JP2022181307A - Imaging device and imaging apparatus - Google Patents

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Toru Takagi
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Abstract

To materialize high quality of an image generated from a signal output from a pixel.SOLUTION: An imaging device comprises: a plurality of pixel blocks each of which has a plurality of pixels including photoelectric conversion units performing photo-electric conversion of light thereby generating electric charges and arranged in a first direction and a second direction intersecting with the first direction; and a plurality of control lines which are electrically connected to one pixel of the plurality of pixel blocks, being a part of the plurality of pixel blocks, and supply a control signal to the plurality of pixels. The plurality of pixels to which one control line of the plurality of control lines is connected, include pixels each of which has a first spectral responsivity and a second spectral responsivity different from the first spectral responsivity.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device and an imaging device.

転送制御のための1つの制御線が、同色の信号を生成する複数の画素に共通して設けられている撮像素子が知られている(例えば、特許文献1)。従来から、出力された信号から生成される画像の高品質化が望まれている。 2. Description of the Related Art An imaging device is known in which one control line for transfer control is provided in common for a plurality of pixels that generate signals of the same color (for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100003). 2. Description of the Related Art Conventionally, it has been desired to improve the quality of images generated from output signals.

特開2013-143730号公報JP 2013-143730 A

第1の態様によれば、撮像素子は、光を光電変換して電荷を生成する光電変換部を含み、第1方向および前記第1方向と交差する第2方向に設けられた複数の画素をそれぞれ有する複数の画素ブロックと、複数の前記画素ブロックのうちの一部であって複数の前記画素ブロックの中のそれぞれ1つの前記画素と電気的に接続され、複数の前記画素に制御信号を供給する複数の制御線と、を備え、複数の前記制御線のうちの1つの制御線が接続された複数の前記画素は、第1の分光感度を有する画素と、前記第1の分光感度とは異なる第2の分光感度を有する画素とを含む。 According to the first aspect, the imaging device includes a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light to generate electric charges, and includes a plurality of pixels provided in a first direction and in a second direction that intersects with the first direction. and a plurality of pixel blocks, which are part of the plurality of pixel blocks and electrically connected to each one of the pixels in the plurality of pixel blocks, to supply a control signal to the plurality of pixels. and a plurality of control lines, wherein the plurality of pixels to which one of the plurality of control lines is connected has a first spectral sensitivity, and the first spectral sensitivity is and pixels having different second spectral sensitivities.

撮像装置の構成を模式的に示す断面図である。It is a sectional view showing composition of an imaging device typically. 撮像面側から見た撮像素子の全体平面図である。FIG. 2 is an overall plan view of the imaging device viewed from the imaging surface side; 図2に示す撮像素子の一部を拡大した図である。3 is an enlarged view of a part of the imaging element shown in FIG. 2; FIG. 撮像素子の画素および読み出し回路の回路図である。2 is a circuit diagram of pixels and a readout circuit of an imaging device; FIG. 撮像素子の断面図である。It is a sectional view of an image sensor. 変形例1における撮像素子の画素および読み出し回路の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of pixels and a readout circuit of an image sensor in Modification 1; 変形例2における撮像素子の画素および読み出し回路の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of pixels and a readout circuit of an image sensor in Modification 2;

図面を参照しながら、一実施の形態の撮像装置および撮像装置が備える撮像素子について説明を行う。
図1は、実施の形態に係る撮像装置の構成を模式的に示すブロック図である。図1では、実施の形態に係る撮像装置の一例である電子カメラ1(以下、カメラ1と称する)の構成例を示す。なお、説明の都合上、図示するように、x軸、y軸、z軸からなる直交座標系を設ける。図1においては、z軸は、撮像光学系2の光軸O方向に沿って設けられ、y軸は、z軸に直交し図1の紙面上下方向に沿って設けられる。x軸は、y軸およびz軸に直交する方向に沿って設けられる。
カメラ1は、撮像光学系(結像光学系)2、撮像素子3、制御部4、メモリ5及び操作部7を備える。撮像光学系2は、焦点調節レンズ(フォーカスレンズ)を含む複数のレンズ及び絞りを有し、撮像素子3に被写体像を結像する。なお、撮像光学系2は、カメラ1から着脱可能にしてもよい。
An imaging device according to an embodiment and an imaging device included in the imaging device will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an imaging device according to an embodiment. FIG. 1 shows a configuration example of an electronic camera 1 (hereinafter referred to as camera 1), which is an example of an imaging device according to an embodiment. For convenience of explanation, an orthogonal coordinate system consisting of x-axis, y-axis and z-axis is provided as shown in the figure. In FIG. 1, the z-axis is provided along the direction of the optical axis O of the imaging optical system 2, and the y-axis is perpendicular to the z-axis and provided along the vertical direction of the paper surface of FIG. The x-axis is provided along a direction orthogonal to the y-axis and z-axis.
The camera 1 includes an imaging optical system (imaging optical system) 2 , an imaging element 3 , a control section 4 , a memory 5 and an operating section 7 . The imaging optical system 2 has a plurality of lenses including a focusing lens (focus lens) and a diaphragm, and forms a subject image on the imaging device 3 . Note that the imaging optical system 2 may be detachable from the camera 1 .

撮像素子3は、例えば、CMOSイメージセンサである。撮像素子3は、撮像光学系2を通過した光束を受光して、被写体像を撮像する。撮像素子3には、詳細を後述するように、マイクロレンズと、光電変換部とを有する複数の画素が二次元状(行方向及びそれと交差する列方向)に配置される。光電変換部は、例えばフォトダイオード(PD)によって構成される。撮像素子3は、撮像画素とAF画素(焦点検出画素)とを有する。撮像画素は、入射した光を光電変換して画像生成に用いる信号(画像信号)を出力する。AF画素は、入射した光を光電変換して焦点検出に用いる信号(焦点検出信号)を出力する。撮像素子3にて生成された信号(画像信号、焦点検出信号)は制御部4に出力される。 The imaging device 3 is, for example, a CMOS image sensor. The imaging element 3 receives the light flux that has passed through the imaging optical system 2 and captures an image of the subject. In the imaging element 3, as will be described in detail later, a plurality of pixels each having a microlens and a photoelectric conversion unit are arranged two-dimensionally (row direction and column direction intersecting therewith). The photoelectric conversion unit is composed of, for example, a photodiode (PD). The imaging device 3 has imaging pixels and AF pixels (focus detection pixels). The imaging pixels photoelectrically convert incident light and output signals (image signals) used for image generation. The AF pixel photoelectrically converts incident light and outputs a signal (focus detection signal) used for focus detection. A signal (image signal, focus detection signal) generated by the imaging element 3 is output to the control section 4 .

メモリ5は、例えば、メモリカード等の記録媒体である。メモリ5には、画像データ等が記録される。メモリ5へのデータの書き込みや、メモリ5からのデータの読み出しは、制御部4によって行われる。操作部7は、レリーズボタン、電源スイッチなどの各種設定スイッチ等を含み、それぞれの操作に応じた操作信号を制御部4へ出力する。 The memory 5 is, for example, a recording medium such as a memory card. Image data and the like are recorded in the memory 5 . Writing data to the memory 5 and reading data from the memory 5 are performed by the control unit 4 . The operation unit 7 includes various setting switches such as a release button and a power switch, and outputs operation signals to the control unit 4 according to the respective operations.

制御部4は、CPU、ROM、RAM等により構成され、制御プログラムに基づきカメラ1の各部を制御する。制御部4は、機能として画像データ生成部4aを備える。画像データ生成部4aは、撮像素子3から出力される撮像信号に各種の画像処理を行って画像データを生成する。画像処理には、例えば、階調変換処理、色補間処理、輪郭強調処理等の公知の画像処理が含まれる。 The control unit 4 includes a CPU, ROM, RAM, etc., and controls each unit of the camera 1 based on a control program. The control unit 4 has an image data generation unit 4a as a function. The image data generator 4a performs various image processing on the imaging signal output from the imaging element 3 to generate image data. Image processing includes, for example, known image processing such as tone conversion processing, color interpolation processing, edge enhancement processing, and the like.

本実施の形態のカメラ1が備える撮像素子3について詳細に説明を行う。
図2は、撮像素子3を撮像面側から、すなわち図1の+z側から見た場合の全体構成を模式的に示す図である。撮像素子3は、図2のx方向およびy方向に配列される複数の画素30を有している。図2では一部を省略して描いているが、画素30は、x方向およびy方向にそれぞれ例えば1000個以上に渡って多数配列されていても良い。
複数の画素30が配列された領域(撮像領域)の、図中の左端には水平制御部HCが設けられ、図中の上端には垂直制御部VCが設けられている。
The imaging device 3 included in the camera 1 of this embodiment will be described in detail.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the overall configuration when the imaging device 3 is viewed from the imaging plane side, that is, from the +z side in FIG. The imaging device 3 has a plurality of pixels 30 arranged in the x direction and the y direction in FIG. Although some of the pixels 30 are omitted in FIG. 2, the pixels 30 may be arranged in large numbers, for example, 1000 or more in the x direction and the y direction.
A horizontal control unit HC is provided at the left end in the drawing, and a vertical control unit VC is provided at the upper end in the drawing, of the region (imaging region) in which a plurality of pixels 30 are arranged.

撮像素子3は、複数の画素ブロックBCを有する。図2では、1つの画素ブロックBCは、破線で示した境界線BBにより囲まれる、x方向およびy方向に配列されている複数の画素30を有する。画素ブロックBCのそれぞれの中の複数の画素30は、後述するようにそれぞれの出力部が、1つの出力線に接続され、1つの読出部に接続されている。なお、画素ブロックBCのそれぞれの中の複数の画素30は、複数の出力線に接続され、複数の読出部に接続されていてもよい。 The imaging device 3 has a plurality of pixel blocks BC. In FIG. 2, one pixel block BC has a plurality of pixels 30 arranged in the x-direction and the y-direction surrounded by a boundary line BB indicated by a dashed line. A plurality of pixels 30 in each of the pixel blocks BC have their respective output sections connected to one output line and to one readout section, as will be described later. A plurality of pixels 30 in each pixel block BC may be connected to a plurality of output lines and may be connected to a plurality of readout units.

図2では、説明を容易にするために1つの画素ブロックBCに相当する部分にハッチング付している。ただし、破線で示した各境界線BBにより囲まれる各領域がそれぞれ画素ブロックBCである。
図2に示した例の場合には、x方向に4個およびy方向に4個配列される計16個の画素30が、1つの画素ブロックBCを構成している。
1つの画素ブロックBC内のx方向およびy方向の画素の配列数は、4個に限られるものではなく、6個や8個等の他の数であってもよい。x方向とy方向で配列数が異なっていても良い。
また、画素ブロックBCの外郭形状は図2に示した長方形に限られるものではなく、複数の画素30を包含する任意の形状であっても良い。この場合、境界線BBの形状は単純な直線ではなく、複数の直線が折れ曲がって接続された形状になる。
In FIG. 2, a portion corresponding to one pixel block BC is hatched for ease of explanation. However, each area surrounded by each boundary line BB indicated by a broken line is a pixel block BC.
In the example shown in FIG. 2, a total of 16 pixels 30 arranged four in the x direction and four in the y direction form one pixel block BC.
The number of pixels arranged in the x direction and the y direction in one pixel block BC is not limited to four, and may be another number such as six or eight. The number of arrays may differ between the x direction and the y direction.
Also, the contour shape of the pixel block BC is not limited to the rectangular shape shown in FIG. In this case, the shape of the boundary line BB is not a simple straight line, but a shape in which a plurality of straight lines are bent and connected.

図3は、図2に示す画素30のうち、一部の画素ブロックBC(すなわち、x方向に隣接する2つの画素ブロックBC1および画素ブロックBC2)を拡大して示す図である。図3に示したとおり、複数の画素30には、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の異なる分光特性を有する3つのカラーフィルタ(色フィルタ)のいずれかが設けられる。Rのカラーフィルタは主に赤色の波長域の光を透過し、Gのカラーフィルタは主に緑色の波長域の光を透過し、Bのカラーフィルタは主に青色の波長域の光を透過する。画素は、配置されたカラーフィルタによって異なる分光特性を有する。画素30には、赤(R)の光に感度を有する画素(以下、R画素30Rと称する)と、緑(G)の光に感度を有する画素(以下、G画素30GrまたはG画素30Gbと称する)と、青(B)の光に感度を有す画素(以下、B画素30Bと称する)とがある。これらの画素30は、いわゆるベイヤー配列で配列されている。G画素30GbはB画素30Bと同じx方向に配置されたG画素であり、G画素30GrはR画素30Rと同じx方向に配置されたG画素である。 FIG. 3 is an enlarged view of some pixel blocks BC (that is, two pixel blocks BC1 and BC2 adjacent in the x direction) of the pixels 30 shown in FIG. As shown in FIG. 3, each of the plurality of pixels 30 is provided with one of three color filters (color filters) having different spectral characteristics, for example, R (red), G (green), and B (blue). The R color filter mainly transmits light in the red wavelength range, the G color filter mainly transmits light in the green wavelength range, and the B color filter mainly transmits light in the blue wavelength range. . Pixels have different spectral characteristics depending on the color filters arranged. The pixel 30 includes a pixel sensitive to red (R) light (hereinafter referred to as R pixel 30R) and a pixel sensitive to green (G) light (hereinafter referred to as G pixel 30Gr or G pixel 30Gb). ) and pixels sensitive to blue (B) light (hereinafter referred to as B pixels 30B). These pixels 30 are arranged in a so-called Bayer arrangement. The G pixel 30Gb is a G pixel arranged in the same x direction as the B pixel 30B, and the G pixel 30Gr is a G pixel arranged in the same x direction as the R pixel 30R.

画素ブロックBC1は、ベイヤー配列で配列された、各4個のG画素30Gb1、G画素30Gr1、R画素30R1、B画素30B1を有する。画素ブロックBC2は、ベイヤー配列で配列された、各4個のG画素30Gb2、G画素30Gr2、R画素30R2、B画素30B2を有する。これらの画素30は、いずれも撮像素子3の撮像面に形成された光学像の撮像のために使用される撮像画素Gb、Gr、R、Bである。 The pixel block BC1 has four G pixels 30Gb1, G pixels 30Gr1, R pixels 30R1, and B pixels 30B1 arranged in a Bayer array. The pixel block BC2 has four G pixels 30Gb2, four G pixels 30Gr2, four R pixels 30R2, and four B pixels 30B2 arranged in a Bayer array. These pixels 30 are all imaging pixels Gb, Gr, R, and B used for imaging an optical image formed on the imaging surface of the imaging device 3 .

図2に示した垂直制御部VCからは、各画素30の後述する垂直選択トランジスタTV(図4参照)に接続されている垂直選択線VS1~VS8(総称して、垂直選択線VSとも呼ぶ)がy方向に延びている。水平制御部HCからは、各行ごとに画素30の後述する転送部として機能する転送トランジスタTX(図4参照)に接続されている水平制御線HS1~HS4(総称して、水平制御線HSとも呼ぶ)と、画素30の後述する水平選択トランジスタTH(図4参照)に接続されている水平選択線HDがx方向に延びている。 From the vertical control unit VC shown in FIG. 2, vertical selection lines VS1 to VS8 (generally referred to as vertical selection lines VS) connected to vertical selection transistors TV (see FIG. 4), which will be described later, of each pixel 30 extends in the y-direction. From the horizontal control unit HC, horizontal control lines HS1 to HS4 (generally referred to as horizontal control lines HS) are connected to transfer transistors TX (see FIG. 4) functioning as transfer units (described later) of the pixels 30 for each row. ) and a horizontal select line HD connected to a later-described horizontal select transistor TH (see FIG. 4) of the pixel 30 extends in the x direction.

図3に示したとおり、垂直選択線VS1~VS8のそれぞれは、y方向に並ぶ複数の画素30で共用され、水平選択線HDはx方向に並ぶ複数の画素30で共用されている。
本実施の形態においては、複数の水平制御線HS1~HS4のうちの1つの水平制御線が接続された複数の画素30は、第1の分光感度を有する画素30と、第1の分光感度とは異なる第2の分光感度を有する画素30とを含む。具体的には、画素ブロックBC1にて水平制御線HS1に接続される画素30の分光感度と、画素ブロックBC2にて水平制御線HS1に接続される画素30の分光感度とが異なっている。
As shown in FIG. 3, each of the vertical selection lines VS1 to VS8 is shared by multiple pixels 30 aligned in the y direction, and the horizontal selection line HD is shared by multiple pixels 30 aligned in the x direction.
In the present embodiment, the plurality of pixels 30 to which one horizontal control line out of the plurality of horizontal control lines HS1 to HS4 is connected are the pixels 30 having the first spectral sensitivity and the pixels 30 having the first spectral sensitivity. includes pixels 30 having different second spectral sensitivities. Specifically, the spectral sensitivity of the pixels 30 connected to the horizontal control line HS1 in the pixel block BC1 is different from the spectral sensitivity of the pixels 30 connected to the horizontal control line HS1 in the pixel block BC2.

図4は、図3に示した画素ブロックBC1およびBC2を構成する画素30の電気回路の概要を示す図である。なお、図4においては、図3に示す第n行と第n+1行目における画素30の電気回路を代表して示す。
図4に示すように、水平制御線HS1には、画素ブロックBC1のR画素30R1aと、画素ブロックBC2のG画素30Gr2aとが接続される。同様に、水平制御線HS2には、画素ブロックBC1のG画素30Gr1aが接続され、画素ブロックBC2のR画素30R2aが接続される。水平制御線HS3には、画素ブロックBC1のR画素30R1bが接続され、画素ブロックBC2のG画素30Gr2bが接続される。水平制御線HS4には、画素ブロックBC1のG画素30Gr1aが接続され、画素ブロックBC2のR画素30R2bが接続される。
FIG. 4 is a diagram showing an outline of an electric circuit of pixels 30 forming pixel blocks BC1 and BC2 shown in FIG. 4 representatively shows the electric circuit of the pixels 30 in the n-th row and the (n+1)-th row shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the horizontal control line HS1 is connected to the R pixel 30R1a of the pixel block BC1 and the G pixel 30Gr2a of the pixel block BC2. Similarly, the horizontal control line HS2 is connected to the G pixel 30Gr1a of the pixel block BC1 and to the R pixel 30R2a of the pixel block BC2. The horizontal control line HS3 is connected to the R pixel 30R1b of the pixel block BC1 and to the G pixel 30Gr2b of the pixel block BC2. The horizontal control line HS4 is connected to the G pixel 30Gr1a of the pixel block BC1 and to the R pixel 30R2b of the pixel block BC2.

各画素30(Gr、R)において、光電変換部であるフォトダイオードPDは入射光を光電変換して電荷を生成し、生成した電荷を一時的に蓄積する。転送トランジスタTXは、水平制御線HSよりそのゲートに送られる制御信号に基づいて、フォトダイオードPDに蓄積された電荷をフローティングディフュージョン(FD)領域FDに転送する転送部である。FD領域FDは、容量CCが形成されフォトダイオードで生成された電荷を蓄積する蓄積部である。増幅トランジスタTAは、転送された電荷によりFD領域FDに生じた電圧がそのゲートに印加されることにより、フォトダイオードPDで生成された電荷に応じた信号を出力する。 In each pixel 30 (Gr, R), the photodiode PD, which is a photoelectric conversion unit, photoelectrically converts incident light to generate charges, and temporarily accumulates the generated charges. The transfer transistor TX is a transfer unit that transfers charges accumulated in the photodiode PD to a floating diffusion (FD) region FD based on a control signal sent to its gate from the horizontal control line HS. The FD region FD is an accumulation portion in which a capacitor CC is formed and charges generated by the photodiode are accumulated. A voltage generated in the FD region FD by the transferred charges is applied to the gate of the amplification transistor TA, thereby outputting a signal corresponding to the charges generated in the photodiode PD.

増幅トランジスタTAの入力側(ドレイン)には、電源電圧VDDが印加される。リセットトランジスタTRは、FD領域FDの電荷を電源電圧VDD側に排出することで、FD領域FDの電圧を電源電圧VDDにリセットするリセット部である。各画素30の増幅トランジスタTAの出力側(ソース側)は、垂直選択トランジスタTVの入力側に接続されている。垂直選択トランジスタTVのゲートは、垂直選択線VSに接続されており、図2に示した垂直選択部VCからの制御信号により、垂直選択トランジスタTVは導通または非導通となる。 A power supply voltage VDD is applied to the input side (drain) of the amplification transistor TA. The reset transistor TR is a reset unit that resets the voltage of the FD area FD to the power supply voltage VDD by discharging the charge of the FD area FD to the power supply voltage VDD side. The output side (source side) of the amplification transistor TA of each pixel 30 is connected to the input side of the vertical selection transistor TV. A gate of the vertical selection transistor TV is connected to a vertical selection line VS, and the vertical selection transistor TV is rendered conductive or non-conductive by a control signal from the vertical selection section VC shown in FIG.

垂直選択トランジスタTVの出力側は、水平選択トランジスタTHの入力側に接続されている。水平選択トランジスタTHのゲートは、水平選択線HDに接続されており、図2に示す水平制御部HCから送られてくる制御信号により、水平選択トランジスタTHは導通または非導通となる。水平選択トランジスタTHの出力側は出力線RWに接続され、光電変換して生成された電荷に基づく信号を信号線である出力線RWへ出力する出力部である。出力線RWは、画素30の信号を読み出す読出部100に接続されている。読出部100は、例えば、画素30から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換部を有し、画素ブロックBCごとに設けられる。 The output side of the vertical selection transistor TV is connected to the input side of the horizontal selection transistor TH. A gate of the horizontal selection transistor TH is connected to a horizontal selection line HD, and the horizontal selection transistor TH is rendered conductive or non-conductive by a control signal sent from the horizontal control section HC shown in FIG. The output side of the horizontal selection transistor TH is connected to the output line RW, and serves as an output section for outputting a signal based on charges generated by photoelectric conversion to the output line RW, which is a signal line. The output line RW is connected to a readout section 100 that reads out signals of the pixels 30 . The readout unit 100 has, for example, an AD conversion unit that converts an analog signal output from the pixel 30 into a digital signal, and is provided for each pixel block BC.

本実施の形態の撮像素子3の画素30のリセット動作を含む撮像動作は、従来のCMOS型撮像素子とほぼ同様である。すなわち、撮像または焦点検出のための露光動作に先立って、リセットトランジスタTRおよび転送トランジスタTXが電源電圧VDDと導通し、FD領域FDおよびフォトダイオードPDが電源電圧VDDにリセットされる。その後、転送トランジスタTXが非導通とされ、フォトダイオードPDで撮像または焦点検出のための露光が行われる。 The imaging operation including the reset operation of the pixels 30 of the imaging device 3 of this embodiment is substantially the same as that of the conventional CMOS type imaging device. That is, prior to an exposure operation for imaging or focus detection, reset transistor TR and transfer transistor TX are brought into conduction with power supply voltage VDD, and FD region FD and photodiode PD are reset to power supply voltage VDD. After that, the transfer transistor TX is made non-conductive, and the photodiode PD is exposed for imaging or focus detection.

次に、撮像素子3の画素30からの信号の読み出しについて説明する。
垂直制御部VCは、図3、図4に示す画素ブロックBC1の第n行目のR画素30R1aに接続された垂直選択線VS1と、画素ブロックBC2の第n行目のG画素30Gr2aに接続された垂直選択線VS6とに信号を送り、R画素30R1aの垂直選択トランジスタTVと、G画素30Gr2aの垂直選択トランジスタTVとを導通させる。そして、水平制御部HCは、水平制御線HS1に制御信号を送り、R画素30R1aの転送トランジスタTXとG画素30Gr2aの転送トランジスタTXとを導通させる。そして、水平制御部HCは、水平選択線HDに信号を送り、R画素30R1aおよびG画素30Gr2aの水平選択トランジスタTHを導通させる信号を送る。
以上の制御により、画素ブロックBC1のR画素30R1aの信号(R信号)がRW1に出力され、画素ブロックBC2のG画素30Gr2aの信号(G信号)がRW6に出力される。この結果、画素ブロックBC1に接続されている読出部100はR画素30R1aの信号(R信号)を読み出すことができ、画素ブロックBC2に接続されている読出部100はG画素30Gr2aの信号(G信号)を読み出すことができる。
その後、垂直制御部VCは、垂直選択線VS1と垂直選択線VS6に、垂直選択トランジスタTVを非導通にさせる信号を送る。水平制御部HCは、水平制御線HS1に、転送トランジスタTXを非導通にさせる信号を送る。
Next, readout of signals from the pixels 30 of the image sensor 3 will be described.
The vertical control unit VC is connected to a vertical selection line VS1 connected to the n-th row R pixel 30R1a of the pixel block BC1 shown in FIGS. 3 and 4, and to the n-th row G pixel 30Gr2a of the pixel block BC2. A signal is sent to the vertical selection line VS6, thereby conducting the vertical selection transistor TV of the R pixel 30R1a and the vertical selection transistor TV of the G pixel 30Gr2a. Then, the horizontal control unit HC sends a control signal to the horizontal control line HS1 to make the transfer transistor TX of the R pixel 30R1a and the transfer transistor TX of the G pixel 30Gr2a conductive. Then, the horizontal control unit HC sends a signal to the horizontal selection line HD to turn on the horizontal selection transistors TH of the R pixel 30R1a and the G pixel 30Gr2a.
By the above control, the signal (R signal) of the R pixel 30R1a of the pixel block BC1 is output to RW1, and the signal (G signal) of the G pixel 30Gr2a of the pixel block BC2 is output to RW6. As a result, the reading unit 100 connected to the pixel block BC1 can read the signal (R signal) of the R pixel 30R1a, and the reading unit 100 connected to the pixel block BC2 can read the signal (G signal) of the G pixel 30Gr2a. ) can be read.
After that, the vertical control unit VC sends a signal to the vertical selection line VS1 and the vertical selection line VS6 to make the vertical selection transistor TV non-conductive. The horizontal control unit HC sends a signal to the horizontal control line HS1 to make the transfer transistor TX non-conductive.

垂直制御部VCは、画素ブロックBC1のG画素30Gr1aに接続された垂直選択線VS2と、画素ブロックBC2のR画素30R2aに接続された垂直選択線VS5とに信号を送り、G画素30Gr1aの垂直選択トランジスタTVと、R画素30R2aの垂直選択トランジスタTVとを導通させる。水平制御部HCは、水平制御線HS2に制御信号を送り、画素ブロックBC1のG画素30Gr1aの転送トランジスタTXと画素ブロックBC2のR画素30R2aの転送トランジスタTXとを導通させる。そして、水平制御部HCは、水平選択線HDに信号を送り、G画素30Gr1aおよびR画素30R2aの水平選択トランジスタTHを導通させる信号を送る。
以上の制御により、画素ブロックBC1のG画素30Gr1aの信号(G信号)がRW2に出力され、画素ブロックBC2のR画素30R2aの信号(R信号)がRW5に出力される。この結果、読出部100はG信号とR信号とを読み出すことができる。
その後、垂直制御部VCは、垂直選択線VS2と垂直選択線VS5に、垂直選択トランジスタTVを非導通にさせる信号を送る。水平制御部HCは、水平制御線HS2に、転送トランジスタTXを非導通にさせる信号を送る。
The vertical control unit VC sends a signal to the vertical selection line VS2 connected to the G pixel 30Gr1a of the pixel block BC1 and the vertical selection line VS5 connected to the R pixel 30R2a of the pixel block BC2 to select the G pixel 30Gr1a vertically. The transistor TV and the vertical selection transistor TV of the R pixel 30R2a are made conductive. The horizontal control unit HC sends a control signal to the horizontal control line HS2 to make the transfer transistor TX of the G pixel 30Gr1a of the pixel block BC1 and the transfer transistor TX of the R pixel 30R2a of the pixel block BC2 conductive. Then, the horizontal control unit HC sends a signal to the horizontal selection line HD to turn on the horizontal selection transistors TH of the G pixel 30Gr1a and the R pixel 30R2a.
By the above control, the signal (G signal) of the G pixel 30Gr1a of the pixel block BC1 is output to RW2, and the signal (R signal) of the R pixel 30R2a of the pixel block BC2 is output to RW5. As a result, the reading section 100 can read the G signal and the R signal.
After that, the vertical control unit VC sends a signal to the vertical selection line VS2 and the vertical selection line VS5 to make the vertical selection transistor TV non-conductive. The horizontal control section HC sends a signal to the horizontal control line HS2 to make the transfer transistor TX non-conductive.

垂直制御部VCは、画素ブロックBC1のR画素30R1bに接続された垂直選択線VS3と、画素ブロックBC2のG画素30Gr2bに接続された垂直選択線VS4とに信号を送り、R画素30R1bの垂直選択トランジスタTVと、G画素30Gr2bの垂直選択トランジスタTVとを導通させる。水平制御部HCは、水平制御線HS3に制御信号を送り、画素ブロックBC1のR画素30R1bの転送トランジスタTXと画素ブロックBC2のG画素30Gr2bの転送トランジスタTXとを導通させる。そして、水平制御部HCは、水平選択線HDに信号を送り、R画素30R1bおよびG画素30Gr2bの水平選択トランジスタTHを導通させる信号を送る。
以上の制御により、画素ブロックBC1のR画素30R1bの信号がRW3に出力され、画素ブロックBC2のG画素30Gr2bの信号がRW8に出力される。この結果、画素ブロックBC1に接続されている読出部100はR画素30R1bの信号(R信号)を読み出すことができ、画素ブロックBC2に接続されている読出部100はG画素30Gr2bの信号(G信号)を読み出すことができる。
その後、垂直制御部VCは、垂直選択線VS3との垂直選択線VS8に、垂直選択トランジスタTVを非導通にさせる信号を送る。水平制御部HCは、水平制御線HS3に、転送トランジスタTXを非導通にさせる信号を送る。
The vertical control unit VC sends a signal to the vertical selection line VS3 connected to the R pixel 30R1b of the pixel block BC1 and the vertical selection line VS4 connected to the G pixel 30Gr2b of the pixel block BC2 to select the R pixel 30R1b vertically. The transistor TV and the vertical selection transistor TV of the G pixel 30Gr2b are made conductive. The horizontal control unit HC sends a control signal to the horizontal control line HS3 to make the transfer transistor TX of the R pixel 30R1b of the pixel block BC1 and the transfer transistor TX of the G pixel 30Gr2b of the pixel block BC2 conductive. Then, the horizontal control unit HC sends a signal to the horizontal selection line HD to turn on the horizontal selection transistors TH of the R pixel 30R1b and the G pixel 30Gr2b.
By the above control, the signal of the R pixel 30R1b of the pixel block BC1 is output to RW3, and the signal of the G pixel 30Gr2b of the pixel block BC2 is output to RW8. As a result, the reading unit 100 connected to the pixel block BC1 can read the signal (R signal) of the R pixel 30R1b, and the reading unit 100 connected to the pixel block BC2 can read the signal (G signal) of the G pixel 30Gr2b. ) can be read.
After that, the vertical control unit VC sends a signal to the vertical selection line VS3 and the vertical selection line VS8 to make the vertical selection transistor TV non-conductive. The horizontal control unit HC sends a signal to the horizontal control line HS3 to make the transfer transistor TX non-conductive.

垂直制御部VCは、画素ブロックBC1のG画素30Gr1bに接続された垂直選択線VS4と、画素ブロックBC2のR画素30R2bに接続された垂直選択線VS7とに信号を送り、G画素30Gr1bの垂直選択トランジスタTVと、R画素30R2bの垂直選択トランジスタTVとを導通させる。水平制御部HCは、水平制御線HS4に制御信号を送り、画素ブロックBC1のG画素30Gr1bの転送トランジスタTXと画素ブロックBC2のR画素30R2bの転送トランジスタTXとを導通させる。そして、水平制御部HCは、水平選択線HDに信号を送り、G画素30Gr1bおよびR画素30R2bの水平選択トランジスタTHを導通させる信号を送る。
以上の制御により、画素ブロックBC1のG画素30Gr1bの信号がRW4に出力され、画素ブロックBC2のR画素30R2bの信号がRW7に出力される。この結果、画素ブロックBC1に接続されている読出部100はG画素30Gr1bの信号(G信号)を読み出すことができ、画素ブロックBC2に接続されている読出部100はR画素30R2bの信号(R信号)を読み出すことができる。
その後、垂直制御部VCは、垂直選択線VS4と垂直選択線VS7に、垂直選択トランジスタTVを非導通にさせる信号を送る。水平制御部HCは、水平制御線HS4に、転送トランジスタTXを非導通にさせる信号を送る。
The vertical control unit VC sends a signal to the vertical selection line VS4 connected to the G pixel 30Gr1b of the pixel block BC1 and to the vertical selection line VS7 connected to the R pixel 30R2b of the pixel block BC2 to select the G pixel 30Gr1b vertically. The transistor TV and the vertical selection transistor TV of the R pixel 30R2b are made conductive. The horizontal control unit HC sends a control signal to the horizontal control line HS4 to make the transfer transistor TX of the G pixel 30Gr1b of the pixel block BC1 and the transfer transistor TX of the R pixel 30R2b of the pixel block BC2 conductive. Then, the horizontal control unit HC sends a signal to the horizontal selection line HD to turn on the horizontal selection transistors TH of the G pixel 30Gr1b and the R pixel 30R2b.
By the above control, the signal of the G pixel 30Gr1b of the pixel block BC1 is output to RW4, and the signal of the R pixel 30R2b of the pixel block BC2 is output to RW7. As a result, the reading unit 100 connected to the pixel block BC1 can read the signal (G signal) of the G pixel 30Gr1b, and the reading unit 100 connected to the pixel block BC2 can read the signal (R signal) of the R pixel 30R2b. ) can be read.
After that, the vertical control unit VC sends a signal to the vertical selection line VS4 and the vertical selection line VS7 to make the vertical selection transistor TV non-conductive. The horizontal control unit HC sends a signal to the horizontal control line HS4 to make the transfer transistor TX non-conductive.

第n+1行目以降についても、上述した第n行目で行われた処理と同様の処理が行われる。その結果、第n+1行目からは、B画素30Bの信号(B信号)と、G画素30Gbの信号(G信号)とを読み出すことができる。
以上、画素ブロックBC1、BC2内の画素30の信号の読み出しについて説明したが、これは他の画素ブロックBCにおいても同様である。各画素ブロックBC内の各画素30の信号は、各画素ブロックBC内に設けられている出力線RWに出力され、読出部100により読み出される。なお、垂直選択線VSは、複数の画素ブロックBCで共有されていてよい。例えば、垂直選択線VS1~VS8は、画素ブロックBCに対してy方向に並ぶ他の画素ブロックBC内の各画素30に接続されていてもよい。
各画素ブロックBCの読出部100で読み出された信号は、不図示の出力回路を経て、撮像素子3から出力される。
For the (n+1)th and subsequent rows, the same processing as the above-described nth row is performed. As a result, the signal (B signal) of the B pixel 30B and the signal (G signal) of the G pixel 30Gb can be read from the (n+1)th row.
The reading of the signals of the pixels 30 in the pixel blocks BC1 and BC2 has been described above, but the same applies to the other pixel blocks BC. A signal of each pixel 30 in each pixel block BC is output to an output line RW provided in each pixel block BC and read by the readout section 100 . Note that the vertical selection line VS may be shared by a plurality of pixel blocks BC. For example, the vertical selection lines VS1 to VS8 may be connected to each pixel 30 in another pixel block BC aligned in the y direction with respect to the pixel block BC.
A signal read by the readout unit 100 of each pixel block BC is output from the image sensor 3 via an output circuit (not shown).

画像データ生成部4aは、撮像素子3から出力された信号を、画素30の配列に応じた順序に並び替える。この場合、画像データ生成部4aは、水平制御線HS1、水平制御線HS2、水平制御線HS3および水平制御線HS4がこの順序で導通することにより、G画素30Gr2aからのGr信号、R画素30R2aからのR信号、G画素30Gr2bからのGr信号およびR画素30R2bからのR信号の順序で出力された各信号を、第n行のx方向の画素30の配列順序に並び替える。すなわち、画像データ生成部4aは、上記の順序で出力された信号を、R画素30R2aからのR信号、G画素30Gr2aからのGr信号、R画素30R2bからのR信号、G画素30Gr2bからのGr信号の順序に並び替える。画像データ生成部4aは、第n+1行以降の画素30からの信号についても、同様にして、画素30の配列に応じた順序に並び替える。上記の処理の後、画像データ生成部4aは、撮像素子3から出力された信号に各種の画像処理を行って、画像データを生成する。 The image data generation unit 4 a rearranges the signals output from the image pickup device 3 in order according to the arrangement of the pixels 30 . In this case, the horizontal control line HS1, the horizontal control line HS2, the horizontal control line HS3, and the horizontal control line HS4 are turned on in this order, so that the image data generation unit 4a generates a Gr signal from the G pixel 30Gr2a and a Gr signal from the R pixel 30R2a. , the Gr signal from the G pixel 30Gr2b, and the R signal from the R pixel 30R2b are rearranged in the order in which the pixels 30 in the n-th row are arranged in the x direction. That is, the image data generator 4a converts the signals output in the above order into the R signal from the R pixel 30R2a, the Gr signal from the G pixel 30Gr2a, the R signal from the R pixel 30R2b, and the Gr signal from the G pixel 30Gr2b. Sort in the order of The image data generation unit 4a rearranges the signals from the pixels 30 on the n+1th row and after in the same order according to the arrangement of the pixels 30 . After the above processing, the image data generator 4a performs various image processing on the signal output from the image sensor 3 to generate image data.

図5は、本実施形態の撮像素子3の画素30部分の断面を示す図である。なお図5では、撮像素子3の全体のうち、一部の断面のみを示している。図5中に示したx方向およびz方向は、図1中に示した各方向と同じである。撮像素子3は、いわゆる裏面照射型の撮像素子である。撮像素子3は、紙面上方向から入射した光を光電変換する。撮像素子3は、第1半導体基板7と、第2半導体基板8とを備える。 FIG. 5 is a diagram showing a cross section of the pixel 30 portion of the image sensor 3 of this embodiment. Note that FIG. 5 shows only a partial cross section of the entire imaging element 3 . The x-direction and z-direction shown in FIG. 5 are the same as the directions shown in FIG. The imaging device 3 is a so-called back-illuminated imaging device. The imaging element 3 photoelectrically converts light incident from the upper direction of the paper surface. The imaging device 3 includes a first semiconductor substrate 7 and a second semiconductor substrate 8 .

上述のとおり、撮像素子3は複数の画素30を有している。1つの画素30は、第1半導体基板7に設けられた画素上部30xと、第2半導体基板8に設けられた画素下部30yとを含む。1つの画素上部30xは、1つのマイクロレンズ74、1つのカラーフィルタ73、1つのフォトダイオードPDの受光部31等が含まれる。 As described above, the imaging device 3 has multiple pixels 30 . One pixel 30 includes a pixel upper portion 30 x provided on the first semiconductor substrate 7 and a pixel lower portion 30 y provided on the second semiconductor substrate 8 . One pixel upper portion 30x includes one microlens 74, one color filter 73, one light receiving portion 31 of the photodiode PD, and the like.

第1半導体基板7は、画素上部30xに含まれるフォトダイオードPDの受光部31を含む受光層71と、転送トランジスタTX、増幅トランジスタTA等のトランジスタが形成されている配線層72とを備える。受光層71は、第1半導体基板7の配線層72とは反対側(裏面側)に配置される。受光層71には、複数の受光部31が二次元状に配置されている。 The first semiconductor substrate 7 includes a light receiving layer 71 including the light receiving portion 31 of the photodiode PD included in the pixel upper portion 30x, and a wiring layer 72 in which transistors such as the transfer transistor TX and the amplification transistor TA are formed. The light receiving layer 71 is arranged on the opposite side (rear surface side) of the first semiconductor substrate 7 to the wiring layer 72 . A plurality of light receiving portions 31 are arranged two-dimensionally in the light receiving layer 71 .

第2半導体基板8には、画素下部30yに含まれる垂直選択トランジスタTV、水平選択トランジスタTH、垂直選択線VS、水平制御線HS、読出部100および電流源CSなどが配置されている。
配線層72の表面には複数のバンプ75が配置される。第2半導体基板8の、配線層72に対向する面には、複数のバンプ75に対応する複数のバンプ76が配置される。複数のバンプ75と複数のバンプ76とは互いに接合されている。複数のバンプ75と複数のバンプ76とを介して、第1半導体基板7と第2半導体基板8とが電気的に接続されている。
Vertical selection transistors TV, horizontal selection transistors TH, vertical selection lines VS, horizontal control lines HS, a reading section 100, a current source CS, and the like, which are included in the pixel lower portion 30y, are arranged on the second semiconductor substrate 8 .
A plurality of bumps 75 are arranged on the surface of the wiring layer 72 . A plurality of bumps 76 corresponding to the plurality of bumps 75 are arranged on the surface of the second semiconductor substrate 8 facing the wiring layer 72 . The plurality of bumps 75 and the plurality of bumps 76 are bonded together. The first semiconductor substrate 7 and the second semiconductor substrate 8 are electrically connected via the plurality of bumps 75 and the plurality of bumps 76 .

なお、上述した第1半導体基板7および第2半導体基板8にそれぞれ配置される回路要素の構成は一例であって、そのうちのいくつかの構成物は、第1半導体基板7および第2半導体基板8のどちらに配置してもよい。例えば、フォトダイオードPDの受光部31を含む受光層71と、転送トランジスタTX、増幅トランジスタTA、および垂直選択トランジスタTVを第1半導体基板7に形成し、水平選択トランジスタTHと、水平制御線HSと、読出部100および電流源CSとを、第2半導体基板8に配置してもよい。 The configuration of the circuit elements respectively arranged on the first semiconductor substrate 7 and the second semiconductor substrate 8 described above is an example, and some of the components are the first semiconductor substrate 7 and the second semiconductor substrate 8. can be placed in either For example, the light receiving layer 71 including the light receiving portion 31 of the photodiode PD, the transfer transistor TX, the amplification transistor TA, and the vertical selection transistor TV are formed on the first semiconductor substrate 7, and the horizontal selection transistor TH and the horizontal control line HS are formed. , the readout section 100 and the current source CS may be arranged on the second semiconductor substrate 8 .

フォトダイオードPDの受光部31を含む受光層71と、転送トランジスタTX、増幅トランジスタTA、および垂直選択トランジスタTV、水平選択トランジスタTH、水平制御線HSを第1半導体基板7に形成し、読出部100および電流源CSを第2半導体基板8に配置してもよい。
垂直制御部VCおよび水平制御部HCは、第1半導体基板7および第2半導体基板8のどちらに配置してもよい。
また、画素30は第1半導体基板7および第2半導体基板8を有する積層構造であるものに限定されず、1つの半導体基板に上記の各構成が配置されても良い。
A light-receiving layer 71 including a light-receiving portion 31 of a photodiode PD, a transfer transistor TX, an amplification transistor TA, a vertical selection transistor TV, a horizontal selection transistor TH, and a horizontal control line HS are formed on a first semiconductor substrate 7, and a reading portion 100 is formed. and the current source CS may be arranged on the second semiconductor substrate 8 .
The vertical controller VC and the horizontal controller HC may be arranged on either the first semiconductor substrate 7 or the second semiconductor substrate 8 .
Further, the pixel 30 is not limited to the laminated structure having the first semiconductor substrate 7 and the second semiconductor substrate 8, and each of the above structures may be arranged on one semiconductor substrate.

ただし、第1半導体基板7に多くの回路要素を配置すると、第1半導体基板7に受光部31を配置する面積または体積が十分に確保できなくなるので、読出部100および電流源CSは、第2半導体基板8に配置することが好ましい。
各画素30のカラーフィルタ73には、各画素の分光感度特性に合わせたカラーフィルタが配置されている。
However, if many circuit elements are arranged on the first semiconductor substrate 7, the area or volume for arranging the light receiving section 31 on the first semiconductor substrate 7 cannot be sufficiently secured. It is preferably arranged on the semiconductor substrate 8 .
The color filter 73 of each pixel 30 is arranged with a color filter that matches the spectral sensitivity characteristic of each pixel.

以上の撮像素子の実施形態において、各画素30の配列は、必ずしもベイヤー配列に限られるものではない。また、水平制御線HSは、撮像素子3の長辺方向(x方向)ではなく短辺方向(y方向)に延びていてもよく、垂直選択線VSは、撮像素子3の短辺方向(y方向)ではなく長辺方向(x方向)に延びていてもよい。また、各画素30の信号の出力を制御する水平制御線HSおよび垂直選択線VSは、水平方向(x方向)および垂直方向(y方向)に延在するものでなくてもよい。 In the embodiments of the imaging device described above, the arrangement of the pixels 30 is not necessarily limited to the Bayer arrangement. Further, the horizontal control lines HS may extend in the short side direction (y direction) instead of the long side direction (x direction) of the imaging device 3, and the vertical selection lines VS may extend in the short side direction (y direction) of the imaging device 3. direction), but may extend in the long side direction (x direction). Further, the horizontal control line HS and the vertical selection line VS for controlling the signal output of each pixel 30 do not have to extend in the horizontal direction (x direction) and vertical direction (y direction).

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)撮像素子3は、複数の画素ブロックBCと、複数の水平制御線HSとを備える。複数の画素ブロックBCのそれぞれは、光を光電変換して電荷を生成する光電変換部であるフォトダイオードPDを含み、第1方向(x方向)および第1方向と交差する第2方向(y方向)に設けられた複数の画素30をそれぞれ有する。複数の水平制御線HSは、複数の画素ブロックBCのうちの一部であって複数の画素ブロックBCの中のそれぞれ1つの画素30と電気的に接続され、複数の画素30に制御信号を供給する。複数の水平制御線HSのうちの1つの水平制御線が接続された複数の30画素は、第1の分光感度を有する画素30と、第1の分光感度とは異なる第2の分光感度を有する画素30とを含む。
従来技術のように、転送制御のための1つの制御線が、同色の信号を生成する複数の画素に共通して設けられている場合、配線に異常がある場合に、同一行に配置された画素から所定の色の信号を出力することができなくなる。
これに対して、本実施の形態では、上述した構成を有することにより、複数の水平制御線HSのうちの何れかの水平制御線HSに異常がある場合に、同一行に配置された同色のカラーフィルタが設けられた画素30からの信号が得られず、生成される画像において特性の色が欠陥となることを防ぐことができる。また、複数の水平制御線HSのうちの何れかの水平制御線HSに異常があり、ある色の信号が得られない場合であっても、同一行に配置された他の同色のカラーフィルタが設けられた画素30からの信号を用いて補完処理を行うことができる。
According to the embodiment described above, the following effects are obtained.
(1) The imaging device 3 includes a plurality of pixel blocks BC and a plurality of horizontal control lines HS. Each of the plurality of pixel blocks BC includes a photodiode PD, which is a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light to generate electric charges, and includes a first direction (x direction) and a second direction (y direction) intersecting the first direction. ), respectively. The plurality of horizontal control lines HS are part of the plurality of pixel blocks BC, are electrically connected to each one pixel 30 in the plurality of pixel blocks BC, and supply control signals to the plurality of pixels 30. do. A plurality of 30 pixels to which one horizontal control line out of the plurality of horizontal control lines HS is connected has a pixel 30 having a first spectral sensitivity and a second spectral sensitivity different from the first spectral sensitivity. and pixels 30 .
When one control line for transfer control is provided in common for a plurality of pixels that generate signals of the same color as in the prior art, if there is an abnormality in the wiring, the lines are arranged in the same row. It becomes impossible to output a signal of a predetermined color from the pixel.
On the other hand, in the present embodiment, by having the above-described configuration, when any one of the plurality of horizontal control lines HS has an abnormality, the same-color horizontal control lines HS arranged in the same row It is possible to prevent the characteristic color from becoming a defect in the generated image because the signal from the pixel 30 provided with the color filter cannot be obtained. Further, even if there is an abnormality in any horizontal control line HS among the plurality of horizontal control lines HS and a signal of a certain color cannot be obtained, other color filters of the same color arranged in the same row are Complementary processing can be performed using signals from the provided pixels 30 .

(2)撮像素子3の画素30は、光電変換部であるフォトダイオードPDで生成された電荷を転送する転送トランジスタTXを備え、複数の水平制御線HSのうちの少なくとも1つの水平制御線は、転送トランジスタTXに接続される。この結果、従来の撮像素子の回路構成のうち水平制御線HSの接続先を変更するだけで、実施の形態の撮像素子3の回路構成を実現することができる。 (2) The pixel 30 of the imaging element 3 includes a transfer transistor TX that transfers charges generated by the photodiode PD, which is a photoelectric conversion unit, and at least one horizontal control line among the plurality of horizontal control lines HS is It is connected to the transfer transistor TX. As a result, the circuit configuration of the image sensor 3 of the embodiment can be realized only by changing the connection destination of the horizontal control line HS in the circuit configuration of the conventional image sensor.

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
(変形例1)
各画素30の電気回路は図4に示す例に限定されない。
図6は、変形例1における画素ブロックBC1およびBC2を構成する画素30の電気回路の概要を示す図である。なお、図6においても、代表して、第n行と第n+1行目の画素30の回路構成を示す。
変形例1では、撮像素子3は、蓄積部であるFD領域FDが画素ブロックBCに含まれる複数の画素30で共有される構成を有する。すなわち、画素ブロックBC1およびBC2の各画素30はフォトダイオードPDと転送トランジスタTXとを備え、各画素ブロックBC1およびBC2の各画素30はリセットトランジスタTRと増幅トランジスタTAと水平選択トランジスタTHとを共有する。
The following modifications are also within the scope of the present invention, and it is also possible to combine one or more of the modifications with the above-described embodiments.
(Modification 1)
The electric circuit of each pixel 30 is not limited to the example shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing an outline of an electric circuit of the pixels 30 forming the pixel blocks BC1 and BC2 in Modification 1. As shown in FIG. Note that FIG. 6 also shows the circuit configuration of the pixels 30 in the n-th row and the (n+1)-th row as representatives.
In Modified Example 1, the imaging device 3 has a configuration in which the FD area FD, which is an accumulation section, is shared by a plurality of pixels 30 included in the pixel block BC. That is, each pixel 30 of pixel blocks BC1 and BC2 has a photodiode PD and a transfer transistor TX, and each pixel 30 of each pixel block BC1 and BC2 shares reset transistor TR, amplification transistor TA and horizontal selection transistor TH. .

変形例1においても、実施の形態の場合と同様に、複数の水平制御線HS1~HS4のうちの1つの水平制御線が接続された複数の画素30は、第1の分光感度を有する画素30と、第1の分光感度とは異なる第2の分光感度を有する画素30とを含む。すなわち、水平制御線HS1は、画素ブロックBC1のR画素30R1aの転送トランジスタTXと、画素ブロックBC2のG画素30Gr2aの転送トランジスタTXとに接続する。水平制御線HS2は、画素ブロックBC1のG画素30Gr1aの転送トランジスタTXと、画素ブロックBC2のR画素30R2aの転送トランジスタTXとに接続する。水平制御線HS3は、画素ブロックBC1のR画素30R1bの転送トランジスタTXと、画素ブロックBC2のG画素30Gr2bの転送トランジスタTXとに接続する。水平制御線HS4には、画素ブロックBC1のG画素30Gr1aの転送トランジスタTXと、画素ブロックBC2のR画素30R2bの転送トランジスタTXとに接続する。
変形例1の撮像素子3の電気回路の構成であっても、上述した実施の形態により得られる作用効果(1)および(2)と同様の作用効果が得られる。
Also in Modification 1, as in the embodiment, the plurality of pixels 30 to which one of the plurality of horizontal control lines HS1 to HS4 is connected is the pixel 30 having the first spectral sensitivity. and a pixel 30 having a second spectral sensitivity different from the first spectral sensitivity. That is, the horizontal control line HS1 is connected to the transfer transistor TX of the R pixel 30R1a of the pixel block BC1 and the transfer transistor TX of the G pixel 30Gr2a of the pixel block BC2. The horizontal control line HS2 is connected to the transfer transistor TX of the G pixel 30Gr1a of the pixel block BC1 and the transfer transistor TX of the R pixel 30R2a of the pixel block BC2. The horizontal control line HS3 is connected to the transfer transistor TX of the R pixel 30R1b of the pixel block BC1 and the transfer transistor TX of the G pixel 30Gr2b of the pixel block BC2. The horizontal control line HS4 is connected to the transfer transistor TX of the G pixel 30Gr1a of the pixel block BC1 and the transfer transistor TX of the R pixel 30R2b of the pixel block BC2.
Even with the configuration of the electric circuit of the imaging device 3 of Modification 1, the same effects as the effects (1) and (2) obtained by the above-described embodiment can be obtained.

(変形例2)
画像データ生成部4aにて画素30から出力された信号を画素30の配列に応じた順序に並び替える例に代えて、撮像素子3が画素30からの信号を画素30の配列に応じた順序で出力してよい。図7は、変形例2の画素ブロックBC1およびBC2を構成する画素30のうち電気回路の概要を示す。図7においても、代表して、第n行と第n+1行目に配列された画素30の回路構成を示す。撮像素子3は、画素ブロックBCごとにメモリ(記憶部)101を有する。他の構成は、図4に示す画素30の電荷回路の構成と同様である。
(Modification 2)
Instead of rearranging the signals output from the pixels 30 in the image data generator 4 a in the order according to the arrangement of the pixels 30 , the image pickup device 3 rearranges the signals from the pixels 30 in the order according to the arrangement of the pixels 30 . can be output. FIG. 7 shows an outline of an electric circuit of the pixels 30 forming the pixel blocks BC1 and BC2 of Modification 2. As shown in FIG. FIG. 7 also representatively shows the circuit configuration of the pixels 30 arranged in the n-th row and the (n+1)-th row. The imaging device 3 has a memory (storage unit) 101 for each pixel block BC. Other configurations are the same as those of the charge circuit of the pixel 30 shown in FIG.

実施の形態において説明したように、画素ブロックBC2においては、G画素30Gr2aからのGr信号、R画素30R2aからのR信号、G画素30Gr2bからのGr信号およびR画素30R2bからのR信号の順序で各信号が出力される。上記の順序で出力された信号は、読出部100にてデジタル信号に変換され、順次画素ブロックBC2に設けられたメモリ101に一時的に記憶される。メモリ101からは、R画素30R2aからのR信号、G画素30Gr2aからのGr信号、R画素30R2bからのR信号、G画素30Gr2bからのGr信号の順序で各信号が出力され、制御部4の画像データ生成部4aに入力する。すなわち、実施の形態と同様に水平制御線HSを各画素30とを接続した場合であっても、撮像素子3から、画素30の配列に応じた順序で信号を出力することができる。 As described in the embodiment, in the pixel block BC2, the Gr signal from the G pixel 30Gr2a, the R signal from the R pixel 30R2a, the Gr signal from the G pixel 30Gr2b, and the R signal from the R pixel 30R2b are applied in this order. A signal is output. The signals output in the above order are converted into digital signals by the reading unit 100, and are temporarily stored in the memory 101 provided in the pixel block BC2 sequentially. Each signal is output from the memory 101 in the order of the R signal from the R pixel 30R2a, the Gr signal from the G pixel 30Gr2a, the R signal from the R pixel 30R2b, and the Gr signal from the G pixel 30Gr2b. Input to the data generator 4a. That is, even when the horizontal control line HS is connected to each pixel 30 as in the embodiment, signals can be output from the imaging device 3 in an order according to the arrangement of the pixels 30 .

(変形例3)
水平制御線HSの少なくとも1つはリセット部であるリセットトランジスタTRに接続されてよい。また、水平制御線HSの少なくとも1つは出力部である垂直選択トランジスタTVに接続されてよい。また、水平制御線HSのうち、少なくとも1つが転送トランジスタTXに接続され、少なくとも1つがリセットトランジスタTRに接続され、少なくとも1つが垂直選択トランジスタTVに接続されてもよい。上記のように水平制御線HSが接続された場合であっても、上述した実施の形態により得られる作用効果(1)と同様の作用効果が得られる。
(Modification 3)
At least one of the horizontal control lines HS may be connected to a reset transistor TR, which is a reset section. At least one of the horizontal control lines HS may be connected to the vertical selection transistor TV which is the output section. At least one of the horizontal control lines HS may be connected to the transfer transistor TX, at least one may be connected to the reset transistor TR, and at least one may be connected to the vertical selection transistor TV. Even when the horizontal control line HS is connected as described above, the same effect as the effect (1) obtained by the above-described embodiment can be obtained.

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.

1:撮像装置、
3:撮像素子、
4a:画像データ生成部、
7:第1半導体基板、
8:第2半導体基板、
30:画素、
100:読出部、
101:メモリ、
BC、BC1、BC2:画素ブロック、
HS、HS1、HS2、HS3、HS4:水平制御線
PD:フォトダイオード、
TX:転送トランジスタ、
TR:リセットトランジスタ、
TA:増幅トランジスタ
1: imaging device,
3: image sensor,
4a: image data generator,
7: first semiconductor substrate,
8: second semiconductor substrate,
30: pixel,
100: reading unit,
101: memory,
BC, BC1, BC2: pixel blocks,
HS, HS1, HS2, HS3, HS4: horizontal control line PD: photodiode,
TX: transfer transistor;
TR: reset transistor,
TA: amplification transistor

Claims (10)

光を光電変換して電荷を生成する光電変換部を含み、第1方向および前記第1方向と交差する第2方向に設けられた複数の画素をそれぞれ有する複数の画素ブロックと、
複数の前記画素ブロックのうちの一部であって複数の前記画素ブロックの中のそれぞれ1つの前記画素と電気的に接続され、複数の前記画素に制御信号を供給する複数の制御線と、を備え、
複数の前記制御線のうちの1つの制御線が接続された複数の前記画素は、第1の分光感度を有する画素と、前記第1の分光感度とは異なる第2の分光感度を有する画素とを含む、撮像素子。
a plurality of pixel blocks each having a plurality of pixels provided in a first direction and in a second direction intersecting the first direction;
a plurality of control lines that are part of the plurality of pixel blocks and are electrically connected to each one of the pixels in the plurality of pixel blocks to supply control signals to the plurality of pixels; prepared,
The plurality of pixels to which one of the plurality of control lines is connected includes pixels having a first spectral sensitivity and pixels having a second spectral sensitivity different from the first spectral sensitivity. An image sensor, including
請求項1に記載の撮像素子において、
前記光電変換部で生成された電荷を転送する転送部を備え、
複数の前記制御線のうちの少なくとも1つの制御線は、前記転送部に接続される、撮像素子。
In the imaging device according to claim 1,
A transfer unit that transfers the charge generated by the photoelectric conversion unit,
The imaging device, wherein at least one control line among the plurality of control lines is connected to the transfer section.
請求項1または請求項2に記載の撮像素子において、
前記光電変換部で生成された電荷を蓄積する蓄積部と、
前記蓄積部に蓄積された電荷をリセットするリセット部と、を備え、
複数の前記制御線のうちの少なくとも1つの制御線は、前記リセット部に接続される、撮像素子。
In the imaging device according to claim 1 or claim 2,
an accumulation unit for accumulating charges generated by the photoelectric conversion unit;
a reset unit that resets the charge accumulated in the accumulation unit;
The imaging device, wherein at least one control line among the plurality of control lines is connected to the reset section.
請求項3に記載の撮像素子において、
前記蓄積部は、前記画素ブロックに含まれる複数の画素で共有される、撮像素子。
In the imaging device according to claim 3,
The imaging device, wherein the storage section is shared by a plurality of pixels included in the pixel block.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される信号線と、
前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を前記信号線へ出力する出力部と、を備え、
複数の前記制御線のうちの少なくとも1つの制御線は、前記出力部に接続される、撮像素子。
In the imaging device according to any one of claims 1 to 4,
a signal line for outputting a signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit;
an output unit that outputs a signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit to the signal line,
The imaging device, wherein at least one control line among the plurality of control lines is connected to the output section.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の撮像素子において、
複数の前記画素から出力された信号を記憶する記憶部を備える、撮像素子。
In the imaging device according to any one of claims 1 to 5,
An imaging device, comprising a storage unit that stores signals output from the plurality of pixels.
請求項6に記載の撮像素子において、
前記記憶部は、前記画素ブロック毎に設けられる撮像素子。
In the imaging device according to claim 6,
The storage unit is an imaging element provided for each pixel block.
請求項6または請求項7に記載の撮像素子において、
前記画素は第1基板に設けられ、
前記記憶部は前記第1基板に積層された第2基板に設けられる、撮像素子。
In the imaging device according to claim 6 or claim 7,
The pixels are provided on a first substrate,
The imaging device, wherein the storage unit is provided on a second substrate laminated on the first substrate.
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記複数の画素ブロックに含まれる複数の画素の配列は、ベイヤー配列である、撮像素子。
In the imaging device according to any one of claims 1 to 8,
The imaging device, wherein the arrangement of the plurality of pixels included in the plurality of pixel blocks is a Bayer arrangement.
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子から出力された信号に基づいて画像データを生成する生成部と、を備える撮像装置。
An imaging device according to any one of claims 1 to 9;
and a generation unit that generates image data based on the signal output from the imaging device.
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