JP2022108472A - Imaging apparatus and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本開示による実施形態は、撮像装置及び電子機器に関する。 Embodiments according to the present disclosure relate to imaging devices and electronic devices.
FA(Factory Automation)及び空撮等の分野において、時間遅延積分(TDI:Time Delay Integration)センサが用いられている。このTDIセンサは、被写体の移動速度に合わせて時間をずらしながら、電荷量を積分するTDI処理を行うセンサである(特許文献1を参照)。 BACKGROUND ART Time Delay Integration (TDI) sensors are used in fields such as FA (Factory Automation) and aerial photography. This TDI sensor is a sensor that performs TDI processing that integrates the amount of charge while shifting the time according to the moving speed of the object (see Patent Document 1).
しかしながら、例えば、CCD(Charge Coupled Device)構造においてTDIカラーセンサを実現する場合、赤群、緑群及び青群等の各色群間に出力回路を配置する必要がある。すなわち、色群間に色間ギャップが生じてしまう。CCD構造では、色間ギャップを抑制することが困難である。色間ギャップができると、TDIカラーセンサの原稿(被写体)読み取り時の原稿の進行方向に垂直方向の振動により、色ずれにより復元画像の正確さが低下するという問題があった。すなわち、読み取り時の振動によってTDIカラーセンサの画質が劣化してしまう可能性がある。 However, for example, when implementing a TDI color sensor in a CCD (Charge Coupled Device) structure, it is necessary to arrange an output circuit between each color group such as red group, green group and blue group. That is, an inter-color gap occurs between color groups. In CCD structures, it is difficult to suppress intercolor gaps. If an inter-color gap is formed, there is a problem that the accuracy of the restored image is lowered due to the color deviation caused by the vibration in the direction perpendicular to the traveling direction of the document (subject) when the TDI color sensor reads the document (subject). In other words, there is a possibility that the image quality of the TDI color sensor will deteriorate due to vibrations during reading.
そこで、本開示では、振動による画質の劣化を抑制することができる撮像装置及び電子機器を提供するものである。 Accordingly, the present disclosure provides an imaging device and an electronic device capable of suppressing deterioration of image quality due to vibration.
上記の課題を解決するために、本開示によれば、
複数の画素のそれぞれに設けられ、相対的に移動する被写体の移動速度に応じた期間内に光電変換された電気信号を出力する光電変換部と、
前記電気信号を前記複数の画素の色ごとに積算する演算部と、を備え、
互いに異なる色の光を光電変換する2つの前記画素は、前記被写体の相対的な移動方向に沿って、隙間無く配置される、撮像装置が提供される。
In order to solve the above problems, according to the present disclosure,
a photoelectric conversion unit provided in each of the plurality of pixels for outputting an electrical signal photoelectrically converted within a period corresponding to the moving speed of a relatively moving subject;
a computing unit that integrates the electrical signals for each color of the plurality of pixels;
An imaging device is provided in which the two pixels photoelectrically converting light of different colors are arranged without a gap along the relative movement direction of the subject.
第1色の光を光電変換する1以上の前記画素を含む第1画素領域と、前記第1色とは異なる第2色の光を光電変換する1以上の前記画素を含む第2画素領域と、前記第1色及び前記第2色とは異なる第3色の光を光電変換する1以上の前記画素を含む第3画素領域と、が前記被写体の相対的な移動方向に沿って、隙間無く配置されてもよい。 a first pixel region including one or more pixels photoelectrically converting light of a first color; and a second pixel region including one or more pixels photoelectrically converting light of a second color different from the first color. , and a third pixel region including the one or more pixels photoelectrically converting light of a third color different from the first color and the second color, without gaps along the relative movement direction of the subject. may be placed.
前記第1画素領域、前記第2画素領域、及び前記第3画素領域のそれぞれは、前記被写体の相対的な移動方向である第1方向に1以上の前記画素を含み、かつ前記第1方向に交差する第2方向に1以上の前記画素を含んでもよい。 Each of the first pixel region, the second pixel region, and the third pixel region includes one or more pixels in a first direction, which is a direction in which the subject is relatively moved, and One or more of the pixels may be included in a second intersecting direction.
前記第1画素領域、前記第2画素領域、及び前記第3画素領域は、前記第2方向に混在されずに配置され、
前記第1画素領域及び前記第2画素領域は、前記第1方向に隙間無く配置され、
前記第2画素領域及び前記第3画素領域は、前記第1方向に隙間無く配置されてもよい。
the first pixel region, the second pixel region, and the third pixel region are arranged without being mixed in the second direction;
the first pixel region and the second pixel region are arranged without gaps in the first direction;
The second pixel region and the third pixel region may be arranged without a gap in the first direction.
前記第1画素領域、前記第2画素領域、及び前記第3画素領域は、前記第1方向及び前記第2方向に混在されて配置され、
前記第1画素領域及び前記第2画素領域は、前記第1方向に隙間無く配置され、
前記第2画素領域及び前記第3画素領域は、前記第1方向に隙間無く配置されてもよい。
the first pixel region, the second pixel region, and the third pixel region are mixedly arranged in the first direction and the second direction;
the first pixel region and the second pixel region are arranged without gaps in the first direction;
The second pixel region and the third pixel region may be arranged without a gap in the first direction.
前記第1画素領域は、前記第2画素領域、及び前記第3画素領域は、ベイヤ配列で配置されてもよい。 The first pixel area, the second pixel area, and the third pixel area may be arranged in a Bayer array.
前記画素は、光電変換する光の波長帯に対応するカラーフィルタを有し、
互いに異なる色に対応する2つの前記カラーフィルタは、前記被写体の相対的な移動方向に沿って、隙間無く配置されてもよい。
The pixel has a color filter corresponding to a wavelength band of light to be photoelectrically converted,
The two color filters corresponding to colors different from each other may be arranged without a gap along the direction of relative movement of the subject.
前記第1画素領域は、前記第1色の光を透過する第1カラーフィルタを有する1以上の前記画素を有し、
前記第2画素領域は、前記第2色の光を透過する第2カラーフィルタを有する1以上の前記画素を有し、
前記第3画素領域は、前記第3色の光を透過する第3カラーフィルタを有する1以上の前記画素を有し、
前記第1カラーフィルタ、前記第2カラーフィルタ、及び前記第3カラーフィルタは、前記被写体の相対的な移動方向である第1方向に沿って、隙間無く配置されてもよい。
the first pixel region has one or more pixels having a first color filter that transmits light of the first color;
the second pixel region has one or more pixels having a second color filter that transmits the light of the second color;
the third pixel region has one or more pixels having a third color filter that transmits light of the third color;
The first color filter, the second color filter, and the third color filter may be arranged without gaps along a first direction, which is a relative moving direction of the subject.
前記第1カラーフィルタ、前記第2カラーフィルタ、及び前記第3カラーフィルタは、前記第1方向に交差する第2方向に混在されずに配置され、
前記第1カラーフィルタ及び前記第2カラーフィルタは、前記第1方向に隙間無く配置され、
前記第2カラーフィルタ及び前記第3カラーフィルタは、前記第1方向に隙間無く配置されてもよい。
the first color filter, the second color filter, and the third color filter are arranged without being mixed in a second direction that intersects the first direction;
the first color filter and the second color filter are arranged without gaps in the first direction;
The second color filter and the third color filter may be arranged without a gap in the first direction.
前記第1カラーフィルタ、前記第2カラーフィルタ、及び前記第3カラーフィルタは、前記第1方向及び前記第1方向に交差する第2方向に混在されて配置され、
前記第1カラーフィルタ及び前記第2カラーフィルタは、前記第1方向に隙間無く配置され、
前記第2カラーフィルタ及び前記第3カラーフィルタは、前記第1方向に隙間無く配置されてもよい。
the first color filter, the second color filter, and the third color filter are mixedly arranged in the first direction and in a second direction intersecting the first direction;
the first color filter and the second color filter are arranged without gaps in the first direction;
The second color filter and the third color filter may be arranged without a gap in the first direction.
前記第1カラーフィルタ、前記第2カラーフィルタ、及び前記第3カラーフィルタは、ベイヤ配列で配置されてもよい。 The first color filter, the second color filter, and the third color filter may be arranged in a Bayer array.
前記複数の画素のそれぞれごとに配置され、前記電気信号をデジタル信号に変換するADC(Analog to Digital Converter)をさらに備え、
前記演算部は、前記デジタル信号を色ごとに積算してもよい。
further comprising an ADC (Analog to Digital Converter) that is arranged for each of the plurality of pixels and converts the electrical signal into a digital signal;
The computing unit may integrate the digital signals for each color.
前記光電変換部が配置される第1チップと、
前記第1チップと積層され、前記ADCが配置される第2チップと、をさらに備えてもよい。
a first chip on which the photoelectric conversion unit is arranged;
A second chip stacked with the first chip and arranged with the ADC may further be provided.
前記ADCは、前記光電変換部と積層方向に重なる位置に配置されてもよい。 The ADC may be arranged at a position overlapping with the photoelectric conversion section in the stacking direction.
本開示によれば、撮像装置と、
前記撮像装置の被写体を所定の速度で移動させる移動部と、を備え、
前記撮像装置は、
複数の画素のそれぞれに設けられ、相対的に移動する被写体の移動速度に応じた期間内に光電変換された電気信号を出力する光電変換部と、
前記電気信号を前記複数の画素の色ごとに積算する演算部と、を備え、
互いに異なる色の光を光電変換する2つの前記画素は、前記被写体の相対的な移動方向に沿って、隙間無く配置される、電子機器が提供される。
According to the present disclosure, an imaging device;
a moving unit that moves the subject of the imaging device at a predetermined speed,
The imaging device is
a photoelectric conversion unit provided in each of the plurality of pixels for outputting an electrical signal photoelectrically converted within a period corresponding to the moving speed of a relatively moving subject;
a computing unit that integrates the electrical signals for each color of the plurality of pixels;
An electronic device is provided in which the two pixels photoelectrically converting light of different colors are arranged without a gap along the relative movement direction of the subject.
以下、図面を参照して、撮像装置及び電子機器の実施形態について説明する。以下では、撮像装置及び電子機器の主要な構成部分を中心に説明するが、撮像装置及び電子機器には、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。 Embodiments of an imaging device and an electronic device will be described below with reference to the drawings. Although the main components of the imaging device and the electronic device will be mainly described below, the imaging device and the electronic device may have components and functions that are not illustrated or described. The following description does not exclude components or features not shown or described.
<第1の実施の形態>
[撮像装置の構成例]
図1は、本技術の第1の実施の形態における撮像装置100の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置100は、画像データを撮像する装置であり、光学部110、固体撮像素子200、記憶部120、制御部130および通信部140を備える。
<First Embodiment>
[Configuration example of imaging device]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an
光学部110は、入射光を集光して固体撮像素子200に導くものである。固体撮像素子200は、画像データを撮像するものである。この固体撮像素子200は、画像データを記憶部120に信号線209を介して供給する。
The
記憶部120は、画像データを記憶するものである。制御部130は、固体撮像素子200を制御して画像データを撮像させるものである。この制御部130は、例えば、信号線208を介して、撮像タイミングを示す垂直同期信号VSYNCを固体撮像素子200に供給する。
The
通信部140は、画像データを記憶部120から読み出して外部に送信するものである。
The
図2は、本技術の第1の実施の形態における撮像装置100の利用例を説明するための図である。同図に例示するように、撮像装置100は、ベルトコンベア510が設けられた工場などで用いられる。
FIG. 2 is a diagram for explaining a usage example of the
図2は、本技術の電子機器1を示す図でもある。電子機器1は、撮像装置100と、ベルトコンベア(移動部)510と、を含む。電子機器1は、撮像装置100を固定するための筐体(図示せず)等を含んでいてもよい。
FIG. 2 is also a diagram showing the
ベルトコンベア510は、一定の速度で、被写体511を所定の方向に移動させるものである。撮像装置100は、ベルトコンベア510の近傍に固定され、この被写体511を撮像して画像データを生成する。画像データは、例えば、欠陥の有無などの検査に用いられる。これにより、FAが実現される。
A
なお、撮像装置100は、一定速度で移動する被写体511を撮像しているが、この構成に限定されない。空撮など、被写体に対して撮像装置100が一定速度で移動して撮像する構成であってもよい。
Note that the
[固体撮像素子の構成例]
図3は、本技術の第1の実施の形態における固体撮像素子200の積層構造の一例を示す図である。この固体撮像素子200は、回路チップ(第2チップ)202と、その回路チップ202に積層された受光チップ(第1チップ)201とを備える。これらのチップは、ビアなどの接続部を介して電気的に接続される。なお、ビアの他、Cu-Cu接合やバンプにより接続することもできる。
[Configuration example of solid-state imaging device]
FIG. 3 is a diagram showing an example of the layered structure of the solid-
図4は、本技術の第1の実施の形態における受光チップ201の一構成例を示すブロック図である。受光チップ201には、画素アレイ部210および周辺回路212が設けられる。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the
画素アレイ部210には、複数の画素回路220が二次元格子状に配列される。また、画素アレイ部210は、複数の画素ブロック211に分割される。これらの画素ブロック211のそれぞれには、例えば、4行×2列の画素回路220が配列される。また、画素回路220ごとに、その画素回路220の外部に複数のトランジスタがさらに配置されているが、それらのトランジスタは、記載の便宜上、同図において省略されている。
A plurality of
周辺回路212には、例えば、DC(Direct Current)電圧を供給する回路などが配置される。
A circuit that supplies a DC (Direct Current) voltage, for example, is arranged in the
図5は、本技術の第1の実施の形態における回路チップ202の一構成例を示すブロック図である。この回路チップ202には、DAC(Digital to Analog Converter)251、画素駆動回路252、時刻コード生成部253、画素AD変換部254および垂直走査回路255が配置される。さらに回路チップ202には、制御回路256、信号処理回路400、画像処理回路260、出力回路257が配置される。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the
DAC251は、所定のAD変換期間内に亘って参照信号をDA(Digital to Analog)変換により生成するものである。例えば、のこぎり刃状のランプ信号が参照信号として用いられる。DAC251は、参照信号を画素AD変換部254に供給する。
The
時刻コード生成部253は、AD変換期間内の時刻を示す時刻コードを生成するものである。時刻コード生成部253は、例えば、カウンタにより実現される。カウンタとして、例えば、グレイコードカウンタが用いられる。時刻コード生成部253は、時刻コードを画素AD変換部254へ供給する。
The
画素駆動回路252は、画素回路220のそれぞれを駆動してアナログの画素信号を生成させるものである。
The
画素AD変換部254は、画素回路220のそれぞれのアナログ信号(すなわち、画素信号)をデジタル信号に変換するAD変換を行うものである。この画素AD変換部254は、複数のクラスタ300により分割される。クラスタ300は、画素ブロック211ごとに設けられ、対応する画素ブロック211内のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
The
画素AD変換部254は、AD変換によりデジタル信号を配列した画像データをフレームとして生成し、信号処理回路400に供給する。
The pixel
垂直走査回路255は、画素AD変換部254を駆動してAD変換を実行させるものである。
The
信号処理回路400は、フレームに対して所定の信号処理を行うものである。信号処理として、CDS(Correlated Double Sampling)処理およびTDI処理を含む各種の処理が実行される。この信号処理回路400は、処理後のフレームを画像処理回路260に供給する。
The
画像処理回路260は、信号処理回路400からのフレームに対して、所定の画像処理を実行するものである。画像処理として、画像認識処理、黒レベル補正処理、画像補正処理やデモザイク処理などが実行される。この画像処理回路260は、処理後のフレームを出力回路257に供給する。
The
出力回路257は、画像処理後のフレームを外部に出力するものである。
The
制御回路256は、DAC251、画素駆動回路252、垂直走査回路255、信号処理回路400、画像処理回路260および出力回路257のそれぞれの動作タイミングを垂直同期信号VSYNCに同期して制御するものである。
The
[画素AD変換部の構成例]
図6は、本技術の第1の実施の形態における画素AD変換部254の一構成例を示す図である。この画素AD変換部254には、複数のADC310が二次元格子状に配列される。ADC310は、画素回路220ごとに配置される。画素回路220の行数および列数がN行(Nは、整数)およびM列(Mは、整数)である場合、N×M個のADC310が配置される。
[Configuration example of pixel AD conversion unit]
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the
クラスタ300のそれぞれには、画素ブロック211内の画素回路220の個数と同じ個数のADC310が配置される。画素ブロック211内に4行×2列の画素回路220が配列される場合、クラスタ300内にも4行×2列のADC310が配列される。
Each
ADC310は、対応する画素回路220により生成されたアナログの画素信号に対してAD変換を行うものである。このADC310は、AD変換において、画素信号と参照信号とを比較し、その比較結果が反転したときの時刻コードを保持する。そして、ADC310は、保持した時刻コードをAD変換後のデジタル信号として出力する。
The
また、クラスタ300の列ごとにリピータ部360が配置される。クラスタ300の列数がM/2である場合、M/2個のリピータ部360が配置される。リピータ部360は、時刻コードを転送するものである。リピータ部360は、時刻コード生成部253からADC310へ時刻コードを転送する。また、リピータ部360は、ADC310から信号処理回路400へデジタル信号を転送する。このデジタル信号の転送は、デジタル信号の「読出し」とも呼ばれる。
A
また、同図において、かっこ内の数字は、ADC310のデジタル信号の読出し順序の一例を示す。例えば、1行目の奇数列のデジタル信号が1番目に読み出され、1行目の偶数列のデジタル信号が2番目に読み出される。2行目の奇数列のデジタル信号が3番目に読み出され、2行目の偶数列のデジタル信号が3番目に読み出される。以下、同様に、各行の奇数列、偶数列のデジタル信号が順に読み出される。
Also, in the figure, the numbers in parentheses indicate an example of the reading order of the digital signals of the
なお、画素回路220ごとに、ADC310を配置しているが、この構成に限定されない。複数の画素回路220が1つのADC310を共有する構成であってもよい。
Although the
[ADCの構成例]
図7は、本技術の第1の実施の形態におけるADC310の一構成例を示すブロック図である。このADC310は、差動入力回路320と、正帰還回路330と、ラッチ制御回路340と、複数のラッチ回路350とを備える。
[Example of configuration of ADC]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the
また、画素回路220とADC310との間には、増幅回路230が配置される。この増幅回路230は、画素回路220からの画素信号を増幅してADC310に供給するものである。これらの画素回路220および増幅回路230からなる回路は、1つの画素として機能する。
An
また、画素回路220および増幅回路230と差動入力回路320の一部とは、受光チップ201に配置され、差動入力回路320の残りと、その後段の回路とは、回路チップ202に配置される。
In addition, the
差動入力回路(コンパレータ)320は、増幅回路230からの画素信号と、DAC251からの参照信号とを比較するものである。この差動入力回路320は、比較結果を示す比較結果信号を正帰還回路330に供給する。
A differential input circuit (comparator) 320 compares the pixel signal from the
正帰還回路330は、出力の一部を入力(比較結果信号)に加算し、出力信号VCOとしてラッチ制御回路340に供給するものである。
The
ラッチ制御回路340は、垂直走査回路255からの制御信号xWORDに従って、出力信号VCOが反転したときの時刻コードを複数のラッチ回路350に保持させるものである。
The
ラッチ回路350は、ラッチ制御回路340の制御に従って、リピータ部360からの時刻コードを保持するものである。ラッチ回路350は、時刻コードのビット数の分、設けられる。例えば、時刻コードが15ビットの場合、ADC310内に、15個のラッチ回路350が配置される。また、保持された時刻コードは、AD変換後のデジタル信号としてリピータ部360により読み出される。
The
同図に例示した構成により、ADC310は、増幅回路230からの画素信号をデジタル信号に変換する。
With the configuration illustrated in the figure, the
[差動入力回路および正帰還回路の構成例]
図8は、本技術の第1の実施の形態における画素回路220、差動入力回路320および正帰還回路330の一構成例を示す回路図である。
[Configuration example of differential input circuit and positive feedback circuit]
FIG. 8 is a circuit diagram showing one configuration example of the
差動入力回路320は、pMOS(p-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ321、324および326を備える。また、差動入力回路320はnMOS(n-channel MOS)トランジスタ322、323、325、327および328を備える。これらのうちnMOSトランジスタ322、323、325および328は、受光チップ201に配置され、残りは回路チップ202に配置される。
The
nMOSトランジスタ322および325は、差動対を構成し、これらのトランジスタのソースは、nMOSトランジスタ323のドレインに共通に接続される。また、nMOSトランジスタ322のドレインは、pMOSトランジスタ321のドレインとpMOSトランジスタ321および324のゲートとに接続される。nMOSトランジスタ325のドレインは、pMOSトランジスタ324のドレインとpMOSトランジスタ326のゲートとに接続される。また、nMOSトランジスタ322のゲートには、DAC251からの参照信号REFが入力される。
nMOSトランジスタ323のゲートには、所定のバイアス電圧Vbが印加され、nMOSトランジスタ323のソースには、所定の接地電圧が印加される。
A predetermined bias voltage Vb is applied to the gate of the
nMOSトランジスタ325のゲートには、増幅回路230からの画素信号SIGが入力される。
A pixel signal SIG from the
pMOSトランジスタ321、324および326は、カレントミラー回路を構成する。pMOSトランジスタ321、324および326のソースには、電源電圧VDDHが印加される。この電源電圧VDDHは、後述する電源電圧VDDLよりも高い。
nMOSトランジスタ327のゲートには電源電圧VDDLが印加される。また、nMOSトランジスタ327のドレインは、pMOSトランジスタ326のドレインに接続され、ソースは、正帰還回路330に接続される。
A power supply voltage VDDL is applied to the gate of the
nMOSトランジスタ328は、画素駆動回路252からのオートゼロ信号AZに従って、nMOSトランジスタ325のゲートおよびドレインを短絡するものである。
The
正帰還回路330はpMOSトランジスタ331、332、334および335と、nMOSトランジスタ333、336および337とを備える。pMOSトランジスタ331および332とnMOSトランジスタ333とは、電源電圧VDDLに直列に接続される。また、pMOSトランジスタ331のゲートには、垂直走査回路255からの駆動信号INI2が入力される。pMOSトランジスタ332およびnMOSトランジスタ333の接続点は、nMOSトランジスタ327のソースに接続される。
nMOSトランジスタ333のソースには接地電圧が印加され、ゲートには、垂直走査回路255からの駆動信号INI1が入力される。
A ground voltage is applied to the source of the
pMOSトランジスタ334および335は、電源電圧VDDLに直列に接続される。また、pMOSトランジスタ335のドレインは、pMOSトランジスタ332のゲートと、nMOSトランジスタ336および337のドレインとに接続される。pMOSトランジスタ335およびnMOSトランジスタ337のゲートには、垂直走査回路255からの制御信号TESTVCOが入力される。また、pMOSトランジスタ334およびnMOSトランジスタ336のゲートは、pMOSトランジスタ332およびnMOSトランジスタ333の接続点に接続される。
pMOSトランジスタ335およびnMOSトランジスタ337の接続点からは、出力信号VCOが出力される。また、nMOSトランジスタ336および337のソースには、接地電圧が印加される。
A connection point between the
なお、差動入力回路320および正帰還回路330のそれぞれは、図7で説明した機能を持つのであれば、図8に例示した回路に限定されない。
Note that each of the
[増幅回路および画素回路の構成例]
図9は、本技術の第1の実施の形態における画素回路220および増幅回路230の一構成例を示す回路図である。
[Configuration example of amplifier circuit and pixel circuit]
FIG. 9 is a circuit diagram showing one configuration example of the
画素回路220は、排出トランジスタ221、光電変換素子222、転送トランジスタ223、リセットトランジスタ224、容量225、ゲイン制御トランジスタ226および浮遊拡散層227を備える。排出トランジスタ221、転送トランジスタ223、リセットトランジスタ224およびゲイン制御トランジスタ226として、例えば、nMOSトランジスタが用いられる。
The
排出トランジスタ221は、画素駆動回路252からの駆動信号OFGに従って光電変換素子222に蓄積された電荷を排出させるものである。光電変換素子222は、光電変換により電荷を生成するものである。
The
転送トランジスタ223は、画素駆動回路252からの転送信号TGに従って、光電変換素子222から浮遊拡散層227へ電荷を転送するものである。
The
リセットトランジスタ224は、画素駆動回路252からのリセット信号RSTに従って、浮遊拡散層227を初期化するものである。
The
容量225は、リセットトランジスタ224およびゲイン制御トランジスタ226の接続ノードと接地端子との間に挿入される。
ゲイン制御トランジスタ226は、画素駆動回路252からの制御信号FDGに従って、浮遊拡散層227の電圧に対するアナログゲインを制御するものである。浮遊拡散層227の電圧をアナログゲインにより低減して出力することにより、画素回路220の取扱い信号量、すなわち飽和信号量を拡大することができる。
The
浮遊拡散層227は、転送された電荷を蓄積して、電荷量に応じた電圧を生成するものである。
The floating
また、増幅回路230は、nMOSトランジスタ231および232と、容量233とを備える。nMOSトランジスタ231および232は、電源と接地端子との間において直列に接続される。電源側のnMOSトランジスタ231のゲートは、浮遊拡散層227に接続される。接地側のnMOSトランジスタ232のゲートには、所定のバイアス電圧VB2が印加される。
The
また、nMOSトランジスタ231および232の接続ノードは、容量233を介して差動入力回路320に接続される。差動入力回路320内の差動対のうち画素信号側のnMOSトランジスタ325のゲート-ソース間容量をCgsとすると、容量233の容量値は、ゲート-ソース間容量Cgsよりも、かなり大きな値に設定される。仮に浮遊拡散層227とnMOSトランジスタ325のゲートとを直接接続すると、ゲート-ソース間容量Cgsと浮遊拡散層227との間のカップリングにより、浮遊拡散層227の揺らぎが大きくなり、AD変換期間が長期化するおそれがある。しかし、容量233を追加することにより、このカップリングによる影響を緩和することができる。
A connection node of
なお、画素回路220および増幅回路230のそれぞれは、図7で説明した機能を持つのであれば、図9に例示した回路に限定されない。
Note that each of the
図10は、本技術の第1の実施の形態における画素内の素子のレイアウトの一例を示す平面図である。入射光の光軸をZ軸とし、Z軸に垂直な所定の軸をX軸とし、Z軸およびX軸に垂直な軸をY軸とする。 FIG. 10 is a plan view showing an example layout of elements in a pixel according to the first embodiment of the present technology; The optical axis of incident light is the Z-axis, the predetermined axis perpendicular to the Z-axis is the X-axis, and the axis perpendicular to the Z-axis and the X-axis is the Y-axis.
受光面、すなわちXY平面において、N行およびM列の複数の光電変換素子222が二次元格子状に配列される。これらの光電変換素子222のY軸方向のサイズをY1とする。このXY平面においてM個の光電変換素子222は、X軸方向に沿って、隙間なく隣接して配列される。X軸方向に配列されたM個の光電変換素子222の集合と、それらに対応するデジタル信号の集合とを以下、「ライン」と称する。一方、Y軸方向に沿って、N個の光電変換素子222は、Y2の間隔を空けて配列される。言い換えれば、N個のラインは、Y2の間隔を空けて配列される。ここで、サイズY1と間隔Y2との間には、次の関係が成立するものとする。
Y1≦Y2 ・・・式1
A plurality of
Y1≦
同図においては、間隔Y2は、サイズY1と同じ値である。なお、式1に例示するように、間隔Y2をサイズY1より大きくすることもできる。間隔Y2をサイズY1より大きくする場合、間隔Y2は、Y1の整数倍に設定される。間隔Y2を大きくするほど、下側のADC310のY軸方向のサイズを大きくすることができるため、その分、ADC310のX軸方向のサイズを小さくしてX軸方向の画素を微細化することができる。
In the figure, the interval Y2 has the same value as the size Y1. Note that, as exemplified in
また、Y軸方向において、N個の光電変換素子222のそれぞれの間の隙間領域240には、トランジスタ配置領域241が設けられる。このトランジスタ配置領域241内には、所定数のトランジスタと、浮遊拡散層227と、容量233および225とが配置される。所定数のトランジスタは、排出トランジスタ221、リセットトランジスタ224およびゲイン制御トランジスタ226と、nMOSトランジスタ231、232、322、323および325とを含む。言い換えれば、トランジスタ配置領域241には、図8に例示した差動入力回路320内のトランジスタと、図9に例示した画素回路220および増幅回路230内のトランジスタとが配置される。これらのトランジスタは、図9を参照して説明したように、複数の光電変換素子222のいずれかにより生成された電荷量に応じた信号(画素信号や、その画素信号を増幅した信号)を生成する。また、トランジスタ配置領域241と光電変換素子222との間には、転送トランジスタ223が配置される。
Further, in the Y-axis direction, a
ここで、X軸方向およびY軸方向に沿って、N行、M列の光電変換素子222を隙間なく配列して、排出トランジスタ221などの各種のトランジスタや浮遊拡散層227を光電変換素子222の周囲に配置する比較例を想定する。この比較例では、光電変換素子222の受光面積は、トランジスタ数が多くなるほど狭くなってしまう。
Here, the
これに対して、同図に例示したように、Y軸方向において、N個の光電変換素子222を所定の間隔を空けて配列する構成では、トランジスタ等を隙間領域240に配置することができるため、比較例よりも受光面積を広くすることができる。受光面積の拡大により、画素の感度を向上させることができる。また、比較例よりもトランジスタを多く配置することができるため、画素回路220に加えて、増幅回路230などの追加の回路をさらに配置することができる。
On the other hand, as illustrated in the figure, in a configuration in which N
また、図10に示す例では、1つの画素Pは、光電変換素子222及び隙間領域240を含む。
Also, in the example shown in FIG. 10 , one pixel P includes the
[信号処理回路の構成例]
図11は、本技術の第1の実施の形態における信号処理回路400の一構成例を示すブロック図である。この信号処理回路400は、複数のセレクタ405と、複数の演算回路410と、CDSフレームメモリ440と、TDIフレームメモリ450とを備える。
[Configuration example of signal processing circuit]
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of the
セレクタ405は、クラスタ300の列ごと、言い換えれば、リピータ部360ごとに配置される。クラスタ300に2列のADC310が配列される場合、2列ごとにセレクタ405が配置される。また、演算回路410は、ADC310の列ごとに配置される。ADC310がM列である場合、M/2個のセレクタ405と、M個の演算回路410とが配置される。
A
前述したようにリピータ部360は、奇数列のデジタル信号と偶数列のデジタル信号とを順に出力する。
As described above, the
セレクタ405は、制御回路256の制御に従って、デジタル信号の出力先を選択するものである。リピータ部360により奇数列が出力された場合にセレクタ405は、その奇数列に対応する演算回路410にデジタル信号を出力する。一方、偶数列が出力された場合にセレクタ405は、その偶数列に対応する演算回路410にデジタル信号を出力する。
The
演算回路410は、セレクタ405からのデジタル信号に対してCDS処理とTDI処理とを行うものである。
The
ここで、デジタル信号は、P相レベルとD相レベルとを含む。P相レベルは、画素回路220がリセット信号RSTにより初期化されたときのレベルを示す。一方、D相レベルは、転送信号TGにより電荷が転送されたときの露光量に応じたレベルを示す。P相レベルは、リセットレベルとも呼ばれ、D相レベルは、信号レベルとも呼ばれる。
Here, the digital signal includes a P-phase level and a D-phase level. The P-phase level indicates the level when the
CDS処理において、M個の演算回路410は、P相レベルを配列したP相フレームをCDSフレームメモリ440に保持させる。そして、M個の演算回路410は、画素毎にP相レベルと、D相レベルとの差分を求め、差分データを配列したCDSフレームを生成する。一方、TDI処理において、M個の演算回路410は、CDS処理後のフレームをTDIフレームメモリ450に保持させ、積算したデータによりTDIフレームメモリ450を更新する。
In the CDS processing, the M
また、M個の演算回路410は、CDSフレームと、TDI処理後のTDIフレームとを画像処理回路260に供給する。
Also, the M
[演算回路の構成例]
図12は、本技術の第1の実施の形態における演算回路410の一構成例を示す回路図である。この演算回路410は、TDI回路420およびCDS回路430を備える。TDI回路420は、バッファ421、セレクタ422、加算器423およびスイッチ424を備える。CDS回路430は、セレクタ431、バッファ432、セレクタ433、減算器434およびスイッチ435を備える。セレクタ422、431および433と、スイッチ424および425とのそれぞれの動作は、例えば、制御回路256により制御される。
[Configuration example of arithmetic circuit]
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration example of the
セレクタ431は、セレクタ405からのデジタル信号とTDIフレームメモリ450からのデジタル信号とのいずれかを選択してバッファ421に出力するものである。
The
バッファ421は、セレクタ431からの信号を遅延させて出力するものである。
The
セレクタ422は、バッファ421からのデジタル信号と、10進数で「0」の値のデジタル信号とのいずれかを選択して加算器423に出力するものである。
The
加算器423は、セレクタ422からのデジタル信号とバッファ432からのデジタル信号とを加算するものである。この加算器423は、加算値を示すデジタル信号を積算データとしてスイッチ424に供給する。
The
スイッチ424は、加算器423とTDIフレームメモリ450との間の経路を開閉するものである。
バッファ432は、CDSフレームメモリ440からの信号を遅延させて出力するものである。
The
セレクタ433は、バッファ432からのデジタル信号と、10進数で「0」の値のデジタル信号とのいずれかを選択して減算器434に出力するものである。
The
減算器434は、バッファ421からのデジタル信号とセレクタ433からのデジタル信号との差分を演算するものである。この減算器434は、差分を示すデジタル信号を差分データとしてスイッチ435に供給する。
The
スイッチ435は、減算器434とCDSフレームメモリ440との間の経路を開閉するものである。
同図に例示した構成により、CDS回路430は、CDS処理を行うことができる。また、TDI回路420は、TDI処理を行うことができる。
With the configuration illustrated in the figure, the
図13は、本技術の第1の実施の形態におけるTDI処理の一例を示す図である。例えば、CDSフレームメモリ440およびTDIフレームメモリ450が初期化され、最初にフレームF1が撮像され、続いてフレームF2、F3、F4、F5、F6、F7およびF8が順に撮像されたものとする。同図において、フレームF5以降は、省略されている。また、同図における矢印は、被写体の移動方向を示す。同図に例示するように、この被写体は、Y軸方向に沿って、行アドレスが大きくなる方向に1ラインずつ移動するものとする。同図におけるライン間の灰色の部分は、ライン間の隙間領域を示す。隙間領域は、1ライン分とする。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of TDI processing in the first embodiment of the present technology; For example, assume that the
信号処理回路400は、TDI処理において、CDS処理後のフレームF1のラインL1と、フレームF3のラインL2と、フレームF5のラインL3と、フレームF7のラインL4とを積算する。前述したように、被写体は1ラインずつ移動し、隙間領域が1ライン分であるため、積算対象の各ラインのパターンは、同一となる。信号処理回路400は、積算したラインをTDIフレームの最後のラインとして出力する。
In the TDI processing, the
また、信号処理回路400は、TDI処理において、CDS処理後のフレームF2のラインL1と、フレームF4のラインL2と、フレームF6のラインL3と、フレームF8のラインL4とを積算する。信号処理回路400は、積算したラインをTDIフレームの最後から2番目のラインとして出力する。他のラインについても同様に、フレームF3以降の4ラインの積算により生成される。
In the TDI processing, the
被写体の移動速度が速い場合には、ブレを防止するために、露光時間を短くする必要がある。露光時間を短くすると、画像が暗くなるおそれがあるが、TDI処理を行うことにより、同じパターンの複数のラインを積算して明るさを向上させることができる。また、積算するライン数が多いほど、平滑化効果によりノイズが低減する。これらの明るさの向上とノイズ低減とにより、TDI処理を行わない場合と比較して、フレーム(すなわち、画像データ)の画質を向上させることができる。 If the moving speed of the subject is fast, it is necessary to shorten the exposure time in order to prevent blurring. If the exposure time is shortened, the image may become dark, but by performing the TDI processing, it is possible to integrate a plurality of lines of the same pattern and improve the brightness. In addition, noise is reduced by the smoothing effect as the number of lines to be integrated increases. These brightness enhancements and noise reductions can improve the image quality of frames (ie, image data) compared to when TDI processing is not performed.
なお、信号処理回路400は、4つのラインを積算しているが、積算するライン数は、2以上であれば、4つに限定されない。また、信号処理回路400は、最初の8フレームについて先頭のラインから4ラインを積分しているが、この構成に限定されない。例えば、被写体の移動方向が逆の場合、信号処理回路400は、最初の8フレームについて最後のラインから4ラインを積分すればよい。
Although the
また、ライン間には1ライン分の隙間領域が存在するが、フレームF1、F3、F5およびF7のように、積算対象のフレームを1つ置きにすることにより、同一のパターンのラインを積算することができる。なお、ライン間の隙間領域を2ライン分や3ライン分にする場合、積算対象のフレームを2つ置きや、3つ置きにすればよい。 In addition, although there is a one-line gap area between the lines, lines of the same pattern are integrated by alternately accumulating frames such as frames F1, F3, F5, and F7. be able to. Note that when the gap area between the lines is set to two lines or three lines, every two or three frames to be integrated may be used.
[固体撮像素子の動作例]
図14は、本技術の第1の実施の形態における固体撮像素子200の動作の一例を示すフローチャートの一例である。この動作は、例えば、フレームの撮像を行うための所定のアプリケーションが実行されたときに開始される。
[Operation example of solid-state imaging device]
FIG. 14 is an example of a flowchart showing an example of the operation of the solid-
固体撮像素子200内の画素駆動回路252は、全画素を駆動し、同時に露光を開始させる(ステップS901)。このように、全画素を同時に露光させる制御は、グローバルシャッター方式と呼ばれる。
The
露光終了の直前にADC310は、P相レベルをAD変換する(ステップS902)。そして、露光終了時にADC310は、D相レベルをAD変換し、演算回路410は、CDS処理を行う(ステップS903)。
The
画像処理回路260は、CDS処理後のフレームに対して所定の画像処理を行い(ステップS904)、演算回路410は、TDI処理を行う(ステップS905)。画像処理回路260は、TDI処理後のフレームに対して所定の画像処理を行い(ステップS906)、出力回路257は、処理結果を出力する(ステップS907)。ステップS907の後に固体撮像素子200は、1フレームを撮像する処理を終了する。2フレーム以上を連続して撮像する際には、ステップS901乃至S907が垂直同期信号VSYNCに同期して繰り返し実行される。
The
このように、本技術の第1の実施の形態によれば、Y軸方向に沿って、一定の間隔を空けて複数の光電変換素子222を配列し、それらの間にトランジスタを配置したため、間隔を空けない場合よりも光電変換素子222の受光面積を広くすることができる。これにより、画素の感度を向上させることができる。
As described above, according to the first embodiment of the present technology, the plurality of
[カラーセンサ]
図15は、本技術の第1の実施の形態における撮像装置100の構成の一例を示す図である。
[Color sensor]
Drawing 15 is a figure showing an example of composition of
図15に示す撮像装置100は、カラーフィルタを有するTDIカラーセンサである。また、撮像装置100は、例えば、TDIリニアイメージセンサである。カラーフィルタは、所定の色に応じた波長帯の光を通過させる。TDI処理のデータの加算は、色ごとに行われる。
The
図15に示す画素Pは、図10に示す画素Pに対応する。画素Pは、赤色フィルタ(R)に配置される画素PR、緑色フィルタ(G)に配置される画素PG及び青色フィルタ(B)に配置される画素PBを含む。 A pixel P shown in FIG. 15 corresponds to the pixel P shown in FIG. The pixels P include a pixel PR arranged in the red filter (R), a pixel PG arranged in the green filter (G), and a pixel PB arranged in the blue filter (B).
図15に示すカラーフィルタは、色パターンが色群配列である。カラーフィルタは、例えば、赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタのそれぞれが複数隣接して配置される赤色フィルタ群、緑色フィルタ群及び青色フィルタ群を含む。 In the color filter shown in FIG. 15, the color pattern is a color group arrangement. The color filters include, for example, a red filter group, a green filter group, and a blue filter group in which a plurality of red filters, green filters, and blue filters are arranged adjacent to each other.
なお、図15に示す例では、同じ色の画素PがX方向及びY方向にそれぞれ3つ配置されている。しかし、画素Pの配置数はこれに限られない。撮像装置100がリニアセンサである場合、例えば、1000又は2000等の画素PがX方向に並べて配置される。また、例えば、1色あたり16の画素PがY方向に並べて配置される。
In the example shown in FIG. 15, three pixels P of the same color are arranged in the X direction and the Y direction. However, the number of arranged pixels P is not limited to this. If the
1つの画素Pには、光電変換素子222が含まれる。光電変換素子222は、複数の画素Pのそれぞれに設けられ、相対的に移動する被写体511の移動速度に応じた期間内に光電変換された電気信号を出力する。なお、「相対的な移動方向」は、図2を参照して説明した場合に限られず、被写体511を固定して撮像装置100を移動する場合を含む。
One pixel P includes a
ADC310は、複数の画素Pのそれぞれごとに配置され、電気信号をデジタル信号に変換する。
The
画素エリア外に配置された演算回路(演算部)410は、電気信号を複数の画素Pの色ごとに積算する。より詳細には、演算回路410は、ADC310により変換されたデジタル信号を色ごとに積算する。従って、図5に示すように、信号処理回路400内の演算回路410は、画素AD変換部254内のADC310から出力されたデジタル信号を色ごとに積算する。
A calculation circuit (calculation unit) 410 arranged outside the pixel area integrates the electrical signals of the plurality of pixels P for each color. More specifically,
撮像装置100は、図3を参照して説明したように、積層構造を有する。ADC310は、光電変換素子222と積層方向に重なる位置に配置される。より詳細には、光電変換素子222の直下に差動入力回路320及びラッチ回路350が配置される。差動入力回路320は、画素エリア外に配置されたDAC251からスロープ信号を受け取る。これにより、ADC310は、シングルスロープAD変換を実行する。デジタル値は、ラッチ回路350に保持され、信号処理回路400等のロジック回路へ毎H転送される。
The
次に、画素Pおよびカラーフィルタの色ごとの配置の詳細について説明する。 Next, the details of the arrangement of the pixels P and the color filters for each color will be described.
互いに異なる色の光を光電変換する2つの画素Pは、被写体511の相対的な移動方向(Y方向)に沿って、隙間無く配置される。図15に示す例では、Y方向に沿って隣接する画素PRと画素PGとは、隙間なく接するように配置される。Y方向に沿って隣接する画素PGと画素PBとは、隙間なく接するように配置される。これにより、画素PRと画素PGとの間、及び、画素PGと画素PBとの間における色間ギャップがほとんどない。この結果、振動による画質の劣化を抑制することができる。すなわち、撮像装置100および電子機器1の振動耐性を向上させることができる。なお、振動耐性の詳細については、図16A~図19を参照して、後で説明する。
The two pixels P photoelectrically converting light of different colors are arranged without a gap along the relative movement direction (Y direction) of the subject 511 . In the example shown in FIG. 15, the pixels PR and pixels PG that are adjacent in the Y direction are arranged so as to be in contact with each other without a gap. Pixels PG and pixels PB that are adjacent in the Y direction are arranged so as to be in contact with each other without a gap. This results in almost no inter-color gaps between pixels PR and PG and between pixels PG and PB. As a result, deterioration of image quality due to vibration can be suppressed. That is, the vibration resistance of the
図15に示す例では、第1色の光を光電変換する1以上の画素Pを含む第1画素領域と、第1色とは異なる第2色の光を光電変換する1以上の画素Pを含む第2画素領域と、第1色及び第2色とは異なる第3色の光を光電変換する1以上の画素Pを含む第3画素領域と、が被写体511の相対的な移動方向(Y方向)に沿って、隙間無く配置される。 In the example shown in FIG. 15, a first pixel region including one or more pixels P that photoelectrically convert light of a first color and one or more pixels P that photoelectrically convert light of a second color different from the first color are provided. and a third pixel region including one or more pixels P that photoelectrically convert light of a third color different from the first and second colors, the direction of relative movement of the subject 511 (Y direction) without gaps.
なお、第1色、第2色及び第3色は、例えば、それぞれ赤色、緑色及び青色であるが、色の種類及び順番はこれに限られない。第1画素領域、第2画素領域及び第3画素領域は、例えば、それぞれ1以上の赤色の画素PR、1以上の緑色の画素PG及び1以上の青色の画素PBが配置される領域であるが、色の種類及び順番はこれに限られない。 In addition, the first color, the second color, and the third color are, for example, red, green, and blue, respectively, but the kind and order of the colors are not limited to this. The first pixel region, the second pixel region, and the third pixel region are regions in which, for example, one or more red pixels PR, one or more green pixels PG, and one or more blue pixels PB are arranged. , the types and order of colors are not limited to this.
第1画素領域、第2画素領域、及び第3画素領域のそれぞれは、被写体511の相対的な移動方向である第1方向(Y方向)に1以上の画素Pを含み、かつ第1方向に交差する第2方向(X方向)に1以上の画素Pを含む。 Each of the first pixel region, the second pixel region, and the third pixel region includes one or more pixels P in the first direction (Y direction), which is the relative moving direction of the subject 511, and One or more pixels P are included in the intersecting second direction (X direction).
各色の画素Pは、色群配列により配置される。すなわち、第1画素領域、第2画素領域、及び第3画素領域は、X方向に混在されずに配置される。第1画素領域及び第2画素領域は、Y方向に隙間無く配置される。第2画素領域及び第3画素領域は、Y方向に隙間無く配置される。 Pixels P of each color are arranged in a color group arrangement. That is, the first pixel area, the second pixel area, and the third pixel area are arranged without being mixed in the X direction. The first pixel region and the second pixel region are arranged without any gap in the Y direction. The second pixel area and the third pixel area are arranged without any gap in the Y direction.
画素Pは、光電変換する光の波長帯に対応するカラーフィルタを有する。互いに異なる色に対応する2つのカラーフィルタは、被写体511の相対的な移動方向に沿って、隙間無く配置される。 The pixels P have color filters corresponding to wavelength bands of light to be photoelectrically converted. Two color filters corresponding to colors different from each other are arranged without a gap along the relative movement direction of the subject 511 .
第1画素領域は、第1色の光を透過する第1カラーフィルタを有する1以上の画素Pを有する。第2画素領域は、第2色の光を透過する第2カラーフィルタを有する1以上の画素Pを有する。第3画素領域は、第3色の光を透過する第3カラーフィルタを有する1以上の画素Pを有する。第1カラーフィルタ、第2カラーフィルタ、及び第3カラーフィルタは、被写体511の相対的な移動方向であるY方向に沿って、隙間無く配置される。 The first pixel region has one or more pixels P having a first color filter that transmits light of a first color. The second pixel region has one or more pixels P having a second color filter that transmits light of a second color. The third pixel region has one or more pixels P having a third color filter that transmits light of the third color. The first color filter, the second color filter, and the third color filter are arranged without gaps along the Y direction, which is the relative movement direction of the subject 511 .
また、第1カラーフィルタ、第2カラーフィルタ、及び第3カラーフィルタは、Y方向に交差するX方向に混在されずに配置される。第1カラーフィルタ及び第2カラーフィルタは、Y方向に隙間無く配置される。第2カラーフィルタ及び第3カラーフィルタは、Y方向に隙間無く配置される。 Also, the first color filter, the second color filter, and the third color filter are arranged without being mixed in the X direction that intersects the Y direction. The first color filter and the second color filter are arranged without a gap in the Y direction. The second color filter and the third color filter are arranged without gaps in the Y direction.
[振動耐性]
次に、画素Pの色間ギャップと振動耐性との関係について説明する。
[Vibration resistance]
Next, the relationship between the inter-color gap of the pixel P and vibration resistance will be described.
図16Aは、色間ギャップが大きい場合における振動の影響を説明する図である。図16Bは、色間ギャップが小さい場合における振動の影響を説明する図である。 FIG. 16A is a diagram for explaining the influence of vibration when the inter-color gap is large. FIG. 16B is a diagram illustrating the influence of vibration when the inter-color gap is small.
図16Aは、赤、緑及び青の単色用のリニアセンサを用いて、被写体を別時間にスキャンして合成することを仮定した例を示す。この場合、画像の左右の読み位置(X方向の位置)の振動Vは、赤、緑及び青の色間で相関がほとんどない。従って、合成画像には、色ごとの振動Vの差に応じた色ずれが生じてしまう。 FIG. 16A shows an example assuming that linear sensors for monochromatic red, green, and blue are used to scan and synthesize an object at different times. In this case, the vibration V of the left and right reading positions (positions in the X direction) of the image has little correlation among the colors red, green and blue. Therefore, in the synthesized image, color shift occurs according to the difference in vibration V for each color.
図16Bは、赤、緑及び青の単色用のリニアセンサを用いて、色間でスキャン方向の位置(Y方向の位置)がほぼ同じであることを仮定した例を示す。この場合、各色で画像の左右の読み位置の振動Vはほぼ同じである。すなわち、色ごとの振動Vの相関が強い。従って、合成画像には、色ずれがほぼない。 FIG. 16B shows an example using linear sensors for single colors of red, green, and blue, assuming that the positions in the scanning direction (positions in the Y direction) are approximately the same among the colors. In this case, the vibration V of the left and right reading positions of the image is substantially the same for each color. That is, the correlation of the vibration V for each color is strong. Therefore, the composite image has almost no color shift.
TDIにおける画素Pの色間ギャップは、図16A及び図16Bと同様に考えることができる。すなわち、画素Pの色間ギャップが小さいほど、左右の読み位置の振動Vの相関が強くなる。これにより、合成画像の色ずれが小さくなる。この結果、振動による画質の劣化を抑制することができる。 The inter-color gap of pixel P in TDI can be considered in the same way as in FIGS. 16A and 16B. That is, the smaller the inter-color gap of the pixel P, the stronger the correlation of the vibration V between the left and right reading positions. As a result, the color deviation of the synthesized image is reduced. As a result, deterioration of image quality due to vibration can be suppressed.
図17は、色間ギャップGCを説明する図である。図17は、一例として、赤色用の画素PR及び緑色用の画素PGを示す。 FIG. 17 is a diagram for explaining the inter-color gap GC. FIG. 17 shows a pixel PR for red and a pixel PG for green as an example.
色間ギャップGCは、赤色フィルタのカラーフィルタ(CF)端と緑色フィルタのCF端との間の距離であるCF端間距離DCFから、同色画素距離DPを引いた値である。同色画素距離DPは、画素ピッチと同色TDI段数との積である。画素ピッチは、1つの画素PのY方向の距離を示す。同色TDI段数は、並べて配置された同色の画素PのY方向の段数であり、図17に示す例では4段である。 The inter-color gap GC is a value obtained by subtracting the same-color pixel distance DP from the CF-edge distance DCF, which is the distance between the color filter (CF) edge of the red filter and the CF edge of the green filter. The same-color pixel distance DP is the product of the pixel pitch and the number of same-color TDI stages. The pixel pitch indicates the distance of one pixel P in the Y direction. The same-color TDI stage number is the number of stages in the Y direction of the same-color pixels P arranged side by side, and is four stages in the example shown in FIG.
図18は、色間ギャップGCと振動の関係を説明する図である。図18では、例えば、TDI画素の読み出し間隔を1μsとし、赤の1画素目と緑の1画素目の色間の読み出し間隔を10μsとする。 FIG. 18 is a diagram for explaining the relationship between the inter-color gap GC and vibration. In FIG. 18, for example, the TDI pixel readout interval is 1 μs, and the readout interval between the first red pixel and the first green pixel is 10 μs.
図18に示す高周波の振動ノイズNH及び低周波の振動ノイズNLは、1/fに従うモデルとする。すなわち、図18に示すように、振幅の大きい振動ノイズNLは周波数が低く、振幅の小さい振動ノイズNHは周波数が高い。振動ノイズは、色間で受けた横方向(X方向)の振動の単純差分と定義する。また、TDI画素はその平均をとる行為とみなせるので、ラプラス変換で伝達関数を計算し、ノイズスペクトラムへの反応を定量化することができる。 The high-frequency vibration noise NH and the low-frequency vibration noise NL shown in FIG. 18 are models according to 1/f. That is, as shown in FIG. 18, vibration noise NL with a large amplitude has a low frequency, and vibration noise NH with a small amplitude has a high frequency. Vibrational noise is defined as the simple difference of lateral (X-direction) vibrations experienced between colors. Also, since the TDI pixel can be viewed as an act of taking its average, the Laplace transform can be used to calculate the transfer function and quantify the response to the noise spectrum.
図19は、伝達関数を示すグラフである。 FIG. 19 is a graph showing transfer functions.
振動ノイズスペクトラムNSは、図18を参照して説明したように、周波数が低い場合は振幅が大きく、周波数が高い場合は振幅が小さい、一般的に振動のスペクトルを示す。 As described with reference to FIG. 18, the vibration noise spectrum NS generally indicates a vibration spectrum in which the amplitude is large when the frequency is low and the amplitude is small when the frequency is high.
伝達関数TF1は、赤の1画素目と緑の1画素目との色間の読み出し間隔が10μsであり、1つの画素の読み出し間隔が1μsであり、4画素を加算する場合の非TDIの伝達関数である。伝達関数TF2は、赤の1画素目と緑の1画素目との色間の読み出し間隔が10μsであり、1つの画素の読み出し間隔が1μsであり、4画素を加算する場合のTDIの伝達関数である。伝達関数TF2は、赤の1画素目と緑の1画素目との色間の読み出し間隔が5μsであり、1つの画素の読み出し間隔が1μsであり、4画素を加算する場合のTDIの伝達関数である。 The transfer function TF1 is the non-TDI transfer when the readout interval between the first red pixel and the first green pixel is 10 μs, the readout interval for one pixel is 1 μs, and four pixels are added. is a function. The transfer function TF2 is the transfer function of TDI when the readout interval between the first red pixel and the first green pixel is 10 μs, the readout interval for one pixel is 1 μs, and four pixels are added. is. The transfer function TF2 is the transfer function of TDI when the readout interval between the first red pixel and the first green pixel is 5 μs, the readout interval for one pixel is 1 μs, and four pixels are added. is.
伝達関数は、周波数によって波打つ振る舞いを示す。伝達関数のゼロの値は、赤の1画素目と緑の1画素目とで、例えば、それぞれ振動の極大値をとる周波数である場合、振動の差分がゼロになることを示す。すなわち、赤の1画素目と緑の1画素目との間の読み出しの時間差と、振動の周波数と、の対応関係により振動の残存ノイズがゼロになる。例えば、周波数がずれて振動の差分がゼロにならない場合、伝達関数は有限の値になる。伝達関数は、周波数の倍数によって、周期的にゼロになる。 The transfer function shows undulating behavior with frequency. A value of zero in the transfer function indicates that the difference in vibration between the first red pixel and the first green pixel is zero when, for example, the frequencies take the respective maximum vibration values. That is, the residual vibration noise becomes zero due to the correspondence between the readout time difference between the first red pixel and the first green pixel and the vibration frequency. For example, if the frequency shifts and the vibration difference does not become zero, the transfer function will have a finite value. The transfer function goes to zero periodically by multiples of the frequency.
最終的な残存ノイズは、振動ノイズスペクトラムNSと伝達関数TF1~TF3との掛け算の積分(面積)となる。例えば、面積の単位を任意として、振動ノイズスペクトラムNSと伝達関数TF1~TF3との掛け算の面積は、それぞれ29161.9、7495.6及び4000である。伝達関数TF1と伝達関数TF2とを比較すると、TDI処理により4画素で平均化されることにより、ノイズを圧縮することができることがわかる。また、伝達関数TF2と伝達関数TF3とを比較すると、赤の1画素目と緑の1画素目との色間の読み出し間隔が小さくなるほど、さらにノイズが小さくなることがわかる。従って、色間ギャップを小さくすることにより、振動耐性が向上することがわかる。 The final residual noise is the integral (area) of the product of the vibration noise spectrum NS and the transfer functions TF1 to TF3. For example, if the unit of area is arbitrary, the areas of multiplication of the vibration noise spectrum NS and the transfer functions TF1 to TF3 are 29161.9, 7495.6 and 4000, respectively. Comparing the transfer function TF1 and the transfer function TF2, it can be seen that noise can be compressed by averaging over four pixels by TDI processing. Further, when the transfer function TF2 and the transfer function TF3 are compared, it can be seen that the noise is further reduced as the inter-color readout interval between the first pixel of red and the first pixel of green is reduced. Therefore, it can be seen that the resistance to vibration is improved by reducing the inter-color gap.
以上のように、第1の実施の形態によれば、TDIカラーセンサである撮像装置100では、異なる色用の2つの画素Pが隙間なく接するように配置されている。これにより、色間ギャップGCを抑制し、振動による画質の劣化を抑制することができる。
As described above, according to the first embodiment, in the
なお、カラーフィルタの配置は、必ずしも図15に示す例に限られない。例えば、赤、青、緑のうち一色をさらに追加したカラーフィルタが用いられてもよい。 Note that the arrangement of the color filters is not necessarily limited to the example shown in FIG. For example, a color filter further adding one color out of red, blue, and green may be used.
[第1比較例]
図20は、第1比較例における撮像装置100の構成の一例を示す図である。第1変形例は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)構造に代えてCCD(Charge Coupled Device)構造が用いられる点で、第1の実施の形態とは異なっている。
[First Comparative Example]
FIG. 20 is a diagram showing an example of the configuration of an
図20に示す例では、CCD構造が用いられるため、例えば、赤色用の画素PRで生成された電荷を取り出すための回路が、赤色用の画素PRと緑色用の画素PGとの間に配置される。これにより、画素Pの色間ギャップGCが大きくなってしまう。この結果、被写体の進行方向(Y方向)に垂直方向(X方向)の振動により、合成画像の正確性が劣化する。すなわち、振動により画質が劣化してしまう。CCD構造では、カラー画素群間に出力回路のスペースを設ける必要があるために、色間ギャップGCを小さくすることが困難である。なお、図20に示す例では、青色用の画素PBは省略されているが、緑色用の画素PGと青色用の画素PBとの間の色間ギャップGCも同様である。 In the example shown in FIG. 20, since a CCD structure is used, for example, a circuit for extracting charges generated in the red pixel PR is arranged between the red pixel PR and the green pixel PG. be. As a result, the inter-color gap GC of the pixel P becomes large. As a result, the accuracy of the synthesized image deteriorates due to the vibration in the direction (X direction) perpendicular to the moving direction (Y direction) of the subject. That is, image quality deteriorates due to vibration. In the CCD structure, it is difficult to reduce the inter-color gap GC because it is necessary to provide a space for the output circuit between color pixel groups. Although the blue pixel PB is omitted in the example shown in FIG. 20, the same applies to the inter-color gap GC between the green pixel PG and the blue pixel PB.
これに対して、第1の実施の形態における撮像装置100は、CMOS構造を有し、画素PごとにADC310が配置される。これにより、演算回路410(信号処理回路400)におけるTDI処理をデジタル信号の加算とすることができる。この結果、CCD構造における出力回路のスペースが不要になる。従って、画素Pの色間ギャップGC(カラー画素群間ギャップ)を抑制することができ、振動による画質の劣化を抑制することができる。
On the other hand, the
[第2比較例]
図21は、第2変形例における撮像装置100の構成の一例を示す図である。第2変形例は、ADC310が画素Pごとではなく、複数の画素Pを含むカラム(画素列)ごとに設けられる点で、第1の実施の形態とは異なっている。
[Second Comparative Example]
FIG. 21 is a diagram showing an example of the configuration of an
CMOS構造でTDI処理を実現する場合、列ごとにADC310が配置されるカラムADC型も考えられる。この場合、信号線は、例えば、図21の紙面下方に向かって信号線電圧を出力するための信号線を出すことが考えられる。これにより、第1の実施の形態と同様に、色間ギャップを抑制することができる。しかし、信号線の配線を配置する必要があるため、開口率が低下してしまう。図21に示す例では、信号線は、他の色の画素Pの上空(Z方向)に配置される。
When implementing TDI processing with a CMOS structure, a column ADC type in which an
これに対して、第1の実施の形態では、信号線を配置することによる開口率の低下を抑制することができ、光電変換素子222の面積の低下を抑制することができる。カラムADC型も、色間ギャップを抑制することができ、振動による画質の劣化を抑制することができる。しかし、開口率等の画素特性の観点からは、画素PごとにADC310が配置される方がより好ましい。
On the other hand, in the first embodiment, it is possible to suppress the decrease in the aperture ratio due to the arrangement of the signal lines, and it is possible to suppress the decrease in the area of the
<第2の実施の形態>
図22は、本技術の第2の実施の形態における撮像装置100の構成の一例を示す図である。第2の実施の形態は、カラーフィルタの色パターンがベイヤ配列である点で、第1の実施の形態とは異なっている。
<Second Embodiment>
FIG. 22 is a diagram showing an example of the configuration of the
図22に示すカラーフィルタは、Y方向に沿って、1つの画素Pごとに画素Pの色が変化する。すなわち、被写体511の移動方向に沿って隣接する2つの画素Pは、互いに異なる色の光を受光する。 In the color filter shown in FIG. 22, the color of the pixel P changes for each pixel P along the Y direction. That is, two pixels P adjacent along the moving direction of the subject 511 receive lights of different colors.
第1画素領域、第2画素領域、及び第3画素領域は、Y方向及びX方向に混在されて配置される。第1画素領域及び第2画素領域は、Y方向に隙間無く配置される。第2画素領域及び第3画素領域は、Y方向に隙間無く配置される。より詳細には、図22に示すように、第1画素領域、第2画素領域、及び第3画素領域は、ベイヤ配列で配置される。 The first pixel area, the second pixel area, and the third pixel area are arranged mixedly in the Y direction and the X direction. The first pixel region and the second pixel region are arranged without any gap in the Y direction. The second pixel area and the third pixel area are arranged without any gap in the Y direction. More specifically, as shown in FIG. 22, the first pixel region, the second pixel region, and the third pixel region are arranged in a Bayer array.
また、第1カラーフィルタ、第2カラーフィルタ、及び第3カラーフィルタは、Y方向及びX方向に混在されて配置される。 第1カラーフィルタ及び第2カラーフィルタは、Y方向に隙間無く配置される。第2カラーフィルタ及び第3カラーフィルタは、Y方向に隙間無く配置される。より詳細には、図22に示すように、第1カラーフィルタ、第2カラーフィルタ、及び第3カラーフィルタは、ベイヤ配列で配置される。 Also, the first color filter, the second color filter, and the third color filter are mixedly arranged in the Y direction and the X direction. The first color filter and the second color filter are arranged without a gap in the Y direction. The second color filter and the third color filter are arranged without gaps in the Y direction. More specifically, as shown in FIG. 22, the first color filters, the second color filters, and the third color filters are arranged in a Bayer array.
色間ギャップがほぼゼロであっても、色ごとにY方向の位置が異なる場合、各色で受ける振動の影響は必ずしも同じではない。図15に示す色群配列において、例えば、赤色用の画素PRのラインの撮像タイミングで振動を受け、その後に、緑色用の画素PG及び青色用の画素PBのラインの撮像タイミングとなる場合が考えられる。この場合、色ごとに受ける振動の相関が弱くなってしまう。 Even if the gap between colors is almost zero, if the positions in the Y direction are different for each color, the influence of vibration received by each color is not necessarily the same. In the color group arrangement shown in FIG. 15, for example, it is conceivable that vibration occurs at the imaging timing of the line of pixels PR for red, and then the imaging timing of the lines of pixels PG for green and PB for blue occurs. be done. In this case, the correlation between the vibrations received by each color is weakened.
これに対して、ベイヤ配列では、或る画素Pの次のラインには、異なる色用の画素Pが配置されている。これにより、色ごとの撮像タイミングの時間差を短くすることができる。この結果、色ごとに受ける振動の相関をさらに強くすることができ、色ずれ等の振動による画質の劣化をさらに抑制することができる。従って、色ずれ重視の際のオプションとして、ベイヤ配列が選択可能である。 On the other hand, in the Bayer array, pixels P for different colors are arranged on the next line of a certain pixel P. FIG. As a result, the time difference between the imaging timings for each color can be shortened. As a result, the correlation of vibrations received for each color can be further strengthened, and deterioration of image quality due to vibrations such as color shift can be further suppressed. Therefore, the Bayer array can be selected as an option when emphasizing color misregistration.
また、通常、CCD構造のTDIセンサでは、図20を参照して説明したように、物理転送により、電荷が発生した直後に積算する必要があり、回路配置の制約からベイヤ配列で画素を配置することが困難である。 In addition, normally, in a TDI sensor with a CCD structure, as described with reference to FIG. 20, due to physical transfer, it is necessary to integrate the charges immediately after they are generated. is difficult.
これに対して、第2の実施の形態では、画素PごとにADC310が配置され、図7を参照して説明したようにラッチ回路350が時刻コードを保持するため、積算処理は後で行うことができる。この結果、ベイヤ配列のカラーフィルタを選択することができる。
On the other hand, in the second embodiment, 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)複数の画素のそれぞれに設けられ、相対的に移動する被写体の移動速度に応じた期間内に光電変換された電気信号を出力する光電変換部と、
前記電気信号を前記複数の画素の色ごとに積算する演算部と、を備え、
互いに異なる色の光を光電変換する2つの前記画素は、前記被写体の相対的な移動方向に沿って、隙間無く配置される、撮像装置。
(2)第1色の光を光電変換する1以上の前記画素を含む第1画素領域と、前記第1色とは異なる第2色の光を光電変換する1以上の前記画素を含む第2画素領域と、前記第1色及び前記第2色とは異なる第3色の光を光電変換する1以上の前記画素を含む第3画素領域と、が前記被写体の相対的な移動方向に沿って、隙間無く配置される、(1)に記載の撮像装置。
(3)前記第1画素領域、前記第2画素領域、及び前記第3画素領域のそれぞれは、前記被写体の相対的な移動方向である第1方向に1以上の前記画素を含み、かつ前記第1方向に交差する第2方向に1以上の前記画素を含む、(2)に記載の撮像装置。
(4)前記第1画素領域、前記第2画素領域、及び前記第3画素領域は、前記第2方向に混在されずに配置され、
前記第1画素領域及び前記第2画素領域は、前記第1方向に隙間無く配置され、
前記第2画素領域及び前記第3画素領域は、前記第1方向に隙間無く配置される、(3)に記載の撮像装置。
(5)前記第1画素領域、前記第2画素領域、及び前記第3画素領域は、前記第1方向及び前記第2方向に混在されて配置され、
前記第1画素領域及び前記第2画素領域は、前記第1方向に隙間無く配置され、
前記第2画素領域及び前記第3画素領域は、前記第1方向に隙間無く配置される、(3)に記載の撮像装置。
(6)前記第1画素領域は、前記第2画素領域、及び前記第3画素領域は、ベイヤ配列で配置される、(5)に記載の撮像装置。
(7)前記画素は、光電変換する光の波長帯に対応するカラーフィルタを有し、
互いに異なる色に対応する2つの前記カラーフィルタは、前記被写体の相対的な移動方向に沿って、隙間無く配置される、(1)乃至(6)のいずれか一項に記載の撮像装置。
(8)前記第1画素領域は、前記第1色の光を透過する第1カラーフィルタを有する1以上の前記画素を有し、
前記第2画素領域は、前記第2色の光を透過する第2カラーフィルタを有する1以上の前記画素を有し、
前記第3画素領域は、前記第3色の光を透過する第3カラーフィルタを有する1以上の前記画素を有し、
前記第1カラーフィルタ、前記第2カラーフィルタ、及び前記第3カラーフィルタは、前記被写体の相対的な移動方向である第1方向に沿って、隙間無く配置される、(2)乃至(6)のいずれか一項に記載の撮像装置。
(9)前記第1カラーフィルタ、前記第2カラーフィルタ、及び前記第3カラーフィルタは、前記第1方向に交差する第2方向に混在されずに配置され、
前記第1カラーフィルタ及び前記第2カラーフィルタは、前記第1方向に隙間無く配置され、
前記第2カラーフィルタ及び前記第3カラーフィルタは、前記第1方向に隙間無く配置される、(8)に記載の撮像装置。
(10)前記第1カラーフィルタ、前記第2カラーフィルタ、及び前記第3カラーフィルタは、前記第1方向及び前記第1方向に交差する第2方向に混在されて配置され、
前記第1カラーフィルタ及び前記第2カラーフィルタは、前記第1方向に隙間無く配置され、
前記第2カラーフィルタ及び前記第3カラーフィルタは、前記第1方向に隙間無く配置される、(8)に記載の撮像装置。
(11)前記第1カラーフィルタ、前記第2カラーフィルタ、及び前記第3カラーフィルタは、ベイヤ配列で配置される、(10)に記載の撮像装置。
(12)前記複数の画素のそれぞれごとに配置され、前記電気信号をデジタル信号に変換するADC(Analog to Digital Converter)をさらに備え、
前記演算部は、前記デジタル信号を色ごとに積算する、(1)乃至(11)のいずれか一項に記載の撮像装置。
(13)前記光電変換部が配置される第1チップと、
前記第1チップと積層され、前記ADCが配置される第2チップと、をさらに備える、(12)に記載の撮像装置。
(14)前記ADCは、前記光電変換部と積層方向に重なる位置に配置される、(13)に記載の撮像装置。
(15)撮像装置と、
前記撮像装置の被写体を所定の速度で移動させる移動部と、を備え、
前記撮像装置は、
複数の画素のそれぞれに設けられ、相対的に移動する被写体の移動速度に応じた期間内に光電変換された電気信号を出力する光電変換部と、
前記電気信号を前記複数の画素の色ごとに積算する演算部と、を備え、
互いに異なる色の光を光電変換する2つの前記画素は、前記被写体の相対的な移動方向に沿って、隙間無く配置される、電子機器。
In addition, this technique can take the following structures.
(1) a photoelectric conversion unit provided in each of a plurality of pixels for outputting an electrical signal photoelectrically converted within a period corresponding to the moving speed of a relatively moving subject;
a computing unit that integrates the electrical signals for each color of the plurality of pixels;
The imaging device, wherein the two pixels photoelectrically converting light of different colors are arranged without a gap along the relative movement direction of the subject.
(2) A first pixel region including one or more pixels that photoelectrically convert light of a first color, and a second pixel region including one or more pixels that photoelectrically convert light of a second color different from the first color. a pixel region and a third pixel region including one or more pixels photoelectrically converting light of a third color different from the first color and the second color along the relative movement direction of the subject; , and the imaging device according to (1), which are arranged without gaps.
(3) Each of the first pixel region, the second pixel region, and the third pixel region includes the one or more pixels in a first direction, which is the relative moving direction of the subject, and The imaging device according to (2), including the one or more pixels in a second direction that intersects with one direction.
(4) the first pixel region, the second pixel region, and the third pixel region are arranged without being mixed in the second direction;
the first pixel region and the second pixel region are arranged without gaps in the first direction;
The imaging device according to (3), wherein the second pixel region and the third pixel region are arranged without a gap in the first direction.
(5) the first pixel region, the second pixel region, and the third pixel region are mixedly arranged in the first direction and the second direction;
the first pixel region and the second pixel region are arranged without gaps in the first direction;
The imaging device according to (3), wherein the second pixel region and the third pixel region are arranged without a gap in the first direction.
(6) The imaging device according to (5), wherein the first pixel region, the second pixel region, and the third pixel region are arranged in a Bayer array.
(7) the pixel has a color filter corresponding to a wavelength band of light to be photoelectrically converted;
The imaging device according to any one of (1) to (6), wherein the two color filters corresponding to colors different from each other are arranged without gaps along the relative movement direction of the subject.
(8) the first pixel region has one or more pixels having a first color filter that transmits light of the first color;
the second pixel region has one or more pixels having a second color filter that transmits the light of the second color;
the third pixel region has one or more pixels having a third color filter that transmits light of the third color;
(2) to (6), wherein the first color filter, the second color filter, and the third color filter are arranged without gaps along a first direction that is a relative movement direction of the subject; The imaging device according to any one of .
(9) the first color filter, the second color filter, and the third color filter are arranged without being mixed in a second direction that intersects the first direction;
the first color filter and the second color filter are arranged without gaps in the first direction;
The imaging device according to (8), wherein the second color filter and the third color filter are arranged without a gap in the first direction.
(10) the first color filter, the second color filter, and the third color filter are mixedly arranged in the first direction and in a second direction intersecting the first direction;
the first color filter and the second color filter are arranged without gaps in the first direction;
The imaging device according to (8), wherein the second color filter and the third color filter are arranged without a gap in the first direction.
(11) The imaging device according to (10), wherein the first color filter, the second color filter, and the third color filter are arranged in a Bayer array.
(12) further comprising an ADC (Analog to Digital Converter) that is arranged for each of the plurality of pixels and converts the electrical signal into a digital signal;
The imaging device according to any one of (1) to (11), wherein the calculation unit integrates the digital signals for each color.
(13) a first chip on which the photoelectric conversion unit is arranged;
The imaging device according to (12), further comprising: a second chip stacked with the first chip and on which the ADC is arranged.
(14) The imaging device according to (13), wherein the ADC is arranged at a position overlapping with the photoelectric conversion unit in the stacking direction.
(15) an imaging device;
a moving unit that moves the subject of the imaging device at a predetermined speed,
The imaging device is
a photoelectric conversion unit provided in each of the plurality of pixels for outputting an electrical signal photoelectrically converted within a period corresponding to the moving speed of a relatively moving subject;
a computing unit that integrates the electrical signals for each color of the plurality of pixels;
The electronic device, wherein the two pixels that photoelectrically convert lights of different colors are arranged without a gap along the relative movement direction of the subject.
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。 Aspects of the present disclosure are not limited to the individual embodiments described above, but 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-described contents. That is, various additions, changes, and partial deletions are possible without departing from the conceptual idea and spirit of the present disclosure derived from the content defined in the claims and equivalents thereof.
1 電子機器、100 撮像装置、201 受光チップ、202 回路チップ、222 光電変換素子、310 ADC、400 信号処理回路、410 演算回路、510 ベルトコンベア、511 被写体、P 画素、PR 画素、PG 画素、PB 画素
1
Claims (15)
前記電気信号を前記複数の画素の色ごとに積算する演算部と、を備え、
互いに異なる色の光を光電変換する2つの前記画素は、前記被写体の相対的な移動方向に沿って、隙間無く配置される、撮像装置。 a photoelectric conversion unit provided in each of the plurality of pixels for outputting an electrical signal photoelectrically converted within a period corresponding to the moving speed of a relatively moving subject;
a computing unit that integrates the electrical signals for each color of the plurality of pixels;
The imaging device, wherein the two pixels photoelectrically converting light of different colors are arranged without a gap along the relative movement direction of the subject.
前記第1画素領域及び前記第2画素領域は、前記第1方向に隙間無く配置され、
前記第2画素領域及び前記第3画素領域は、前記第1方向に隙間無く配置される、請求項3に記載の撮像装置。 the first pixel region, the second pixel region, and the third pixel region are arranged without being mixed in the second direction;
the first pixel region and the second pixel region are arranged without gaps in the first direction;
4. The imaging device according to claim 3, wherein said second pixel region and said third pixel region are arranged without a gap in said first direction.
前記第1画素領域及び前記第2画素領域は、前記第1方向に隙間無く配置され、
前記第2画素領域及び前記第3画素領域は、前記第1方向に隙間無く配置される、請求項3に記載の撮像装置。 the first pixel region, the second pixel region, and the third pixel region are mixedly arranged in the first direction and the second direction;
the first pixel region and the second pixel region are arranged without gaps in the first direction;
4. The imaging device according to claim 3, wherein said second pixel region and said third pixel region are arranged without a gap in said first direction.
互いに異なる色に対応する2つの前記カラーフィルタは、前記被写体の相対的な移動方向に沿って、隙間無く配置される、請求項1に記載の撮像装置。 The pixel has a color filter corresponding to a wavelength band of light to be photoelectrically converted,
2. The imaging device according to claim 1, wherein said two color filters corresponding to colors different from each other are arranged without a gap along the direction of relative movement of said subject.
前記第2画素領域は、前記第2色の光を透過する第2カラーフィルタを有する1以上の前記画素を有し、
前記第3画素領域は、前記第3色の光を透過する第3カラーフィルタを有する1以上の前記画素を有し、
前記第1カラーフィルタ、前記第2カラーフィルタ、及び前記第3カラーフィルタは、前記被写体の相対的な移動方向である第1方向に沿って、隙間無く配置される、請求項2に記載の撮像装置。 the first pixel region has one or more pixels having a first color filter that transmits light of the first color;
the second pixel region has one or more pixels having a second color filter that transmits the light of the second color;
the third pixel region has one or more pixels having a third color filter that transmits light of the third color;
3. The imaging according to claim 2, wherein said first color filter, said second color filter, and said third color filter are arranged without gaps along a first direction, which is a relative moving direction of said subject. Device.
前記第1カラーフィルタ及び前記第2カラーフィルタは、前記第1方向に隙間無く配置され、
前記第2カラーフィルタ及び前記第3カラーフィルタは、前記第1方向に隙間無く配置される、請求項8に記載の撮像装置。 the first color filter, the second color filter, and the third color filter are arranged without being mixed in a second direction that intersects the first direction;
the first color filter and the second color filter are arranged without gaps in the first direction;
9. The imaging device according to claim 8, wherein said second color filter and said third color filter are arranged without a gap in said first direction.
前記第1カラーフィルタ及び前記第2カラーフィルタは、前記第1方向に隙間無く配置され、
前記第2カラーフィルタ及び前記第3カラーフィルタは、前記第1方向に隙間無く配置される、請求項8に記載の撮像装置。 the first color filter, the second color filter, and the third color filter are mixedly arranged in the first direction and in a second direction intersecting the first direction;
the first color filter and the second color filter are arranged without gaps in the first direction;
9. The imaging device according to claim 8, wherein said second color filter and said third color filter are arranged without a gap in said first direction.
前記演算部は、前記デジタル信号を色ごとに積算する、請求項1に記載の撮像装置。 further comprising an ADC (Analog to Digital Converter) that is arranged for each of the plurality of pixels and converts the electrical signal into a digital signal;
2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein said calculation unit integrates said digital signals for each color.
前記第1チップと積層され、前記ADCが配置される第2チップと、をさらに備える、請求項12に記載の撮像装置。 a first chip on which the photoelectric conversion unit is arranged;
13. The imaging device according to claim 12, further comprising: a second chip stacked with the first chip and on which the ADC is arranged.
前記撮像装置の被写体を所定の速度で移動させる移動部と、を備え、
前記撮像装置は、
複数の画素のそれぞれに設けられ、相対的に移動する被写体の移動速度に応じた期間内に光電変換された電気信号を出力する光電変換部と、
前記電気信号を前記複数の画素の色ごとに積算する演算部と、を備え、
互いに異なる色の光を光電変換する2つの前記画素は、前記被写体の相対的な移動方向に沿って、隙間無く配置される、電子機器。 an imaging device;
a moving unit that moves the subject of the imaging device at a predetermined speed,
The imaging device is
a photoelectric conversion unit provided in each of the plurality of pixels for outputting an electrical signal photoelectrically converted within a period corresponding to the moving speed of a relatively moving subject;
a computing unit that integrates the electrical signals for each color of the plurality of pixels;
The electronic device, wherein the two pixels that photoelectrically convert lights of different colors are arranged without a gap along the relative movement direction of the subject.
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