JP2024006293A - Imaging element and imaging device - Google Patents

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卓 有井
Suguru Arii
友希 平田
Yuki Hirata
元 米持
Hajime Yonemochi
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Nikon Corp
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Abstract

To provide an imaging element and an imaging device capable of performing wide dynamic range imaging.SOLUTION: In a processing circuit part of an imaging element, an exposure control part 10 of a processing block includes a signal generation part (register 300) for generating a signal which is timing reference for pixel control, and a delay circuit 306 for delaying the reference signal to output it as a timing signal. The delay circuit delays the signal using a clock on a frequency according to a delay amount within a plurality of clocks having different frequencies. The signal generation part outputs one signal within a plurality of reference signals having mutually different timing to the delay circuit. The delay circuit delays the one signal and outputs a timing signal having timing between the timing by the one signal and the timing by other signals.SELECTED DRAWING: Figure 7

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.

単位画素が行列状に2次元配置された固体撮像素子が知られている(例えば、特許文献1)。従来よりダイナミックレンジの拡大が求められている。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2011-244309号
A solid-state image sensor in which unit pixels are two-dimensionally arranged in a matrix is known (for example, Patent Document 1). Expansion of dynamic range has been required for a long time.
[Prior art documents]
[Patent document]
[Patent Document 1] Unexamined Japanese Patent Publication No. 2011-244309

本発明の第1の態様においては、撮像素子であって、画素の制御のタイミングの基準となる信号を生成する信号生成部と、基準となる信号を遅延させて、タイミングの信号として出力する遅延回路とを含む。 In a first aspect of the present invention, the image sensor includes a signal generation unit that generates a signal that serves as a reference timing for controlling pixels, and a delay unit that delays the reference signal and outputs it as a timing signal. circuit.

本発明の第2の態様においては、撮像装置であって、上記撮像素子を含む。 In a second aspect of the present invention, there is provided an imaging device including the above-mentioned imaging element.

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 Note that the above summary of the invention does not list all the features of the invention. Furthermore, subcombinations of these features may also constitute inventions.

本実施形態に係る撮像素子400の概要を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an outline of an image sensor 400 according to the present embodiment. 画素部110の具体的な構成の一例を示す。An example of a specific configuration of the pixel section 110 is shown. 画素112の回路構成の一例を示す。An example of the circuit configuration of the pixel 112 is shown. 処理回路部210のより具体的な構成の一例を示す。An example of a more specific configuration of the processing circuit section 210 is shown. 撮像素子400の配線方法の一例を説明するための模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a wiring method for an image sensor 400. FIG. 露光および読み出しのタイミングチャートを模式的に示す。A timing chart of exposure and readout is schematically shown. 露光制御部10の特に信号DLY_HITを生成する回路ブロックを示す。3 shows a circuit block of the exposure control unit 10 that specifically generates the signal DLY_HIT. 信号DLY_HITを生成するタイミングチャートを示す。A timing chart for generating the signal DLY_HIT is shown. 信号DLY_HITを生成するタイミングチャートの他の例を示す。Another example of a timing chart for generating the signal DLY_HIT is shown. 他の露光制御部12の特に信号DLY_HITを生成する回路ブロックを示す。In particular, a circuit block for generating the signal DLY_HIT of the other exposure control section 12 is shown. 露光制御部12で信号DLY_HITを生成するタイミングチャートを示す。A timing chart for generating the signal DLY_HIT by the exposure control unit 12 is shown. 実施例に係る撮像装置500の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an imaging device 500 according to an embodiment.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Furthermore, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention.

本明細書において、X軸とY軸とは互いに直交し、Z軸はXY平面に直交する。XYZ軸は右手系を構成する。Z軸と平行な方向を撮像素子400の積層方向と称する場合がある。本明細書において、「上」及び「下」の用語は、重力方向における上下方向に限定されない。これらの用語は、Z軸方向における相対的な方向を指すに過ぎない。なお、本明細書では、X軸方向の配列を「行」とし、Y軸方向の配列を「列」として説明するが、行列方向はこれに限定されない。また、Z軸方向が被写体からの光が入射する光軸方向となっている。 In this specification, the X axis and the Y axis are orthogonal to each other, and the Z axis is orthogonal to the XY plane. The XYZ axes constitute a right-handed system. The direction parallel to the Z-axis is sometimes referred to as the stacking direction of the image sensor 400. In this specification, the terms "upper" and "lower" are not limited to the vertical direction in the direction of gravity. These terms only refer to relative directions in the Z-axis direction. In this specification, the arrangement in the X-axis direction is referred to as a "row" and the arrangement in the Y-axis direction is referred to as a "column," but the matrix direction is not limited to this. Further, the Z-axis direction is the optical axis direction in which light from the subject is incident.

図1は、本実施形態に係る撮像素子400の概要を示す図である。撮像素子400は、被写体を撮像する。撮像素子400は、撮像された被写体の画像データを生成する。撮像素子400は、第1基板100および第2基板200を備える。図1に示すように、第1基板100は、第2基板200に積層されている。 FIG. 1 is a diagram showing an outline of an image sensor 400 according to this embodiment. The image sensor 400 images a subject. The image sensor 400 generates image data of a photographed subject. The image sensor 400 includes a first substrate 100 and a second substrate 200. As shown in FIG. 1, the first substrate 100 is stacked on the second substrate 200.

第1基板100は、画素部110を有する。画素部110は、入射された光に基づく画素信号を出力する。なお、第1基板100を画素チップと呼ぶことがある。 The first substrate 100 has a pixel section 110. The pixel unit 110 outputs a pixel signal based on the incident light. Note that the first substrate 100 may be referred to as a pixel chip.

第2基板200は、処理回路部210および周辺回路部230を有する。なお、第2基板200を信号処理チップと呼ぶことがある。 The second substrate 200 has a processing circuit section 210 and a peripheral circuit section 230. Note that the second substrate 200 may be referred to as a signal processing chip.

処理回路部210は、第1基板100から出力された画素信号が入力される。処理回路部210は、入力された画素信号を処理する。例えば、処理回路部210は、アナログ信号をデジタル信号に変換する処理を行う。具体的には、処理回路部210は、入力された画素信号をデジタル信号に変換する処理を行う。処理回路部210は他の信号処理を行ってもよい。 The processing circuit unit 210 receives pixel signals output from the first substrate 100. The processing circuit unit 210 processes input pixel signals. For example, the processing circuit unit 210 performs a process of converting an analog signal into a digital signal. Specifically, the processing circuit unit 210 performs a process of converting an input pixel signal into a digital signal. The processing circuit section 210 may perform other signal processing.

本例の処理回路部210は、第2基板200において、画素部110と対向する位置に配置されている。すなわち、処理回路部210は光軸方向について少なくとも部分的に画素部110と重なるように配される。処理回路部210は、画素部110の駆動を制御するための制御信号を画素部110に出力してもよい。 The processing circuit section 210 in this example is arranged on the second substrate 200 at a position facing the pixel section 110. That is, the processing circuit section 210 is arranged so as to at least partially overlap the pixel section 110 in the optical axis direction. The processing circuit section 210 may output a control signal to the pixel section 110 to control driving of the pixel section 110.

周辺回路部230は、処理回路部210の駆動を制御する。周辺回路部230は、第2基板200において、処理回路部210の周辺に配置されている。また、周辺回路部230は、第1基板100と電気的に接続され、画素部110の駆動を制御してもよい。 The peripheral circuit section 230 controls driving of the processing circuit section 210. The peripheral circuit section 230 is arranged around the processing circuit section 210 on the second substrate 200 . Further, the peripheral circuit section 230 may be electrically connected to the first substrate 100 to control driving of the pixel section 110.

撮像素子400は、第1基板100および第2基板200に加えて、第2基板200に積層された第3基板を有してもよい。例えば、第3基板はメモリチップであって、第2基板200が出力した信号に応じた画像処理を行う。また、撮像素子400の構造は、裏面照射型であっても、表面照射型であってもよい。以下、裏面照射型の例で説明する。 In addition to the first substrate 100 and the second substrate 200, the image sensor 400 may include a third substrate laminated on the second substrate 200. For example, the third substrate is a memory chip, and performs image processing according to the signal output by the second substrate 200. Further, the structure of the image sensor 400 may be a back-illuminated type or a front-illuminated type. An example of a back-illuminated type will be explained below.

図2は、画素部110の具体的な構成の一例を示す。本例では、画素部110と、画素部110に設けられた画素ブロック120の拡大図を示している。 FIG. 2 shows an example of a specific configuration of the pixel section 110. In this example, an enlarged view of a pixel section 110 and a pixel block 120 provided in the pixel section 110 is shown.

画素部110は、行方向および列方向に沿って並んで配置された複数の画素ブロック120を有する。本例の画素部110は、M×N個(M,Nは、自然数)の画素ブロック120を有する。本例では、MがNと等しい場合を図示しているが、MとNは異なっていてもよい。 The pixel section 110 has a plurality of pixel blocks 120 arranged in line along the row and column directions. The pixel section 110 of this example has M×N pixel blocks 120 (M and N are natural numbers). Although this example shows a case where M is equal to N, M and N may be different.

画素ブロック120は、少なくとも1つの画素112を有する。本例の画素ブロック120は、m×n個(m,nは、自然数)の画素112を有する。例えば、画素ブロック120は、16×16個の画素112を有する。画素ブロック120に対応する画素112の個数はこれに限定されない。本例では、mがnと等しい場合を図示しているが、mはnと異なっていてもよい。画素ブロック120は、行方向において共通の制御線に接続された複数の画素112を有する。例えば、画素ブロック120のそれぞれの画素112は、同一の露光時間に設定されるように共通の制御線に接続されている。一例において、行方向に並ぶn個の画素112が共通の制御線によって接続される。 Pixel block 120 has at least one pixel 112. The pixel block 120 in this example has m×n pixels 112 (m and n are natural numbers). For example, pixel block 120 has 16×16 pixels 112. The number of pixels 112 corresponding to the pixel block 120 is not limited to this. In this example, a case where m is equal to n is illustrated, but m may be different from n. The pixel block 120 has a plurality of pixels 112 connected to a common control line in the row direction. For example, each pixel 112 of the pixel block 120 is connected to a common control line so as to be set to the same exposure time. In one example, n pixels 112 arranged in a row are connected by a common control line.

一方、複数の画素ブロック120同士では、それぞれ異なる露光時間に設定されてよい。即ち、画素ブロック120のそれぞれの画素112は同一の露光時間であるが、他の画素ブロック120では異なる露光時間に設定されてよい。例えば、画素ブロック120の画素112が行方向に共通の制御線で接続されている場合に、他の画素ブロック120の画素112が異なる制御線で共通に接続される。 On the other hand, different exposure times may be set for the plurality of pixel blocks 120. That is, each pixel 112 of the pixel block 120 has the same exposure time, but other pixel blocks 120 may be set to different exposure times. For example, when pixels 112 of a pixel block 120 are connected in the row direction by a common control line, pixels 112 of other pixel blocks 120 are commonly connected by different control lines.

画素ブロック120は、後述する処理ブロック220に対応して配置される。本実施形態では、1つの処理ブロック220に対して、1つの画素ブロック120が配置されている。 Pixel blocks 120 are arranged corresponding to processing blocks 220, which will be described later. In this embodiment, one pixel block 120 is arranged for one processing block 220.

画素112は、光を電荷に変換する光電変換機能を有する。画素112は、光電変換された電荷を蓄積する。m個の画素112は、列方向に沿って並んで配置され、共通の信号線122に接続されている。そして、m個の画素112は、画素ブロック120において、行方向にn列並んで配列されている。 The pixel 112 has a photoelectric conversion function that converts light into charge. The pixel 112 accumulates photoelectrically converted charges. The m pixels 112 are arranged side by side along the column direction and connected to a common signal line 122. The m pixels 112 are arranged in n columns in the row direction in the pixel block 120.

換言すれば、画素ブロック120は、共通の制御線および/または信号線で接続された複数の画素112のあつまりである。また、画素ブロック120は、同一の露光時間が設定される複数の画素112の回路の最小単位であるともいえる。 In other words, the pixel block 120 is a collection of a plurality of pixels 112 connected by a common control line and/or signal line. Furthermore, it can be said that the pixel block 120 is the minimum unit of a circuit of a plurality of pixels 112 to which the same exposure time is set.

図3は、画素112の回路構成の一例を示す。画素112は、光電変換部104と、転送部123と、排出部124と、リセット部126と、画素出力部127とを備える。画素出力部127は、増幅部128および選択部129を有する。本例では、転送部123、排出部124、リセット部126、増幅部128および選択部129は、Nチャンネル型FETとして説明するが、トランジスタの種類はこれに限られない。 FIG. 3 shows an example of the circuit configuration of the pixel 112. The pixel 112 includes a photoelectric conversion section 104, a transfer section 123, an ejection section 124, a reset section 126, and a pixel output section 127. The pixel output section 127 includes an amplification section 128 and a selection section 129. In this example, the transfer section 123, the discharge section 124, the reset section 126, the amplification section 128, and the selection section 129 are described as N-channel FETs, but the types of transistors are not limited to this.

光電変換部104は、光を電荷に変換する光電変換機能を有する。光電変換部104は、光電変換された電荷を蓄積する。光電変換部104は、例えば、フォトダイオードである。 The photoelectric conversion unit 104 has a photoelectric conversion function of converting light into charges. The photoelectric conversion unit 104 accumulates photoelectrically converted charges. The photoelectric conversion unit 104 is, for example, a photodiode.

転送部123は、光電変換部104に蓄積された電荷を蓄積部125に転送する。転送部123は、光電変換部104の電荷を転送するトランスファーゲートの一例である。換言すれば、転送部123をゲートとし、光電変換部104をソースとし、蓄積部125をドレインとして、これらがいわゆる転送トランジスタを構成している。 The transfer unit 123 transfers the charges accumulated in the photoelectric conversion unit 104 to the accumulation unit 125. The transfer unit 123 is an example of a transfer gate that transfers the charge of the photoelectric conversion unit 104. In other words, the transfer section 123 serves as a gate, the photoelectric conversion section 104 serves as a source, and the storage section 125 serves as a drain, which constitute a so-called transfer transistor.

排出部124は、光電変換部104に蓄積された電荷を電源電圧VDDが供給される電源配線に排出する。なお、本例では、排出部124は、光電変換部104の電荷を電源電圧VDDが供給される電源配線に排出するとして説明したが、電源電圧VDDとは異なる電源電圧が供給される電源配線に排出してもよい。 The discharge unit 124 discharges the charges accumulated in the photoelectric conversion unit 104 to the power supply wiring to which the power supply voltage VDD is supplied. In this example, the discharge unit 124 has been described as discharging the charge of the photoelectric conversion unit 104 to the power supply wiring to which the power supply voltage VDD is supplied, but the discharge unit 124 discharges the charge from the photoelectric conversion unit 104 to the power supply wiring to which a power supply voltage different from the power supply voltage VDD is supplied. May be discharged.

蓄積部125は、転送部123により光電変換部104からの電荷が転送される。蓄積部125は、フローティングディフュージョン(FD)の一例である。 The charge from the photoelectric conversion unit 104 is transferred to the storage unit 125 by the transfer unit 123 . The storage unit 125 is an example of a floating diffusion (FD).

リセット部126は、蓄積部125の電荷を所定の電源電圧VDDが供給される電源配線に排出する。 The reset unit 126 discharges the charge in the storage unit 125 to a power supply wiring to which a predetermined power supply voltage VDD is supplied.

画素出力部127は、蓄積部125の電位に基づく信号を信号線122に出力する。画素出力部127は、増幅部128および選択部129を有する。増幅部128は、ゲート端子が蓄積部125に接続され、ドレイン端子が電源電圧VDDの供給される電源配線に接続され、ソース端子が選択部129のドレイン端子に接続される。 The pixel output section 127 outputs a signal based on the potential of the storage section 125 to the signal line 122. The pixel output section 127 includes an amplification section 128 and a selection section 129. The amplifier section 128 has a gate terminal connected to the storage section 125 , a drain terminal connected to a power supply wiring to which power supply voltage VDD is supplied, and a source terminal connected to the drain terminal of the selection section 129 .

選択部129は、画素112と信号線122の間の電気的な接続を制御する。選択部129により画素112と信号線122が電気的に接続されると、画素112から信号線122に画素信号が出力される。選択部129のソース端子は負荷電流源121に接続されている。 The selection unit 129 controls the electrical connection between the pixel 112 and the signal line 122. When the pixel 112 and the signal line 122 are electrically connected by the selection unit 129, a pixel signal is output from the pixel 112 to the signal line 122. A source terminal of the selection section 129 is connected to the load current source 121.

負荷電流源121は、信号線122に電流を供給する。負荷電流源121は、第1基板100に設けられてもよいし、第2基板200に設けられてもよい。 Load current source 121 supplies current to signal line 122 . The load current source 121 may be provided on the first substrate 100 or the second substrate 200.

以降、光電変換部104に蓄積された電荷、蓄積部125に転送された電荷および蓄積部125の電位に基づく信号のいずれか、または、これらを総称して、画素信号と称する場合がある。 Hereinafter, any one of the charges accumulated in the photoelectric conversion unit 104, the charges transferred to the accumulation unit 125, and the signal based on the potential of the accumulation unit 125, or these may be collectively referred to as a pixel signal.

付言すれば、画素112は少なくとも1つの光電変換部104と、当該少なくとも1つの光電変換部104からの画像信号を信号線122に読み出す読出部としての画素出力部127等と、を備えている。画素112は、画像を構成する画素信号を信号線122に出力する回路の最小単位であるともいえる。 In addition, the pixel 112 includes at least one photoelectric conversion section 104 and a pixel output section 127 serving as a readout section that reads out an image signal from the at least one photoelectric conversion section 104 onto the signal line 122. The pixel 112 can also be said to be the minimum unit of a circuit that outputs pixel signals constituting an image to the signal line 122.

図4は、処理回路部210のより具体的な構成の一例を示す。本例では、処理回路部210と、処理回路部210に設けられた処理ブロック220の拡大図を示している。 FIG. 4 shows an example of a more specific configuration of the processing circuit section 210. In this example, an enlarged view of a processing circuit section 210 and a processing block 220 provided in the processing circuit section 210 is shown.

処理回路部210は、行方向および列方向に沿って並んで配置された処理ブロック220を有する。本例の処理回路部210は、M×N個の処理ブロック220を有する。 The processing circuit section 210 has processing blocks 220 arranged in parallel along the row and column directions. The processing circuit section 210 of this example has M×N processing blocks 220.

本実施形態において、処理ブロック220と画素ブロック120は光軸方向から見て重なった位置に配される。この場合に、処理ブロック220と画素ブロック120の面積は隣接するブロック間のマージンを含めて略同一であってよい。 In this embodiment, the processing block 220 and the pixel block 120 are arranged at overlapping positions when viewed from the optical axis direction. In this case, the processing block 220 and the pixel block 120 may have approximately the same area including the margin between adjacent blocks.

処理ブロック220は、電気的に接続された画素ブロック120の駆動を制御する。処理ブロック220と画素ブロック120とが電気的に接続されていることを、対応する、と呼ぶ場合がある。本実施形態では、互いに重なった位置に配された処理ブロック220と画素ブロック120とが接続されている。しかしながら、重なった位置に配された処理ブロック220と画素ブロック120とが接続されることに代えて、互いに重ならない位置に配された処理ブロック220と画素ブロック120とが接続されてもよい。 The processing block 220 controls the driving of the pixel blocks 120 to which it is electrically connected. The fact that the processing block 220 and the pixel block 120 are electrically connected is sometimes called "corresponding". In this embodiment, the processing block 220 and the pixel block 120, which are arranged in overlapping positions, are connected. However, instead of connecting the processing block 220 and the pixel block 120 arranged in overlapping positions, the processing block 220 and the pixel block 120 arranged in non-overlapping positions may be connected.

例えば、処理ブロック220は、対応する画素ブロック120の露光時間を制御する。また、処理ブロック220は、ADコンバータ42等の処理回路を有し、対応する画素ブロック120が出力した信号を処理する。一例において、処理ブロック220は、対応する画素ブロック120から出力されたアナログの画素信号をデジタル信号に変換する。本例の処理ブロック220は、露光制御部10と、画素駆動部20と、接合部30と、信号変換部40と、信号出力部50とを備える。 For example, processing block 220 controls the exposure time of the corresponding pixel block 120. Furthermore, the processing block 220 includes a processing circuit such as an AD converter 42, and processes the signal output from the corresponding pixel block 120. In one example, processing block 220 converts an analog pixel signal output from a corresponding pixel block 120 into a digital signal. The processing block 220 in this example includes an exposure control section 10, a pixel drive section 20, a joining section 30, a signal conversion section 40, and a signal output section 50.

露光制御部10は、複数の画素112の露光を制御する。露光制御部10は、画素112の露光時間を制御するための信号を生成する。一例において、露光制御部10は、露光の開始タイミングまたは終了タイミングの少なくとも1つを調整して、画素ブロック120毎の露光時間を制御する。 The exposure control unit 10 controls exposure of the plurality of pixels 112. The exposure control unit 10 generates a signal for controlling the exposure time of the pixel 112. In one example, the exposure control unit 10 controls the exposure time for each pixel block 120 by adjusting at least one of the start timing and end timing of exposure.

画素駆動部20は、複数の画素112と電気的に接続される。画素駆動部20は、露光制御部10からの信号に基づき、複数の画素112から、任意の画素112を選択して駆動する。撮像素子400は、入射光の強度に応じて、画素ブロック120毎に露光時間の設定が可能であるため、ダイナミックレンジを拡大することができる。 The pixel driving section 20 is electrically connected to the plurality of pixels 112. The pixel drive section 20 selects and drives an arbitrary pixel 112 from the plurality of pixels 112 based on a signal from the exposure control section 10 . Since the image sensor 400 can set the exposure time for each pixel block 120 according to the intensity of incident light, the dynamic range can be expanded.

接合部30は、第1基板100と第2基板200とを接合する。接合部30は、第1基板100から入力された画素信号を信号変換部40に入力する。接合部30は、行方向に配置されたn個の画素112に対応して設けられ、信号変換部40に画素信号を列毎に入力する。 The joining portion 30 joins the first substrate 100 and the second substrate 200. The junction section 30 inputs the pixel signal input from the first substrate 100 to the signal conversion section 40 . The junction section 30 is provided corresponding to the n pixels 112 arranged in the row direction, and inputs pixel signals to the signal conversion section 40 for each column.

信号変換部40は、画素部110が出力したアナログ信号をデジタル変換する。本例の信号変換部40は、アナログの画素信号をデジタル信号に変換する。信号変換部40は、列方向に配列されたm個の画素112からのアナログ信号を順次デジタル変換する。信号変換部40は、行方向に並んだn個のADコンバータ42を有する。ADコンバータ42のそれぞれは、対応する画素ブロック120の対応する列の画素112からのアナログ信号を並列にデジタル変換する。これは、一つの画素ブロック120に対していわゆるカラムADC方式であるともいえる。 The signal converter 40 converts the analog signal output from the pixel unit 110 into a digital signal. The signal converter 40 of this example converts an analog pixel signal into a digital signal. The signal converter 40 sequentially converts analog signals from the m pixels 112 arranged in the column direction into digital signals. The signal converter 40 includes n AD converters 42 arranged in the row direction. Each of the AD converters 42 converts analog signals from the pixels 112 in the corresponding column of the corresponding pixel block 120 into digital signals in parallel. This can be said to be a so-called column ADC method for one pixel block 120.

信号出力部50は、信号変換部40からデジタル信号を受信する。一例において、信号出力部50は、デジタル信号を一時的に記憶する。信号出力部50は、デジタル信号を記憶するためのラッチ回路を有してよい。 The signal output section 50 receives the digital signal from the signal conversion section 40. In one example, the signal output unit 50 temporarily stores the digital signal. The signal output section 50 may include a latch circuit for storing digital signals.

なお、1つの画素ブロック120に対して1つの処理ブロック220を設けることに代えて、N個(Nは2以上の自然数)の画素ブロック120に対して1つの処理ブロック220を設けてもよい。1つの処理ブロックに対応したN個の画素ブロック120を画素ブロック群と称することがある。例えば、列方向に沿って並んで配置された2つの画素ブロック120を1つの画素ブロック群として、1つの処理ブロック220を設けてもよい。この場合、処理ブロック220は、画素ブロック120毎に露光時間を制御してもよい。 Note that instead of providing one processing block 220 for one pixel block 120, one processing block 220 may be provided for N pixel blocks 120 (N is a natural number of 2 or more). N pixel blocks 120 corresponding to one processing block may be referred to as a pixel block group. For example, one processing block 220 may be provided with two pixel blocks 120 arranged side by side along the column direction as one pixel block group. In this case, the processing block 220 may control the exposure time for each pixel block 120.

付言すれば、処理ブロック220は、少なくとも1つの画素ブロック120に電気的に接続され、当該少なくとも1つの画素ブロック120の画素信号を処理する回路の最小単位であるともいえる。また、処理回路部210は、処理ブロック220の群で構成されているともいえる。 In addition, the processing block 220 can be said to be the minimum unit of a circuit that is electrically connected to at least one pixel block 120 and processes a pixel signal of the at least one pixel block 120. Furthermore, it can be said that the processing circuit section 210 is composed of a group of processing blocks 220.

図5は、撮像素子400の配線方法の一例を説明するための模式的な断面図である。図5において、複数の信号線(例えばビット数に対応する互いに並行する信号線)を1本の信号線で代表して示している場合がある。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a wiring method for the image sensor 400. In FIG. 5, a plurality of signal lines (for example, mutually parallel signal lines corresponding to the number of bits) may be represented by one signal line.

周辺回路部230は、処理ブロック220のそれぞれを個別に制御するための信号を供給するブロック制御部240と、処理回路部210に共通した制御の信号を供給する共通制御部250とを有する。ブロック制御部240は信号線242によりそれぞれの処理ブロック220の露光制御部10に接続される。共通制御部250は信号線252によりそれぞれの処理ブロック220の露光制御部10に接続されるとともに、信号線254により信号変換部40に接続される。 The peripheral circuit section 230 includes a block control section 240 that supplies signals for individually controlling each of the processing blocks 220, and a common control section 250 that supplies common control signals to the processing circuit section 210. The block control section 240 is connected to the exposure control section 10 of each processing block 220 by a signal line 242. The common control section 250 is connected to the exposure control section 10 of each processing block 220 through a signal line 252 and to the signal conversion section 40 through a signal line 254.

画素駆動部20は、信号線141でリセット部126のゲート端子に接続される。信号線142は転送部123のゲート端子に接続される。信号線143は排出部124のゲート端子に接続される。信号線144は選択部129のゲート端子に接続される。 The pixel driving section 20 is connected to the gate terminal of the reset section 126 through a signal line 141. The signal line 142 is connected to the gate terminal of the transfer section 123. The signal line 143 is connected to the gate terminal of the discharge section 124. The signal line 144 is connected to the gate terminal of the selection section 129.

接合部30からの信号線130は電源電圧を供給しており、信号線132はグランドである。信号線122には上記の通り画素信号が読み出される。 A signal line 130 from the junction 30 supplies the power supply voltage, and a signal line 132 is the ground. Pixel signals are read out to the signal line 122 as described above.

複数のバンプ152は、第1基板100および第2基板200が互いに接合する接合面に設けられる。第1基板100のバンプ152は、第2基板200のバンプ152と位置合わせされている。対向する複数のバンプ152は、第1基板100および第2基板200の加圧処理等により接合されて、電気的に接続される。 The plurality of bumps 152 are provided on the bonding surface where the first substrate 100 and the second substrate 200 are bonded to each other. The bumps 152 on the first substrate 100 are aligned with the bumps 152 on the second substrate 200. The plurality of bumps 152 facing each other are joined together by applying pressure to the first substrate 100 and the second substrate 200, and are electrically connected.

図6は、露光および読み出しのタイミングチャートを模式的に示す。図6においてはフレーム(n)に関する信号以外の信号は省略している。 FIG. 6 schematically shows a timing chart of exposure and readout. In FIG. 6, signals other than those related to frame (n) are omitted.

図6の例において、1フレームの時間は固定されており、例えば1msである。図6ではフレームの区切りの説明のためFRMのタイミングも図示した。フレーム(n)の開始時刻をT0とする。 In the example of FIG. 6, the time of one frame is fixed, for example, 1 ms. In FIG. 6, the FRM timing is also illustrated to explain the frame division. Let T0 be the start time of frame (n).

露光時間は排出制御信号φTX2で制御される。まず時刻T1において排出制御信号φTX2を生成するタイミングを示す信号DLY_HITが生成される。信号DLY_HITの生成については後述する。 The exposure time is controlled by the emission control signal φTX2. First, at time T1, a signal DLY_HIT indicating the timing of generating the emission control signal φTX2 is generated. Generation of the signal DLY_HIT will be described later.

信号DLY_HITがオンになってからカウンタRST_CNTに基づいて画素ブロック120内のn行の排出制御信号φTX2<n>が順次オンになる。その後にオフになる立下り時から露光が開始する(<0>行の画素について時刻T2)。 After the signal DLY_HIT is turned on, the discharge control signals φTX2<n> of n rows in the pixel block 120 are sequentially turned on based on the counter RST_CNT. Exposure starts at the falling edge after which it turns off (time T2 for the <0> row pixels).

次にカウンタRST_CNTに基づいて、転送制御信号φTX1が順次オンになる。その後にオフになる立下り時で露光が終了する(<0>行の画素について時刻T4)。これにより、光電変換部104に蓄積された電荷が蓄積部125に転送されて、画素信号として信号線122に読み出される。 Next, the transfer control signal φTX1 is sequentially turned on based on the counter RST_CNT. Exposure ends at the falling edge when the light is then turned off (time T4 for the pixels in the <0> row). Thereby, the charges accumulated in the photoelectric conversion section 104 are transferred to the accumulation section 125 and read out to the signal line 122 as a pixel signal.

付言すれば、<0>行の画素については時刻T2からT4が露光時間となる。なお、1フレームよりも長い露光時間の場合には、転送制御信号φTX1および選択制御信号φSEL<n>をスキップする。また、図6の例においては、リセット制御信号φRSTが排出制御信号φTX2とが同じタイミングになっているが、必ずしも同じタイミングでなくてもよい。同様に、図6の例においては、選択制御信号φSEL<n>が転送制御信号φTX1とが同じタイミングになっているが、必ずしも同じタイミングでなくてもよい。 In addition, for the pixels in the <0> row, the exposure time is from time T2 to T4. Note that when the exposure time is longer than one frame, the transfer control signal φTX1 and the selection control signal φSEL<n> are skipped. Further, in the example of FIG. 6, the reset control signal φRST and the discharge control signal φTX2 are at the same timing, but they do not necessarily have to be at the same timing. Similarly, in the example of FIG. 6, the selection control signal φSEL<n> and the transfer control signal φTX1 are at the same timing, but they do not necessarily have to be at the same timing.

図6の例によれば、信号DLY_HITを処理ブロック220毎に生成することで、処理ブロック220に対応する画素ブロック120毎に露光開始の時間を制御することができる。一方、転送および読み出しのタイミングは処理回路部210で共通となっている。 According to the example of FIG. 6, by generating the signal DLY_HIT for each processing block 220, the exposure start time can be controlled for each pixel block 120 corresponding to the processing block 220. On the other hand, the timing of transfer and readout is common in the processing circuit section 210.

図7は、露光制御部10の特に信号DLY_HITを生成する回路ブロックを示す。露光制御部10は、レジスタ300、トリガ選択回路302、クロック選択回路304、遅延回路306、カウンタ308を有する。 FIG. 7 shows a circuit block of the exposure control section 10, particularly for generating the signal DLY_HIT. The exposure control section 10 includes a register 300, a trigger selection circuit 302, a clock selection circuit 304, a delay circuit 306, and a counter 308.

図8は、信号DLY_HITを生成するタイミングチャートを示す。図8においてはフレーム(n)に関する信号以外の信号は省略している。 FIG. 8 shows a timing chart for generating the signal DLY_HIT. In FIG. 8, signals other than those related to frame (n) are omitted.

レジスタ300は、フレーム(n)が開始する前、すなわちフレーム(n-1)の時間内に、ブロック制御部240からクロックREG_CLKに同期してこの処理ブロック220の露光に関するデータREG_DATを供給される。データREG_DATには、信号DLY_HITを発生させる時刻T1の情報が含まれる。 The register 300 is supplied with data REG_DAT regarding exposure of the processing block 220 in synchronization with the clock REG_CLK from the block control unit 240 before the start of frame (n), that is, within the time of frame (n-1). Data REG_DAT includes information on time T1 at which signal DLY_HIT is generated.

トリガ選択回路302には、共通制御部250から信号TRG_SIGが入力される。信号TRG_SIGは、1/1フレーム、1/2フレーム、1/4フレームなど、フレーム開始時刻T0から、予め定められた互いに異なるタイミングで発生する信号である。トリガ選択回路302には、例えば1/(2n)フレーム(nは1から8の自然数)の、8種類の信号TRG_SIG#1から#8が入力される。 A signal TRG_SIG is input to the trigger selection circuit 302 from the common control section 250. The signal TRG_SIG is a signal generated at different predetermined timings from frame start time T0, such as 1/1 frame, 1/2 frame, and 1/4 frame. Eight types of signals TRG_SIG#1 to #8 of, for example, 1/(2n) frames (n is a natural number from 1 to 8) are input to the trigger selection circuit 302.

クロック選択回路304には、共通制御部250からクロックGLB_CLKが入力される。本例において、クロックGLB_CLKは複数のブロック制御部240に対して共通である。さらに、本例においてクロックGLB_CLKは他の回路の一例としてのADコンバータ42と共用される。ADコンバータ42は例えばシングルスロープ方式であってよい。クロック選択回路304には、ADコンバータ42のビット数に対応した種類のクロックGLB_CLK#1から#12が入力される。クロックGLB_CLK#1から#12は、上記の各信号TRG_SIG間の時間に比べて、十分に周波数が高い。ここで、下位ビットに対応するクロックGLB_CLKの方が周波数が高く、例えば2倍になっている。 The clock GLB_CLK is input to the clock selection circuit 304 from the common control unit 250 . In this example, the clock GLB_CLK is common to the plurality of block control units 240. Furthermore, in this example, the clock GLB_CLK is shared with the AD converter 42 as an example of another circuit. The AD converter 42 may be of a single slope type, for example. Clock selection circuit 304 receives clocks GLB_CLK #1 to #12 of types corresponding to the number of bits of AD converter 42 . The clocks GLB_CLK #1 to #12 have a sufficiently high frequency compared to the time between the respective signals TRG_SIG described above. Here, the clock GLB_CLK corresponding to the lower bit has a higher frequency, for example, twice the frequency.

レジスタ300は、データREG_DATに基づいて、時刻T1に信号DLY_HITを発生させるために用いる信号TRG_SIGの種類、クロックGLB_CLKの種類およびクロック数を決定する。例えば、レジスタ300はまず時刻T1より前であって最も近い信号TRG_SIGを選択する(図8の例では信号TRG_SIG#2)。次に、時刻T1と信号TRG_SIGの時刻TAとの差に基づいて、クロックGLB_CLKの種類およびクロック数を決定する。ここで、遅延量をより低い周波数のクロックGLB_CLKでカウントするように、すなわちカウントするクロックの数がより少なくなるようにクロックGLB_CLKの種類を選ぶことが好ましい(図8の例ではクロックGLB_CLK#1)。選択する信号TRG_SIGの種類とその遅延に用いるクロックGLB_CLKの種類とが予め対応付けられていてもよい。その上でクロック数を決定する(図8の例では7クロック)。 Based on data REG_DAT, register 300 determines the type of signal TRG_SIG, the type of clock GLB_CLK, and the number of clocks used to generate signal DLY_HIT at time T1. For example, the register 300 first selects the closest signal TRG_SIG before time T1 (signal TRG_SIG#2 in the example of FIG. 8). Next, the type and number of clocks GLB_CLK are determined based on the difference between time T1 and time TA of signal TRG_SIG. Here, it is preferable to select the type of clock GLB_CLK so that the delay amount is counted using a clock GLB_CLK with a lower frequency, that is, the number of clocks to be counted is smaller (in the example of FIG. 8, clock GLB_CLK #1). . The type of signal TRG_SIG to be selected and the type of clock GLB_CLK used for its delay may be associated in advance. Then, the number of clocks is determined (7 clocks in the example of FIG. 8).

レジスタ300は、選択した信号TRG_SIGの種類を信号TRG_SELとしてトリガ選択回路302に出力する。トリガ選択回路302は、信号TRG_SELで特定された信号TRG_SIGがオンになったときに、それを基準となる信号ORG_HITとして遅延回路306に入力する。 The register 300 outputs the selected type of signal TRG_SIG to the trigger selection circuit 302 as a signal TRG_SEL. When the signal TRG_SIG specified by the signal TRG_SEL is turned on, the trigger selection circuit 302 inputs it to the delay circuit 306 as a reference signal ORG_HIT.

さらに、レジスタ300は、選択したクロックGLB_CLKの種類を信号CLK_SELとしてクロック選択回路304に出力する。クロック選択回路304は、信号CLK_SELで特定されたクロックを遅延用のクロックDLY_CLKとして遅延回路306に入力する。 Further, the register 300 outputs the type of the selected clock GLB_CLK to the clock selection circuit 304 as a signal CLK_SEL. The clock selection circuit 304 inputs the clock specified by the signal CLK_SEL to the delay circuit 306 as a delay clock DLY_CLK.

さらに、レジスタ300は、決定したクロック数を信号DLY_CNTとして遅延回路306に入力する。遅延回路306は、信号ORG_HITがオンになってから、信号DLY_CNTで特定されるカウント数分だけクロックDLY_CLKをカウントして信号ORG_HITを遅延させた信号DLY_HITを生成する。遅延回路306は生成した信号DLY_HITをカウンタ308に入力する。 Further, the register 300 inputs the determined number of clocks to the delay circuit 306 as a signal DLY_CNT. The delay circuit 306 generates a signal DLY_HIT by delaying the signal ORG_HIT by counting the clock DLY_CLK by the count number specified by the signal DLY_CNT after the signal ORG_HIT is turned on. The delay circuit 306 inputs the generated signal DLY_HIT to the counter 308.

カウンタ308は信号DLY_HITが入力されたら、クロックCOL_CLKに基づいて行を順にカウントしたカウンタRST_CNTを画素駆動部20に出力する。画素駆動部20はカウンタRST_CNTで示される行nの画素112のリセット制御信号φRSTおよび排出制御信号φTX2<n>をオンにする。 When the counter 308 receives the signal DLY_HIT, it outputs a counter RST_CNT that sequentially counts rows based on the clock COL_CLK to the pixel driving unit 20. The pixel driving unit 20 turns on the reset control signal φRST and the discharge control signal φTX2<n> of the pixel 112 in row n indicated by the counter RST_CNT.

上記の通り、基準となる信号ORG_HITを、共通制御部250から入力されたクロックGLB_CLKを用いて遅延させることにより、画素112を制御するタイミングの信号DLY_HITを生成する。これにより、基準となる信号ORG_HITの元となる信号TRG_SIGとは異なるタイミングの信号を生成することができる。例えば、信号TRG_SIG#1と信号TRG_SIG#2との間のタイミングの信号を生成することができる。この場合に、他の回路とクロックGLB_CLKを共用することにより、回路規模を抑えつつ、露光時間を細かく制御、すなわち露出段数を多くすることができる。 As described above, by delaying the reference signal ORG_HIT using the clock GLB_CLK input from the common control unit 250, the signal DLY_HIT at the timing to control the pixel 112 is generated. This makes it possible to generate a signal with a timing different from that of the signal TRG_SIG, which is the source of the reference signal ORG_HIT. For example, a signal with a timing between signal TRG_SIG#1 and signal TRG_SIG#2 can be generated. In this case, by sharing the clock GLB_CLK with other circuits, it is possible to finely control the exposure time, that is, increase the number of exposure stages, while suppressing the circuit scale.

図9は、信号DLY_HITを生成するタイミングチャートの他の例を示す。図9において図8と同じ構成および動作について説明を省略する。 FIG. 9 shows another example of a timing chart for generating the signal DLY_HIT. In FIG. 9, description of the same configuration and operation as in FIG. 8 will be omitted.

図9の例において、基準となる信号ORG_HITとして信号TRG_SIG#3が選択されている。さらに、信号ORG_HITを遅延させる遅延用のクロックDLY_CLKとしてクロックGLB_CLK#2が選択されている。信号ORG_HITの時刻TBから、クロックGLB_CLK#2で7クロック分遅延させることにより、時刻T5のタイミングの信号DLY_HITが生成される。 In the example of FIG. 9, signal TRG_SIG#3 is selected as the reference signal ORG_HIT. Furthermore, clock GLB_CLK#2 is selected as delay clock DLY_CLK for delaying signal ORG_HIT. By delaying the signal ORG_HIT from time TB by seven clocks using the clock GLB_CLK#2, the signal DLY_HIT at the timing T5 is generated.

図9を図8と比較すると、遅延させるクロックの数は同じであるが、遅延用のクロックの周波数が異なるので、遅延量は異なっている。より具体的にはクロックGLB_CLK#2の方がクロックGLB_CLK#1よりも周波数が低いので、遅延量は多くなっている。ここで、図9の場合にも、高い周波数であるクロックGLB_CLK#1を用いて遅延させることもできるが、低い周波数のクロックGLB_CLK#2を用いることによりカウントするクロック数を減らすことができる。カウントするクロック数を抑えることで、遅延回路306の回路規模を抑えることができる。 Comparing FIG. 9 with FIG. 8, the number of clocks to be delayed is the same, but since the frequency of the delay clocks is different, the amount of delay is different. More specifically, since the clock GLB_CLK#2 has a lower frequency than the clock GLB_CLK#1, the amount of delay is greater. Here, in the case of FIG. 9 as well, although it is possible to delay using the high frequency clock GLB_CLK#1, the number of clocks to be counted can be reduced by using the low frequency clock GLB_CLK#2. By reducing the number of clocks to be counted, the circuit scale of the delay circuit 306 can be reduced.

なお、図7から図9の例では信号ORG_HITを遅延させている。これに代えて、共通制御部250からの信号TRG_SIGを遅延回路306で遅延させて、それらのいずれかをトリガ選択回路302で選択してタイミング信号DLY_HITとしてもよい。 Note that in the examples of FIGS. 7 to 9, the signal ORG_HIT is delayed. Alternatively, the signal TRG_SIG from the common control unit 250 may be delayed by the delay circuit 306, and one of them may be selected by the trigger selection circuit 302 as the timing signal DLY_HIT.

図10は、他の露光制御部12の特に信号DLY_HITを生成する回路ブロックを示す。図11は、露光制御部12で信号DLY_HITを生成するタイミングチャートを示す。 FIG. 10 shows another circuit block of the exposure control section 12, particularly for generating the signal DLY_HIT. FIG. 11 shows a timing chart when the exposure control unit 12 generates the signal DLY_HIT.

露光制御部12において、図7の露光制御部10と同じ構成については同じ参照番号を付して説明を省略する。露光制御部12は、露光制御部10のトリガ選択回路302を用いない点が主に異なる。 In the exposure control section 12, the same components as the exposure control section 10 of FIG. 7 are given the same reference numerals, and a description thereof will be omitted. The main difference is that the exposure control section 12 does not use the trigger selection circuit 302 of the exposure control section 10.

露光制御部12において、信号DLY_HITはクロック選択回路304で選択されたクロックGLB_CLKを遅延回路312でカウント数DLY_CNTだけカウントすることで、生成される。これは、フレームの開始信号FRMを基準として、それを遅延させることにより時刻T6の信号DLY_HITを生成しているともいえる。さらには、クロックGLB_CLKから信号DLY_HITを生成しているともいえる。 In the exposure control unit 12, the signal DLY_HIT is generated by counting the clock GLB_CLK selected by the clock selection circuit 304 by the count number DLY_CNT in the delay circuit 312. This can be said to generate the signal DLY_HIT at time T6 by delaying the frame start signal FRM as a reference. Furthermore, it can be said that the signal DLY_HIT is generated from the clock GLB_CLK.

以上、図10および図11に示す例において複数の基準となる信号TRG_SIGを用意することなく、露光時間を制御することができる。さらに、他の回路とクロックGLB_CLKを共用することにより、回路規模を抑えつつ、露光時間を細かく制御、すなわち露出段数を多くすることができる。 As described above, the exposure time can be controlled without preparing a plurality of reference signals TRG_SIG in the examples shown in FIGS. 10 and 11. Furthermore, by sharing the clock GLB_CLK with other circuits, it is possible to finely control the exposure time, that is, increase the number of exposure stages, while suppressing the circuit scale.

以上、いずれの例においても、転送制御信号φTX1および選択制御信号φSELが画素部110で共通して制御される一方で、リセット制御信号φRSTおよび排出制御信号φTX2が画素ブロック120毎に信号DLY_HITで個別に制御される。しかしながらこれに代えて、リセット制御信号φRSTおよび排出制御信号φTX2が画素部110で共通して制御される一方で、転送制御信号φTX1および選択制御信号φSELが画素ブロック120毎に信号DLY_HITで個別に制御されてもよい。これにより露光終了の時間を画素ブロック120毎に制御できる。 In any of the above examples, the transfer control signal φTX1 and the selection control signal φSEL are commonly controlled in the pixel section 110, while the reset control signal φRST and the discharge control signal φTX2 are individually controlled by the signal DLY_HIT for each pixel block 120. controlled by. However, instead of this, the reset control signal φRST and the discharge control signal φTX2 are commonly controlled in the pixel section 110, while the transfer control signal φTX1 and the selection control signal φSEL are individually controlled for each pixel block 120 by the signal DLY_HIT. may be done. This allows the exposure end time to be controlled for each pixel block 120.

また、上記の例において、ADコンバータ42のクロックGLB_CLKを信号DLY_HITの遅延に用いている。これに代えて他の回路、例えば信号出力部50においてデータ転送に用いられるクロックを信号DLY_HITの遅延に用いていてもよい。 Furthermore, in the above example, the clock GLB_CLK of the AD converter 42 is used to delay the signal DLY_HIT. Instead, another circuit, for example, a clock used for data transfer in the signal output section 50, may be used to delay the signal DLY_HIT.

なお、上記いずれの実施形態においても、画素112の排出部124を省略してもよい。さらに、転送部123も省略してもよいが、その場合には蓄積部125はフローティングディフュージョンとしての機能を有しなくなる。また、蓄積部125、画素出力部127を他の画素と共有してもよい。また、画素112は複数の光電変換部104および転送部123で構成してもよい。 Note that in any of the embodiments described above, the discharge section 124 of the pixel 112 may be omitted. Further, the transfer section 123 may also be omitted, but in that case, the storage section 125 no longer functions as a floating diffusion. Further, the storage section 125 and the pixel output section 127 may be shared with other pixels. Furthermore, the pixel 112 may be configured with a plurality of photoelectric conversion units 104 and transfer units 123.

図12は、実施例に係る撮像装置500の構成例を示すブロック図である。撮像装置500は、撮像素子400と、システム制御部501と、駆動部502と、測光部503と、ワークメモリ504と、記録部505と、表示部506と、駆動部514と、撮影レンズ520とを備える。撮像素子400を備える例で説明するが、これに代えて撮像素子900を備えてもよい。 FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging device 500 according to an embodiment. The imaging device 500 includes an imaging element 400, a system control section 501, a drive section 502, a photometry section 503, a work memory 504, a recording section 505, a display section 506, a drive section 514, and a photographic lens 520. Equipped with Although an example will be described in which the image sensor 400 is provided, an image sensor 900 may be provided instead.

撮影レンズ520は、光軸OAに沿って入射する被写体光束を撮像素子400へと導く。撮影レンズ520は、複数の光学レンズ群から構成され、シーンからの被写体光束をその焦点面近傍に結像させる。撮影レンズ520は、撮像装置500に対して着脱できる交換式レンズであってもよい。なお、図12では瞳近傍に配置された仮想的な1枚のレンズで当該撮影レンズ520を代表して表している。 The photographing lens 520 guides the subject light beam incident along the optical axis OA to the image sensor 400. The photographing lens 520 is composed of a plurality of optical lens groups, and forms an image of the object light beam from the scene near its focal plane. The photographing lens 520 may be an interchangeable lens that can be attached to and detached from the imaging device 500. In addition, in FIG. 12, the photographing lens 520 is represented by one virtual lens arranged near the pupil.

駆動部514は、撮影レンズ520を駆動する。一例において、駆動部514は、撮影レンズ520の光学レンズ群を移動させて合焦位置を変更する。また、駆動部514は、撮影レンズ520内の虹彩絞りを駆動して撮像素子400に入射する被写体光束の光量を制御してよい。 The driving section 514 drives the photographing lens 520. In one example, the drive unit 514 moves the optical lens group of the photographic lens 520 to change the focus position. Further, the driving unit 514 may drive an iris diaphragm in the photographing lens 520 to control the amount of light from the subject that enters the image sensor 400.

駆動部502は、システム制御部501からの指示に従って撮像素子400のタイミング制御、領域制御等の電荷蓄積制御を実行する制御回路を有する。また、操作部508は、レリーズボタン等により撮像者からの指示を受け付ける。 The drive unit 502 has a control circuit that executes charge accumulation control such as timing control and area control of the image sensor 400 in accordance with instructions from the system control unit 501. The operation unit 508 also receives instructions from the photographer using a release button or the like.

撮像素子400は、画素信号をシステム制御部501の画像処理部511へ引き渡す。画像処理部511は、ワークメモリ504をワークスペースとして種々の画像処理を施した画像データを生成する。例えば、JPEGファイル形式の画像データを生成する場合は、ベイヤー配列で得られた信号からカラー映像信号を生成した後に圧縮処理を実行する。生成された画像データは、記録部505に記録されるとともに、表示信号に変換されて予め設定された時間の間、表示部506に表示される。 The image sensor 400 delivers pixel signals to the image processing unit 511 of the system control unit 501. The image processing unit 511 uses the work memory 504 as a work space to generate image data subjected to various image processing. For example, when generating image data in the JPEG file format, compression processing is performed after generating a color video signal from a signal obtained in a Bayer array. The generated image data is recorded in the recording section 505, and is also converted into a display signal and displayed on the display section 506 for a preset time.

測光部503は、画像データを生成する一連の撮影シーケンスに先立ち、シーンの輝度分布を検出する。測光部503は、例えば100万画素程度のAEセンサを含む。システム制御部501の演算部512は、測光部503の出力を受けてシーンの領域ごとの輝度を算出する。 The photometry unit 503 detects the brightness distribution of a scene prior to a series of shooting sequences that generate image data. The photometry unit 503 includes, for example, an AE sensor with about 1 million pixels. The calculation unit 512 of the system control unit 501 receives the output from the photometry unit 503 and calculates the brightness for each region of the scene.

演算部512は、算出した輝度分布に従ってシャッタ速度、絞り値、ISO感度を決定する。測光部503は撮像素子400で兼用してもよい。なお、演算部512は、撮像装置500を動作させるための各種演算も実行する。駆動部502は、一部または全部が撮像素子400に搭載されてよい。システム制御部501の一部が撮像素子400に搭載されてもよい。 The calculation unit 512 determines the shutter speed, aperture value, and ISO sensitivity according to the calculated brightness distribution. The photometry unit 503 may also be used by the image sensor 400. Note that the calculation unit 512 also executes various calculations for operating the imaging device 500. A part or all of the drive unit 502 may be mounted on the image sensor 400. A part of the system control unit 501 may be mounted on the image sensor 400.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the range described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the embodiments described above. It is clear from the claims that such modifications or improvements may be included within the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process, such as the operation, procedure, step, and stage in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, specification, and drawings, is specifically defined as "before" or "before". It should be noted that they can be implemented in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Even if the claims, specifications, and operational flows in the drawings are explained using "first," "next," etc. for convenience, this does not mean that it is essential to carry out the operations in this order. It's not a thing.

10、12 露光制御部、20 画素駆動部、30 接合部、40 信号変換部、42ADC、50 信号出力部、100 第1基板、104 光電変換部、110 画素部、112 画素、120 画素ブロック、121 負荷電流源、122、130、132、141、142、143、144、242、252、254 信号線、123 転送部、124 排出部、125 蓄積部、126 リセット部、127 画素出力部、128 増幅部、129 選択部、152 バンプ、200 第2基板、210 処理回路部、220 処理ブロック、230 周辺回路部、240 ブロック制御部、250 共通制御部、300 レジスタ、302 トリガ選択回路、304 クロック選択回路、306 遅延回路、308 カウンタ、400 撮像素子、500 撮像装置、501 システム制御部、502 駆動部、503 測光部、504 ワークメモリ、505 記録部、506 表示部、508 操作部、511 画像処理部、512 演算部、514 駆動部、520 撮影レンズ 10, 12 exposure control section, 20 pixel drive section, 30 junction section, 40 signal conversion section, 42 ADC, 50 signal output section, 100 first substrate, 104 photoelectric conversion section, 110 pixel section, 112 pixels, 120 pixel block, 121 Load current source, 122, 130, 132, 141, 142, 143, 144, 242, 252, 254 Signal line, 123 Transfer section, 124 Discharge section, 125 Accumulation section, 126 Reset section, 127 Pixel output section, 128 Amplification section , 129 selection section, 152 bump, 200 second substrate, 210 processing circuit section, 220 processing block, 230 peripheral circuit section, 240 block control section, 250 common control section, 300 register, 302 trigger selection circuit, 304 clock selection circuit, 306 delay circuit, 308 counter, 400 imaging element, 500 imaging device, 501 system control unit, 502 drive unit, 503 photometry unit, 504 work memory, 505 recording unit, 506 display unit, 508 operation unit, 511 image processing unit, 512 Arithmetic unit, 514 Drive unit, 520 Photographic lens

Claims (8)

画素の制御のタイミングの基準となる信号を生成する信号生成部と、
前記基準となる信号を遅延させて、前記タイミングの信号として出力する遅延回路と
を含む撮像素子。
a signal generation unit that generates a signal that serves as a reference timing for pixel control;
An image sensor including a delay circuit that delays the reference signal and outputs the signal as the timing signal.
前記遅延回路は、周波数の異なる複数のクロックのうち、遅延の量に基づいた周波数のクロックを用いて信号を遅延させる請求項1に記載の撮像素子。 The image sensor according to claim 1, wherein the delay circuit delays the signal using a clock having a frequency based on the amount of delay among a plurality of clocks having different frequencies. 前記信号生成部は、互いにタイミングが異なる複数の基準の信号のうちの1つの信号を前記遅延回路に出力し、
前記遅延回路は、前記1つの信号を遅延させて、前記1つの信号によるタイミングと他の信号によるタイミングとの間のタイミングの信号を出力する請求項1に記載の撮像素子。
The signal generation unit outputs one signal among a plurality of reference signals having mutually different timings to the delay circuit,
The image sensor according to claim 1, wherein the delay circuit delays the one signal and outputs a signal having a timing between the timing of the one signal and the timing of another signal.
前記遅延回路は、他の回路と共用するクロックに基づいて信号を遅延させる請求項1に記載の撮像素子。 The image sensor according to claim 1, wherein the delay circuit delays the signal based on a clock shared with other circuits. 前記他の回路は、前記画素からの画素信号をデジタル信号に変換する変換回路である請求項4に記載の撮像素子。 The image sensor according to claim 4, wherein the other circuit is a conversion circuit that converts a pixel signal from the pixel into a digital signal. 前記タイミングは、前記画素の露光開始および露光終了のいずれか一方である請求項1に記載の撮像素子。 The image sensor according to claim 1, wherein the timing is one of the start of exposure and the end of exposure of the pixel. 前記遅延回路は、複数の前記画素のうちの第1画素を制御する信号を出力する第1遅延回路、複数の前記画素のうちの第2画素を制御する信号を出力する第2遅延回路とを含み、
前記第1遅延回路と前記第2遅延回路とは異なる量でそれぞれの信号を遅延させる請求項1に記載の撮像素子。
The delay circuit includes a first delay circuit that outputs a signal for controlling a first pixel among the plurality of pixels, and a second delay circuit that outputs a signal for controlling a second pixel among the plurality of pixels. including,
The image sensor according to claim 1, wherein the first delay circuit and the second delay circuit delay respective signals by different amounts.
請求項1に記載の撮像素子を備えた撮像装置。 An imaging device comprising the imaging device according to claim 1.
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