気的に接続される。
The first reference signal line 251LL of the
左チップ102LのDA変換回路27aLは、第1参照信号251LL、251RLに参照信号RAMP_Lを供給するが、第2参照信号251LR、251RRには参照信号RAMP_Lを供給しない。
The DA conversion circuit 27aL of the
左チップ102Lの第1参照信号線251LLは、DA変換回路27aLで生成された参照信号RAMP_Lをカラム処理部26Lに供給する。右チップ102Rの第1参照信号線251RLは、DA変換回路27aLで生成された参照信号RAMP_Lをカラム処理部26Rに供給する。
The first reference signal line 251LL of the
左チップ102Lの第2参照信号線251LR、及び、右チップ102Rの第2参照信号線251RRは、信号線接続部253を介して、電気的に接続される。
The second reference signal line 251LR of the
右チップ102RのDA変換回路27aRは、第2参照信号251LR、251RRに参照信号RAMP_Rを供給するが、第1参照信号251LL、251RLには参照信号RAMP_Rを供給しない。
The DA conversion circuit 27aR of the
左チップ102Lの第2参照信号線251LRは、DA変換回路27aRで生成された参照信号RAMP_Rをカラム処理部26Lに供給する。右チップ102Rの第2参照信号線251RRは、DA変換回路27aRで生成された参照信号RAMP_Lを、カラム処理部26Rに供給する。
The second reference signal line 251LR of the
左チップ102Lの出力配線283、及び、右チップ102Rの出力配線283は、信号線接続部253を介して、電気的に接続される。
The
次に、図1に示す参照信号供給IF部28の内部構成、及び、DA変換回路27aとカラムAD回路25との間の接続の詳細を説明する。
Next, the internal configuration of the reference signal supply IF
図20A及び図20Bは、第3実施形態に係る参照信号供給IF部28の構成の一例を示す概略構成図である。図20A及び図20Bは、それぞれ左チップ102L及び右チップ102Rの参照信号供給IF部28を示す。
20A and 20B are schematic configuration diagrams showing an example of the configuration of the reference signal supply IF
図20Aに示す例では、左チップ102LのカラムAD回路25は、第1参照信号線251LLと接続するカラムAD回路25LLと、第2参照信号線251LRと接続するカラムAD回路25LRと、に分けられる。第1参照信号線251LLは、参照信号RAMP_Lを、複数のカラムAD回路25のうち複数のカラムAD回路25LLに供給する。第2参照信号線251LRは、参照信号RAMP_Rを、複数のカラムAD回路25のうち複数のカラムAD回路25LRに供給する。
In the example shown in FIG. 20A, the
カラムAD回路25LL、及び、カラムAD回路25LRは、第1参照信号線251LL及び第2参照信号線251LRに沿って、交互に配置される。すなわち、第1参照信号線251LL及び第2参照信号線251LRは、複数のカラムAD回路25に交互に接続される。
The column AD circuit 25LL and the column AD circuit 25LR are alternately arranged along the first reference signal line 251LL and the second reference signal line 251LL. That is, the first reference signal line 251LL and the second reference signal line 251LR are alternately connected to the plurality of
図20Aに示す例では、DA変換回路27aLで生成された参照信号RAMP_Lは、第1参照信号線251LLに供給される。第1参照信号線251LL上に、カラムAD回路25LLの数に応じた複数のノードNLLが設けられる。ノードNLLは、カラムAD回路25LLの参照信号出力線281と接続されている。
In the example shown in FIG. 20A, the reference signal RAMP_L generated by the DA conversion circuit 27aL is supplied to the first reference signal line 251LL. A plurality of nodes NLL corresponding to the number of column AD circuits 25LL are provided on the first reference signal line 251LL. The node NLL is connected to the reference
また、DA変換回路27aRで生成された参照信号RAMP_Rは、第2参照信号線251LRに供給される。第2参照信号線251LR上に、カラムAD回路25LRの数に応じた複数のノードNLRが設けられる。ノードNLRは、カラムAD回路25LRの参照信号出力線281と接続されている。
Further, the reference signal RAMP_R generated by the DA conversion circuit 27aR is supplied to the second reference signal line 251LR. A plurality of node NLRs corresponding to the number of column AD circuits 25LR are provided on the second reference signal line 251LR. The node NLR is connected to the reference
図20Bに示す例では、右チップ102RのカラムAD回路25は、第1参照信号線251RLと接続するカラムAD回路25RLと、第2参照信号線251RRと接続するカラムAD回路25RRと、に分けられる。第1参照信号線251RLは、参照信号RAMP_Lを、複数のカラムAD回路25のうち複数のカラムAD回路25RLに供給する。第2参照信号線251RRは、参照信号RAMP_Rを、複数のカラムAD回路25のうち複数のカラムAD回路25RRに供給する。
In the example shown in FIG. 20B, the
カラムAD回路25RL、及び、カラムAD回路25RRは、第1参照信号線251RL及び第2参照信号線251RRに沿って、交互に配置される。すなわち、第1参照信号線251RL及び第2参照信号線251RRは、複数のカラムAD回路25に交互に接続される。
The column AD circuit 25RL and the column AD circuit 25RR are alternately arranged along the first reference signal line 251RL and the second reference signal line 251RR. That is, the first reference signal line 251RL and the second reference signal line 251RR are alternately connected to the plurality of
図20Bに示す例では、DA変換回路27aLで生成された参照信号RAMP_Lは、第1参照信号線251RLに供給される。第1参照信号線251RL上に、カラムAD回路25RLの数に応じた複数のノードNRLが設けられる。ノードNRLは、カラムAD回路25RLの参照信号出力線281と接続されている。
In the example shown in FIG. 20B, the reference signal RAMP_L generated by the DA conversion circuit 27aL is supplied to the first reference signal line 251RL. A plurality of node NRLs corresponding to the number of column AD circuits 25RL are provided on the first reference signal line 251RL. The node NRL is connected to the reference
また、DA変換回路27aRで生成された参照信号RAMP_Rは、第2参照信号線251RRに供給される。第2参照信号線251RR上に、カラムAD回路25RRの数に応じた複数のノードNRRが設けられる。ノードNRRは、カラムAD回路25RRの参照信号出力線281と接続されている。
Further, the reference signal RAMP_R generated by the DA conversion circuit 27aR is supplied to the second reference signal line 251RR. A plurality of node NRRs corresponding to the number of column AD circuits 25RR are provided on the second reference signal line 251RR. The node NRR is connected to the reference
ここで、参照信号供給IF部28は、複数のバッファ部282と、出力配線283と、を有する。図20A及び図20Bに示すバッファ部282及び出力配線283は、図14A及び図14Bを参照して説明したバッファ部282及び出力配線283と同じである。
Here, the reference signal supply IF
バッファ部282は、カラムAD回路LLとノードNLLとの間、カラムAD回路LRとノードNLRとの間、カラムAD回路RLとノードNRLとの間、及び、カラムAD回路RRとノードNRRとの間に複数設けられる。
The
出力配線283は、複数のバッファ部282の出力側をショートする。これにより、DA変換回路27aLが生成した参照信号RAMP_L、及び、DA変換回路27aRが生成した参照信号RAMP_Rを平均化した参照信号RAMP_Oを各カラムAD回路25に供給することができる。すなわち、DA変換回路27aL、27aR間に回路ばらつきが存在しても、各カラムAD回路25には、参照信号線251L、251R上の位置によらず、より均一な参照信号RAMP_Oが供給される。この結果、出力映像のシェーディング等の画質の低下を抑制することができる。また、左チップ102L及び右チップ102Rの出力配線283同士は、電気的に接続される。これにより、左チップ102Lと右チップ102Rとの間でバッファ部282の出力を平均化することができる。
The
図21A及び図21Bは、第3実施形態に係る参照信号供給IF部28の構成の第1変形例を示す概略構成図である。図21A及び図21Bは、それぞれ左チップ102L及び右チップ102Rの参照信号供給IF部28を示す。
21A and 21B are schematic configuration diagrams showing a first modification of the configuration of the reference signal supply IF
図21Aに示す例では、図20Aと比較して、カラムAD回路25LL及びカラムAD回路25LRは、第1参照信号線251LL及び第2参照信号線251LRに沿って、2つのカラムAD回路25ごとに交互に配置される。すなわち、第1参照信号線251LL及び第2参照信号線251LRは、複数のカラムAD回路25中の2以上の所定個数のカラムAD回路25を単位Uとして交互にカラムAD回路25に接続される。
In the example shown in FIG. 21A, as compared to FIG. 20A, the column AD circuit 25LL and the column AD circuit 25LR are provided for every two
同様に、図21Bに示す例では、図20Bと比較して、カラムAD回路25RL及びカラムAD回路25RRは、第1参照信号線251RL及び第2参照信号線251RRに沿って、2つのカラムAD回路25ごとに交互に配置される。すなわち、第1参照信号線251RL及び第2参照信号線251RRは、複数のカラムAD回路25中の2以上の所定個数のカラムAD回路25を単位Uとして交互にカラムAD回路25に接続される。
Similarly, in the example shown in FIG. 21B, as compared to FIG. 20B, the column AD circuit 25RL and the column AD circuit 25RR are two column AD circuits along the first reference signal line 251RL and the second reference signal line 251RR. It is arranged alternately every 25. That is, the first reference signal line 251RL and the second reference signal line 251RR are alternately connected to the
単位Uの所定個数が大きくなるほど、ロジックチップ102を製造しやすい。一方、単位Uの所定個数が大きくなるほど、シェーディングが生じやすくなる可能性がある。従って、単位Uの所定個数は、製造しやすさ及び必要な性能に応じて変更される場合がある。
The larger the predetermined number of units U, the easier it is to manufacture the
以上のように、第3実施形態では、2つのDA変換回路27aL、27aRで生成される参照信号RAMP_L、RAMP_Rが並んだ複数のカラムAD回路25に交互に供給される。また、出力配線283によりバッファ部282の出力側がショートされる。これにより、参照信号線251L、251R上の位置によらず、各カラムAD回路25に供給される参照信号RAMPのLSB重みをより均一にすることができる。従って、左右のDA変換回路27aL、27aRに回路ばらつきがあっても、DA変換回路27aL、27aRが生成する参照信号RAMPをより適切に平均化することができる。この結果、出力映像の水平シェーディング等の画質の低下を抑制することができる。
As described above, in the third embodiment, the reference signals RAMP_L and RAMP_R generated by the two DA conversion circuits 27aL and 27aR are alternately supplied to the plurality of
また、第3実施形態では、第2実施形態と同様に、参照信号線251L、251Rの応答を早くすることができ、個々のDA変換回路27aL、27aRの面積を小さくすることができる。
Further, in the third embodiment, as in the second embodiment, the response of the
また、第3実施形態では、第2実施形態と比較して、信号レベル取得部105及びゲイン調整部106が不要である。また、第3実施形態では、DACリニアリティが悪い場合であっても、より適切にDA変換回路27aL、27aRの出力を平均化することができ、シェーディングを抑制することができる。DACリニアリティは、DA変換回路27aにおける、理想のアナログ出力と実際のアナログ出力との間の出力特性の直線性を示す。
Further, in the third embodiment, the signal
図22は、DA変換回路27aL、27aRのDACリニアリティが良い場合における第2実施形態に係るDA変換回路27aL、27aRの出力特性の一例を示す図である。 FIG. 22 is a diagram showing an example of the output characteristics of the DA conversion circuits 27aL and 27aR according to the second embodiment when the DAC linearity of the DA conversion circuits 27aL and 27aR is good.
点線で示すDA変換回路27aLの出力特性は、ほぼ直線である。破線で示すDA変換回路27aRの出力特性は、ほぼ直線である。また、DA変換回路27aLの出力特性(点線)と理想出力レベルrefとの交点PLにおける実際の出力レベルは、DA変換回路27aRの出力特性(破線)と理想出力レベルrefとの交点PRにおける実際の出力レベルよりも低い。理想出力レベルrefは、例えば、左右のDA変換回路27aL、27aRのLSB重みのずれが測定された或る理想出力レベルである。実線で示すDA変換回路27aLの出力特性は、交点PLと交点PRとの間の実際の出力レベルの差を小さくするように、アナログゲインの調整がされたDA変換回路27aLの出力特性を示す。 The output characteristics of the DA conversion circuit 27aL shown by the dotted line are substantially linear. The output characteristics of the DA conversion circuit 27aR shown by the broken line are substantially linear. Further, the actual output level at the intersection PL between the output characteristic (dotted line) of the DA conversion circuit 27aL and the ideal output level ref is the actual output level at the intersection PR between the output characteristic (broken line) of the DA conversion circuit 27aR and the ideal output level ref. Lower than the output level. The ideal output level ref is, for example, a certain ideal output level in which the deviation of the LSB weights of the left and right DA conversion circuits 27aL and 27aR is measured. The output characteristics of the DA conversion circuit 27aL shown by the solid line show the output characteristics of the DA conversion circuit 27aL whose analog gain has been adjusted so as to reduce the difference in the actual output level between the intersection PL and the intersection PR.
DACリニアリティが良い場合、破線で示すDA変換回路27aRの出力特性、及び、実線で示すDA変換回路27aLの出力特性は、理想出力の広い範囲においてほぼ一致する。従って、或る出力レベルで取得されたLSB重みのずれを他の出力レベルに適用しても、実際の出力レベルの誤差は小さい。 When the DAC linearity is good, the output characteristics of the DA conversion circuit 27aR shown by the broken line and the output characteristics of the DA conversion circuit 27aL shown by the solid line are almost the same in a wide range of the ideal output. Therefore, even if the LSB weight deviation acquired at one output level is applied to another output level, the error of the actual output level is small.
図23は、DA変換回路27aL、27aRのDACリニアリティが良くない場合における第2実施形態に係るDA変換回路27aL、27aRの出力特性の一例を示す図である。 FIG. 23 is a diagram showing an example of the output characteristics of the DA conversion circuits 27aL and 27aR according to the second embodiment when the DAC linearity of the DA conversion circuits 27aL and 27aR is not good.
DACリニアリティが良くない場合、破線で示すDA変換回路27aRの出力特性、及び、実線で示すDA変換回路27aLの出力特性は、理想出力レベルref以外の理想出力では一致せずにずれてしまう。従って、或る出力レベルで取得されたLSB重みのずれを他の出力レベルに適用すると、実際の出力レベルに大きな誤差が生じてしまう。 When the DAC linearity is not good, the output characteristics of the DA conversion circuit 27aR shown by the broken line and the output characteristics of the DA conversion circuit 27aL shown by the solid line do not match and shift at ideal outputs other than the ideal output level ref. Therefore, if the LSB weight deviation acquired at one output level is applied to another output level, a large error will occur in the actual output level.
図24は、DA変換回路27aL、27aRのDACリニアリティが良くない場合における第3実施形態に係るDA変換回路27aL、27aRの出力特性の一例を示す図である。 FIG. 24 is a diagram showing an example of the output characteristics of the DA conversion circuits 27aL and 27aR according to the third embodiment when the DAC linearity of the DA conversion circuits 27aL and 27aR is not good.
第3実施形態では、図20A及び図20Bを参照して説明した、DA変換回路27aL、27aRとカラムAD回路25との間の接続により、DA変換回路27aL、27aRの出力特性を平均化することができる。一点鎖線で示す平均化されたDA変換回路27aL、27aRの出力特性は、点線で示すDA変換回路27aLの出力特性と、破線で示すDA変換回路27aLの出力特性と、を平均化した出力特性である。理想出力の全範囲で出力特性は平均化される。従って、第3実施形態では、DA変換回路27aL、27aRのDACリニアリティが良くない場合であっても、実際の出力レベルの誤差を抑制することができ、シェーディング等の画質の低下を抑制することができる。
In the third embodiment, the output characteristics of the DA conversion circuits 27aL and 27aR are averaged by the connection between the DA conversion circuits 27aL and 27aR and the
尚、分割されたロジックチップ102の数は、2つに限られない。第3実施形態は、ロジックチップ102の数が3つ以上の場合にも適用することができる。この場合、複数のロジックチップ102のそれぞれは、複数の参照信号線251を有する。複数のロジックチップ102のそれぞれにおける対応する参照信号線251同士は電気的に接続される。複数のロジックチップ102のそれぞれにおけるDA変換回路27aは、それぞれ異なる参照信号線251に参照信号RAMPを供給する。
The number of divided
また、上記実施形態では、光や放射線などの外部から入力される電磁波に対して感応性をするCMOS型の固体撮像装置について例示したが、物理量の変化を検知するあらゆるものに、上記実施形態で説明した仕組みを適用でき、光などに限らず、たとえば、指紋に関する情報を圧力に基づく電気的特性の変化や光学的特性の変化に基づき指紋の像を検知する指紋認証装置(特開2002-7984や特開2001-125734などを参照)など、その他の物理的な変化を検知する仕組みにおいて、アナログ信号をデジタル信号に変換する際の参照信号線上のノイズ対策として、上記実施形態を同様に適用することができる。 Further, in the above embodiment, a CMOS type solid-state imaging device that is sensitive to an external electromagnetic wave such as light or radiation has been exemplified, but any device that detects a change in a physical quantity can be used in the above embodiment. The mechanism described above can be applied, and not limited to light, for example, a fingerprint authentication device that detects a fingerprint image based on changes in electrical characteristics and optical characteristics based on pressure (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-7984). And Japanese Patent Laid-Open No. 2001-125734), the above embodiment is similarly applied as a noise countermeasure on the reference signal line when converting an analog signal into a digital signal in a mechanism for detecting other physical changes. be able to.
<移動体への応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
<Example of application to moving objects>
The technique according to the present disclosure (the present technique) can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on a moving body of any kind such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. You may.
図25は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。 FIG. 25 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a moving body control system to which the technique according to the present disclosure can be applied.
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図25に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
The
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
The drive
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
The body
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
The vehicle outside
撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
The
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
The in-vehicle
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
The
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
Further, the
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
Further, the
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図25の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
The audio-
図26は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing an example of the installation position of the
図26では、車両12100は、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。
In FIG. 26, the
撮像部12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102,12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。撮像部12101及び12105で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
The
なお、図26には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
Note that FIG. 26 shows an example of the photographing range of the
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
At least one of the
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
For example, the
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
For example, the
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
At least one of the
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部12031,12101,12102,12103,12104,12105や、運転者状態検出部12041等に適用され得る。具体的には、これらの撮像部や検出部に対して、例えば、本開示の固体撮像装置1を適用することができる。そして、本開示に係る技術を適用することにより、撮影画像の画質の低下を抑制することができるため、より安全な車両走行を実現することが可能になる。また、本開示に係る電子機器は、例えば、車両制御システム12000に適用され得る。電子機器内の信号処理部は、例えば、マイクロコンピュータ12051に適用され得る。
The example of the vehicle control system to which the technique according to the present disclosure can be applied has been described above. The technique according to the present disclosure can be applied to, for example, the
なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
(1)それぞれが複数の撮像信号をAD変換する複数の第1半導体チップを備え、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記AD変換のための参照信号を伝送する参照信号線と、
前記参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記複数の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数のデジタル信号に変換する複数のADC(Analog to Digital Converter)と、を有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記参照信号線同士は電気的に接続され、
前記複数の第1半導体チップのうちいずれか一つのチップ内の前記参照信号生成部が生成した前記参照信号が前記複数の参照信号線に供給される、固体撮像装置。
(2)前記AD変換する際には、前記一つのチップ以外の他のチップ内の前記参照信号生成部は、前記参照信号の生成を停止する、(1)に記載の固体撮像装置。
(3)それぞれが複数の撮像信号をAD変換する複数の第1半導体チップを備え、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記AD変換のための参照信号を伝送する参照信号線と、
前記参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記複数の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数のデジタル信号に変換する複数のADC(Analog to Digital Converter)と、
前記複数の第1半導体チップ内の前記参照信号生成部が生成する前記参照信号のアナログゲイン、又は、前記複数のデジタル信号のデジタルゲインを調整するゲイン調整部と、を有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記参照信号線同士は電気的に接続される、固体撮像装置。
(4)前記ゲイン調整部は、前記複数の参照信号線における前記複数の参照信号同士の比率に基づいて前記アナログゲインを調整する、(3)に記載の固体撮像装置。
(5)前記ゲイン調整部は、前記複数の第1半導体チップのそれぞれから出力された前記複数のデジタル信号同士を比較して前記デジタルゲインを調整する、(3)に記載の固体撮像装置。
(6)前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記参照信号線上の前記参照信号を前記複数のADCのそれぞれに対応づけてバッファリングする複数のバッファ部と、
前記複数のバッファ部の出力ノードが共通に接続される出力配線と、をさらに有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記出力配線同士は、電気的に接続される、(1乃至(5)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(7)前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、複数の前記参照信号線を有し、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれにおける対応する前記参照信号線同士は電気的に接続されており、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれにおける前記参照信号生成部は、それぞれ異なる前記参照信号線に前記参照信号を供給する、(6)に記載の固体撮像装置。
(8)前記複数の第1半導体チップは、所定の方向に配置された2個の第1半導体チップを有し、
前記2個の第1半導体チップのそれぞれは、2本の前記参照信号線を有し、
前記2個の第1半導体チップのうち一方の前記2本の参照信号線は、前記2個の第1半導体チップのうち他方の対応する参照信号線に電気的に接続されており、
前記2個の第1半導体チップのうち一方の前記参照信号生成部から出力された前記参照信号は、前記2本の参照信号線の一方に供給され、
前記2個の第1半導体チップのうち他方の前記参照信号生成部から出力された前記参照信号は、前記2本の参照信号線の他方に供給される、(7)に記載の固体撮像装置。
(9)前記2本の参照信号線は、前記複数のADCに交互に接続される、(8)に記載の固体撮像装置。
(10)前記2本の参照信号線は、前記複数のADC中の2以上の所定個数の前記ADCを単位として交互に前記ADCに接続される、(8)に記載の固体撮像装置。
(11)前記2個の第1半導体チップのそれぞれは、前記複数のバッファ部と、前記複数のバッファ部の出力ノードが共通に接続される前記出力配線とを有し、
前記2個の第1半導体チップが有する2本の前記出力配線同士は、電気的に接続される、(8)乃至(10)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(12)前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、同一サイズ、同一形状、及び同一の回路構成を有する、(1)乃至(11)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(13)前記第1半導体チップに積層され、光電変換を行う画素アレイ部が配置される第2半導体チップをさらに備える、(1)乃至(12)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(14)前記第1半導体チップ及び前記第2半導体チップは、ビア、バンプ、または導電材料同士の直接接合にて電気的に接続される、(13)に記載の固体撮像装置。
(15)前記複数のADCのそれぞれには、所定方向に配置された複数の画素で光電変換された複数の撮像信号を伝送する信号線が接続されており、
前記複数のADCは、対応する信号線上の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数の前記デジタル信号に変換する、(1)乃至(14)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(16)前記参照信号は、電圧レベルが時間に応じて変化する信号である、(1)乃至(15)のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
(17)撮像信号に応じたデジタル信号を出力する固体撮像装置と、
前記デジタル信号に基づいて所定の信号処理を行う信号処理部と、を備え、
前記固体撮像装置は、
それぞれが複数の撮像信号をAD変換する複数の第1半導体チップを備え、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記AD変換のための参照信号を伝送する参照信号線と、
前記参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記複数の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数のデジタル信号に変換する複数のADC(Analog to Digital Converter)と、を有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記参照信号線同士は電気的に接続され、
前記複数の第1半導体チップのうちいずれか一つのチップ内の前記参照信号生成部が生成した前記参照信号が前記複数の参照信号線に供給される、電子機器。
(18)撮像信号に応じたデジタル信号を出力する固体撮像装置と、
前記デジタル信号に基づいて所定の信号処理を行う信号処理部と、を備え、
前記固体撮像装置は、
それぞれが複数の撮像信号をAD変換する複数の第1半導体チップを備え、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記AD変換のための参照信号を伝送する参照信号線と、
前記参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記複数の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数のデジタル信号に変換する複数のADC(Analog to Digital Converter)と、
前記複数の第1半導体チップ内の前記参照信号生成部が生成する前記参照信号のアナログゲイン、又は、前記複数のデジタル信号のデジタルゲインを調整するゲイン調整部を有し
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記参照信号線同士は電気的に接続される、電子機器。
The present technology can have the following configurations.
(1) Each is provided with a plurality of first semiconductor chips for AD conversion of a plurality of imaging signals.
Each of the plurality of first semiconductor chips
A reference signal line that transmits the reference signal for AD conversion, and
A reference signal generation unit that generates the reference signal,
It has a plurality of ADCs (Analog to Digital Converters) that convert the plurality of image pickup signals into a plurality of digital signals based on the comparison between the plurality of image pickup signals and the reference signal.
The plurality of reference signal lines in the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
A solid-state image pickup device in which the reference signal generated by the reference signal generation unit in any one of the plurality of first semiconductor chips is supplied to the plurality of reference signal lines.
(2) The solid-state image pickup device according to (1), wherein when the AD conversion is performed, the reference signal generation unit in a chip other than the one chip stops the generation of the reference signal.
(3) Each is provided with a plurality of first semiconductor chips for AD conversion of a plurality of imaging signals.
Each of the plurality of first semiconductor chips
A reference signal line that transmits the reference signal for AD conversion, and
A reference signal generation unit that generates the reference signal,
A plurality of ADCs (Analog to Digital Converters) that convert the plurality of image pickup signals into a plurality of digital signals based on the comparison between the plurality of image pickup signals and the reference signal.
It has an analog gain of the reference signal generated by the reference signal generation unit in the plurality of first semiconductor chips, or a gain adjustment unit for adjusting the digital gain of the plurality of digital signals.
A solid-state image pickup device in which a plurality of reference signal lines in the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
(4) The solid-state image pickup device according to (3), wherein the gain adjusting unit adjusts the analog gain based on the ratio of the plurality of reference signals in the plurality of reference signal lines.
(5) The solid-state image pickup device according to (3), wherein the gain adjusting unit adjusts the digital gain by comparing the plurality of digital signals output from each of the plurality of first semiconductor chips.
(6) Each of the plurality of first semiconductor chips is
A plurality of buffer units for buffering the reference signal on the reference signal line in association with each of the plurality of ADCs.
Further, it has an output wiring to which the output nodes of the plurality of buffer units are commonly connected.
The solid-state image pickup device according to any one of (1) to (5), wherein the plurality of output wirings in the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
(7) Each of the plurality of first semiconductor chips has a plurality of the reference signal lines.
The corresponding reference signal lines in each of the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
The solid-state image pickup device according to (6), wherein the reference signal generation unit in each of the plurality of first semiconductor chips supplies the reference signal to different reference signal lines.
(8) The plurality of first semiconductor chips have two first semiconductor chips arranged in a predetermined direction.
Each of the two first semiconductor chips has the two reference signal lines.
The two reference signal lines of one of the two first semiconductor chips are electrically connected to the corresponding reference signal line of the other of the two first semiconductor chips.
The reference signal output from the reference signal generation unit of one of the two first semiconductor chips is supplied to one of the two reference signal lines.
The solid-state image pickup device according to (7), wherein the reference signal output from the reference signal generation unit of the other of the two first semiconductor chips is supplied to the other of the two reference signal lines.
(9) The solid-state image pickup device according to (8), wherein the two reference signal lines are alternately connected to the plurality of ADCs.
(10) The solid-state image pickup device according to (8), wherein the two reference signal lines are alternately connected to the ADC in units of two or more predetermined number of the ADCs in the plurality of ADCs.
(11) Each of the two first semiconductor chips has the plurality of buffer units and the output wiring to which the output nodes of the plurality of buffer units are commonly connected.
The solid-state image pickup device according to any one of (8) to (10), wherein the two output wirings of the two first semiconductor chips are electrically connected to each other.
(12) The solid-state image pickup device according to any one of (1) to (11), wherein each of the plurality of first semiconductor chips has the same size, the same shape, and the same circuit configuration.
(13) The solid-state image pickup apparatus according to any one of (1) to (12), further comprising a second semiconductor chip laminated on the first semiconductor chip and having a pixel array unit for performing photoelectric conversion.
(14) The solid-state image pickup device according to (13), wherein the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are electrically connected by direct bonding of vias, bumps, or conductive materials.
(15) A signal line for transmitting a plurality of imaging signals photoelectrically converted by a plurality of pixels arranged in a predetermined direction is connected to each of the plurality of ADCs.
The plurality of ADCs are any one of (1) to (14), which converts the plurality of image pickup signals into the plurality of digital signals based on the comparison between the image pickup signal on the corresponding signal line and the reference signal. The solid-state imaging device according to the section.
(16) The solid-state image sensor according to any one of (1) to (15), wherein the reference signal is a signal whose voltage level changes with time.
(17) A solid-state image sensor that outputs a digital signal according to the image pickup signal, and
A signal processing unit that performs predetermined signal processing based on the digital signal is provided.
The solid-state image sensor
Each is equipped with a plurality of first semiconductor chips for AD conversion of a plurality of imaging signals.
Each of the plurality of first semiconductor chips
A reference signal line that transmits the reference signal for AD conversion, and
A reference signal generation unit that generates the reference signal,
It has a plurality of ADCs (Analog to Digital Converters) that convert the plurality of image pickup signals into a plurality of digital signals based on the comparison between the plurality of image pickup signals and the reference signal.
The plurality of reference signal lines in the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
An electronic device in which the reference signal generated by the reference signal generation unit in any one of the plurality of first semiconductor chips is supplied to the plurality of reference signal lines.
(18) A solid-state image sensor that outputs a digital signal according to the image pickup signal, and
A signal processing unit that performs predetermined signal processing based on the digital signal is provided.
The solid-state image sensor
Each is equipped with a plurality of first semiconductor chips for AD conversion of a plurality of imaging signals.
Each of the plurality of first semiconductor chips
A reference signal line that transmits the reference signal for AD conversion, and
A reference signal generation unit that generates the reference signal,
A plurality of ADCs (Analog to Digital Converters) that convert the plurality of image pickup signals into a plurality of digital signals based on the comparison between the plurality of image pickup signals and the reference signal.
The plurality of first semiconductor chips having a gain adjusting unit for adjusting the analog gain of the reference signal generated by the reference signal generation unit in the plurality of first semiconductor chips or the digital gain of the plurality of digital signals. An electronic device in which a plurality of the reference signal lines are electrically connected to each other.
本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 The aspects of the present disclosure are not limited to the individual embodiments described above, but also include various modifications that can be conceived by those skilled in the art, and the effects of the present disclosure are not limited to the above-mentioned contents. That is, various additions, changes and partial deletions are possible without departing from the conceptual idea and purpose of the present disclosure derived from the contents specified in the claims and their equivalents.
1 固体撮像装置、3 単位画素、10 画素部、19 垂直信号線、25 カラムAD回路、251 参照信号線、251LL 第1参照信号線、251RL 第1参照信号線、251LR 第2参照信号線、251RR 第2参照信号線、26 カラム処理部、27 参照信号生成部、27a DA変換回路、28 参照信号供給IF部、32 電荷生成部、101 画素チップ、102 ロジックチップ、102L 左チップ、102R 右チップ、104 接続部、105 信号レベル取得部、106 ゲイン調整部、253 信号線接続部、282 バッファ部、283 出力配線、RAMP 参照信号、U 単位 1 solid-state imager, 3 unit pixel, 10 pixel part, 19 vertical signal line, 25 column AD circuit, 251 reference signal line, 251LL first reference signal line, 251RL first reference signal line, 251LR second reference signal line, 251RR 2nd reference signal line, 26 column processing unit, 27 reference signal generation unit, 27a DA conversion circuit, 28 reference signal supply IF unit, 32 charge generation unit, 101 pixel chip, 102 logic chip, 102L left chip, 102R right chip, 104 connection part, 105 signal level acquisition part, 106 gain adjustment part, 253 signal line connection part, 282 buffer part, 283 output wiring, RAMP reference signal, U unit
Claims (18)
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記AD変換のための参照信号を伝送する参照信号線と、
前記参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記複数の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数のデジタル信号に変換する複数のADC(Analog to Digital Converter)と、を有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記参照信号線同士は電気的に接続され、
前記複数の第1半導体チップのうちいずれか一つのチップ内の前記参照信号生成部が生成した前記参照信号が前記複数の参照信号線に供給される、固体撮像装置。 Each is equipped with a plurality of first semiconductor chips for AD conversion of a plurality of imaging signals.
Each of the plurality of first semiconductor chips
A reference signal line that transmits the reference signal for AD conversion, and
A reference signal generation unit that generates the reference signal,
It has a plurality of ADCs (Analog to Digital Converters) that convert the plurality of image pickup signals into a plurality of digital signals based on the comparison between the plurality of image pickup signals and the reference signal.
The plurality of reference signal lines in the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
A solid-state image pickup device in which the reference signal generated by the reference signal generation unit in any one of the plurality of first semiconductor chips is supplied to the plurality of reference signal lines.
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記AD変換のための参照信号を伝送する参照信号線と、
前記参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記複数の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数のデジタル信号に変換する複数のADC(Analog to Digital Converter)と、
前記複数の第1半導体チップ内の前記参照信号生成部が生成する前記参照信号のアナログゲイン、又は、前記複数のデジタル信号のデジタルゲインを調整するゲイン調整部と、を有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記参照信号線同士は電気的に接続される、固体撮像装置。 Each is equipped with a plurality of first semiconductor chips for AD conversion of a plurality of imaging signals.
Each of the plurality of first semiconductor chips
A reference signal line that transmits the reference signal for AD conversion, and
A reference signal generation unit that generates the reference signal,
A plurality of ADCs (Analog to Digital Converters) that convert the plurality of image pickup signals into a plurality of digital signals based on the comparison between the plurality of image pickup signals and the reference signal.
It has an analog gain of the reference signal generated by the reference signal generation unit in the plurality of first semiconductor chips, or a gain adjustment unit for adjusting the digital gain of the plurality of digital signals.
A solid-state image pickup device in which a plurality of reference signal lines in the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
前記参照信号線上の前記参照信号を前記複数のADCのそれぞれに対応づけてバッファリングする複数のバッファ部と、
前記複数のバッファ部の出力ノードが共通に接続される出力配線と、をさらに有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記出力配線同士は、電気的に接続される、請求項1に記載の固体撮像装置。 Each of the plurality of first semiconductor chips
A plurality of buffer units for buffering the reference signal on the reference signal line in association with each of the plurality of ADCs.
Further, it has an output wiring to which the output nodes of the plurality of buffer units are commonly connected.
The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein the plurality of output wirings in the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
前記複数の第1半導体チップのそれぞれにおける対応する前記参照信号線同士は電気的に接続されており、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれにおける前記参照信号生成部は、それぞれ異なる前記参照信号線に前記参照信号を供給する、請求項6に記載の固体撮像装置。 Each of the plurality of first semiconductor chips has a plurality of the reference signal lines.
The corresponding reference signal lines in each of the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
The solid-state image pickup device according to claim 6, wherein the reference signal generation unit in each of the plurality of first semiconductor chips supplies the reference signal to different reference signal lines.
前記2個の第1半導体チップのそれぞれは、2本の前記参照信号線を有し、
前記2個の第1半導体チップのうち一方の前記2本の参照信号線は、前記2個の第1半導体チップのうち他方の対応する参照信号線に電気的に接続されており、
前記2個の第1半導体チップのうち一方の前記参照信号生成部から出力された前記参照信号は、前記2本の参照信号線の一方に供給され、
前記2個の第1半導体チップのうち他方の前記参照信号生成部から出力された前記参照信号は、前記2本の参照信号線の他方に供給される、請求項7に記載の固体撮像装置。 The plurality of first semiconductor chips have two first semiconductor chips arranged in a predetermined direction.
Each of the two first semiconductor chips has the two reference signal lines.
The two reference signal lines of one of the two first semiconductor chips are electrically connected to the corresponding reference signal line of the other of the two first semiconductor chips.
The reference signal output from the reference signal generation unit of one of the two first semiconductor chips is supplied to one of the two reference signal lines.
The solid-state image pickup device according to claim 7, wherein the reference signal output from the reference signal generation unit of the other of the two first semiconductor chips is supplied to the other of the two reference signal lines.
前記2個の第1半導体チップが有する2本の前記出力配線同士は、電気的に接続される、請求項8に記載の固体撮像装置。 Each of the two first semiconductor chips has the plurality of buffer units and the output wiring to which the output nodes of the plurality of buffer units are commonly connected.
The solid-state image pickup device according to claim 8, wherein the two output wirings of the two first semiconductor chips are electrically connected to each other.
前記複数のADCは、対応する信号線上の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数の前記デジタル信号に変換する、請求項1に記載の固体撮像装置。 A signal line for transmitting a plurality of imaging signals photoelectrically converted by a plurality of pixels arranged in a predetermined direction is connected to each of the plurality of ADCs.
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the plurality of ADCs convert the plurality of imaging signals into the plurality of digital signals based on the comparison between the imaging signal on the corresponding signal line and the reference signal.
前記デジタル信号に基づいて所定の信号処理を行う信号処理部と、を備え、
前記固体撮像装置は、
それぞれが複数の撮像信号をAD変換する複数の第1半導体チップを備え、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記AD変換のための参照信号を伝送する参照信号線と、
前記参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記複数の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数のデジタル信号に変換する複数のADC(Analog to Digital Converter)と、を有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記参照信号線同士は電気的に接続され、
前記複数の第1半導体チップのうちいずれか一つのチップ内の前記参照信号生成部が生成した前記参照信号が前記複数の参照信号線に供給される、電子機器。 A solid-state image sensor that outputs a digital signal according to the image pickup signal,
A signal processing unit that performs predetermined signal processing based on the digital signal is provided.
The solid-state image sensor
Each is equipped with a plurality of first semiconductor chips for AD conversion of a plurality of imaging signals.
Each of the plurality of first semiconductor chips
A reference signal line that transmits the reference signal for AD conversion, and
A reference signal generation unit that generates the reference signal,
It has a plurality of ADCs (Analog to Digital Converters) that convert the plurality of image pickup signals into a plurality of digital signals based on the comparison between the plurality of image pickup signals and the reference signal.
The plurality of reference signal lines in the plurality of first semiconductor chips are electrically connected to each other.
An electronic device in which the reference signal generated by the reference signal generation unit in any one of the plurality of first semiconductor chips is supplied to the plurality of reference signal lines.
前記デジタル信号に基づいて所定の信号処理を行う信号処理部と、を備え、
前記固体撮像装置は、
それぞれが複数の撮像信号をAD変換する複数の第1半導体チップを備え、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、
前記AD変換のための参照信号を伝送する参照信号線と、
前記参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記複数の撮像信号と前記参照信号との比較に基づいて、前記複数の撮像信号を複数のデジタル信号に変換する複数のADC(Analog to Digital Converter)と、
前記複数の第1半導体チップ内の前記参照信号生成部が生成する前記参照信号のアナログゲイン、又は、前記複数のデジタル信号のデジタルゲインを調整するゲイン調整部と、を有し、
前記複数の第1半導体チップ内の複数の前記参照信号線同士は電気的に接続される、電子機器。 A solid-state image sensor that outputs a digital signal according to the image pickup signal,
A signal processing unit that performs predetermined signal processing based on the digital signal is provided.
The solid-state image sensor
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Each of the plurality of first semiconductor chips
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A reference signal generation unit that generates the reference signal,
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