JP7357477B2 - Imaging device and its manufacturing method - Google Patents
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本発明は、撮像装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an imaging device and a method of manufacturing the same.
近年、実装技術の向上により、撮像センサ(以下、第1層)とLSI(以下、第2層)とが積層された積層型撮像センサが開発され、このようなセンサを搭載したデジタルカメラ等の製品が市場に出ている。第1層には光を受光して画素信号を生成する画素及び第1層上で画素を縦方向(Y方向)に接続する垂直線を、第2層には画像信号に基づくデータ処理を行う処理回路を、それぞれ設けることができる。例えば特許文献1は、第2層に設けられる処理回路が、露出補正、ホワイトバランス補正、及びダーク補正などを行うことを開示している。
In recent years, with improvements in packaging technology, a stacked image sensor in which an image sensor (hereinafter referred to as the first layer) and an LSI (hereinafter referred to as the second layer) are stacked has been developed, and digital cameras etc. equipped with such sensors have been developed. The product is on the market. The first layer contains pixels that receive light and generate pixel signals, and the vertical lines that connect the pixels in the vertical direction (Y direction) on the first layer, and the second layer performs data processing based on image signals. A processing circuit can be provided respectively. For example,
用途に応じて、画素数や垂直線数が異なる様々な撮像センサが求められる。一般に、積層型撮像センサを設計する際には、用途に応じて画素数及び垂直線数などが選択され、画素数及び垂直線数に応じて第2層のハードウェア構成が設計されている。一方で、撮像素子の製造コストを低減することも求められている。 Depending on the application, various image sensors with different numbers of pixels and vertical lines are required. Generally, when designing a stacked image sensor, the number of pixels and the number of vertical lines are selected depending on the application, and the hardware configuration of the second layer is designed according to the number of pixels and the number of vertical lines. On the other hand, there is also a need to reduce the manufacturing cost of image sensors.
本発明は、積層型撮像センサにおいて、例えば画素数又は垂直線数が異なる撮像センサ(第1層)に対し、処理回路を有する共通の第2層を積層することを可能とし、積層型撮像センサの開発コスト又は製造コストを低減することを目的とする。 In a stacked image sensor, the present invention enables a common second layer having a processing circuit to be stacked on image sensors (first layer) having different numbers of pixels or vertical lines. The purpose is to reduce development costs or manufacturing costs.
本発明の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る撮像装置は以下の構成を備える。すなわち、
第1層に設けられ、画素信号を生成する複数の画素と、
前記第1層に設けられ、前記複数の画素を前記第1層の縦方向に接続する複数の垂直線と、
前記第1層に積層された第2層に設けられ、前記画素の数又は前記垂直線の数に応じて処理パラメータを制御可能である、前記第1層から取得した画素信号に基づくデータ処理を行う処理回路と、
を備え、第1の期間において、複数の画素行からの画素信号が、前記第1層から前記第2層へと並列に伝達される。
In order to achieve the object of the present invention, an imaging device according to an embodiment of the present invention has the following configuration. That is,
a plurality of pixels provided in the first layer and generating pixel signals;
a plurality of vertical lines provided in the first layer and connecting the plurality of pixels in the vertical direction of the first layer;
Data processing based on pixel signals obtained from the first layer, which is provided in a second layer stacked on the first layer, and whose processing parameters can be controlled according to the number of pixels or the number of vertical lines. A processing circuit that performs
In a first period, pixel signals from a plurality of pixel rows are transmitted in parallel from the first layer to the second layer.
積層型撮像センサにおいて、例えば画素数又は垂直線数が異なる撮像センサ(第1層)に対し、処理回路を有する共通の第2層を積層することを可能とし、積層型撮像センサの開発コスト又は製造コストを低減することができる。 In a stacked image sensor, for example, it is possible to stack a common second layer having a processing circuit on image sensors (first layer) having different numbers of pixels or vertical lines, thereby reducing the development cost of the stacked image sensor. Manufacturing costs can be reduced.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the following embodiments do not limit the claimed invention. Although a plurality of features are described in the embodiments, not all of these features are essential to the invention, and the plurality of features may be arbitrarily combined. Furthermore, in the accompanying drawings, the same or similar components are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
本発明の一実施形態に係る撮像装置は、積層型撮像センサであって、第1層と、第1層に積層された第2層と、を有している。第1層には、画素信号を生成する複数の画素が設けられている。また、第2層には、第1層から取得した画素信号に基づくデータ処理を行う処理回路が設けられている。また、本発明の一実施形態に係る撮像装置は、このような積層型撮像センサを撮像素子として有する、デジタルカメラ又はデジタルビデオカメラ等の画像生成装置であってもよい。 An imaging device according to an embodiment of the present invention is a stacked image sensor, and includes a first layer and a second layer stacked on the first layer. The first layer is provided with a plurality of pixels that generate pixel signals. Further, the second layer is provided with a processing circuit that performs data processing based on the pixel signals acquired from the first layer. Further, the imaging device according to an embodiment of the present invention may be an image generation device such as a digital camera or a digital video camera that includes such a stacked image sensor as an imaging element.
上記の通り、積層型撮像センサにおいて、様々な第1層に対して積層可能なように第2層を構成することにより、積層型撮像センサの開発コスト又は製造コストを低減することができる。このために、本発明の一実施形態においては、処理回路の処理パラメータは、第1層に設けられた画素の数、又は垂直線の数に応じて、制御可能となっている。 As described above, in a stacked image sensor, by configuring the second layer so that it can be stacked on various first layers, the development cost or manufacturing cost of the stacked image sensor can be reduced. To this end, in one embodiment of the invention, the processing parameters of the processing circuit can be controlled depending on the number of pixels or the number of vertical lines provided in the first layer.
図1は、積層型撮像センサの一例を示す。図1に示す積層型撮像センサは、第1層100と、第2層110とを有している。ここで、第1層100には、画素信号を生成する複数の画素が設けられている。図1の例において、画素はベイヤ配置されている。また、図1に示す積層型撮像センサは、2K本の垂直線を有しているものとする。このような複数の垂直線は、第1層100に設けられ、複数の画素を第1層の縦方向に接続している。それぞれの垂直線は、同じ画素列にある互いに異なる画素からの画素信号を、並列に転送することができる。同じ画素列にある異なる画素からの画素信号は、複数の垂直線と、第1層と第2層とを接続する同数の配線とを通じて、第2層110へと伝達されることができる。こうして、複数の画素行からの画素信号は、第1層100から第2層110へと、第1の期間において並列に伝達されることができる。
FIG. 1 shows an example of a stacked image sensor. The stacked image sensor shown in FIG. 1 includes a
以下では、Gb画素から出力される画素信号について説明するが、R、B、及びGr画素についても同様の構成を採用することができる。以下では、2K本の垂直線を用いてGb画素を含む画素行からの画素信号を転送する場合、Gb画素からの画素信号はK本の垂直線を用いて転送されるものとする。 Although a pixel signal output from a Gb pixel will be described below, a similar configuration can be adopted for R, B, and Gr pixels as well. In the following, when pixel signals from pixel rows including Gb pixels are transferred using 2K vertical lines, it is assumed that pixel signals from Gb pixels are transferred using K vertical lines.
第2層110には、ADC部(アナログデジタルコンバータ)210と、データ処理部220と、データ出力部230と、が設けられている。第2層110には、ADC部210、データ処理部220、データ出力部230、のセットが4つ設けられており、それぞれのセットはGb、Gr、R、及びBという4種類の画素のいずれかに対応する。以下ではGbに対応するセットについて説明するが、他の種類の画素に対応するセットも同様の構成を有することができる。
The
ADC部210は、垂直線を介して転送された画素信号をデジタル信号にA/D変換する。ADC部210は、所定の容量のリード用列メモリを有することができ、このメモリから画素データ(A/D変換結果)を順次読み出して、データ処理部220へ送ることができる。
The ADC unit 210 A/D converts the pixel signal transferred via the vertical line into a digital signal. The
データ処理部220は、ADC部210からデータを受け取り、受け取ったデータに対して所定のデータ処理を行い、処理後のデータをデータ出力部230へと送る。データ出力部230は、データ処理部220から受け取ったデータを積層型撮像センサの外部に出力する。
The
図2は、データ処理部220の構成例を示す図である。黒レベル補正部250は、ADC部210から受け取った画素データに対して黒レベル補正処理を行う。次に、ゲイン処理部260は、黒レベル補正処理後の画素データに対してゲイン処理を行う。さらに、オフセット処理部270は、ゲイン処理後の画素データに対してオフセット処理を行う。データ処理部220は、複数の画素からの画素データに対して並列にこれらの処理を行うことができる。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the
以下では、1つの水平同期期間(ADCの駆動単位)を1Hと呼ぶ。1Hの期間において、ADC部210からはK行分の画素データが供給される。この場合、データ処理部220は、1Hの期間において、K行分の画素データを処理することとなる。したがって、様々な数(例えば列数)の画素を有する第1層110に共通の第2層110を積層する場合、1Hの期間において、K行分の画素データを処理可能なように、データ処理部220が構成される。
Hereinafter, one horizontal synchronization period (ADC drive unit) will be referred to as 1H. During the 1H period, the
一実施形態においては、第1層100の構成(例えば画素数又は垂直線数)が異なる場合でも、共通の第2層200が用いられる。このために、データ処理部220は、1Hの期間において異なる数(K)の画素行の画素データを処理可能なように構成されている。一実施形態において、データ処理部220は、第1の小期間において複数の画素行のうちの第1の画素行群からの画素信号に基づくデータ処理を行い、第2の小期間において複数の画素行のうちの第2の画素行群からの画素信号に基づくデータ処理を行う。このように、1Hの中で異なる画素行群に対するデータ処理を繰り返すことにより、垂直線数Kの変化にデータ処理部220が対応することが容易となる。また、このような構成を有することにより、最も大きい垂直線数Kに応じた並列処理行数と、最も多い画素数に応じた並列処理列数と、の双方を同時に実現する場合よりも、データ処理部220の回路規模及び電力を小さくすることができる。
In one embodiment, a common second layer 200 is used even if the
具体的な実施形態例については後述するが、ここでは、第1層100の構成に応じた、データ処理部220の処理パラメータの設定方法について概略する。1Hの期間は、S個に分割することができる。本明細書では、S個に分割された区間のそれぞれを小期間又は分割期間と呼ぶ。また、1つの分割期間の長さをsHと呼ぶ。この場合、sHの長さをH/Sに設定することができる。
Although specific embodiments will be described later, a method for setting processing parameters of the
データ処理部220は、それぞれの分割期間において、複数行の画素データを並列処理することができる。例えば、データ処理部220は、1つの分割期間において、T行分の画素データを並列処理することができる。この場合、データ処理部220は、1Hの期間において、T行分の画素データをS回処理することにより、K行分の画素データを処理することができる(K=T×S)。
The
このような構成において、データ処理部220は、1つの分割期間内に、T行分の画素データの処理を完了する。以下では、データ出力部230のスループットを1クロックサイクルあたりT×U(T行U列)画素分とし、これは第1層100の構成(例えば画素数又は垂直線数)によらず一定である。データ出力部230の出力スループットは仕様に従って決まっており、T×Uの値はデータ出力部230の出力スループット以下に設定される。データ出力部230の出力スループットをTで割ることにより得られた値にUを設定することにより、データ処理部220の処理効率は向上する。すなわち、データ処理部220は、データ出力部230のスループットに合わせてデータ出力部230へとデータ処理後の画素データを供給できるように、1クロックサイクルあたりT×U画素についての処理を行うことができる。例えば、データ処理部220は、それぞれT×U画素のうちの1つの画素データに対するデータ処理を行う、T×U個の演算素子を有することができる。そして、データ処理部220は、T×U画素についてのデータ処理を繰り返すことにより、1つの分割期間内にT行分の画素データを処理する。
In such a configuration, the
ここで、水平画素数(画素の列数)がWである場合、1つの分割期間内のクロックサイクル数(W/U)よりも大きくなるように分割期間の長さ(H/S)を設定することができる。この場合、データ処理部220は1つの分割期間内にT行分の画素データを処理することができる。
Here, when the number of horizontal pixels (the number of pixel columns) is W, the length of the divided period (H/S) is set to be greater than the number of clock cycles within one divided period (W/U). can do. In this case, the
この場合、データ処理部220の処理パラメータは、以下のように設定することができる。この例において、処理パラメータは、1Hの期間内において、データ処理部220がK行分の画素データのそれぞれを処理するタイミングを規定する。とりわけ、以下の例においては、処理パラメータとして、上記の分割数S、又は1クロックサイクルあたりの処理行数T(並列処理行数と呼ぶ)が制御される。もっとも、処理パラメータとして、1クロックサイクルあたりの処理列数U(並列処理列数と呼ぶ)が制御されてもよい。
In this case, the processing parameters of the
例えば、第1層100の水平画素数Wが少なく、垂直線数Kが多い場合には、分割数Sが大きくなるように、データ処理部220の処理パラメータを設定することができる。分割数Sを大きくすることにより、T,Uの値が一定であっても、より多い垂直線数Kに対応することができる。この場合、分割期間の長さsHが短くなるが、水平画素数Wが少ないため、分割期間sHにおいてW列の画素についてのデータ処理を完了させることができる。反対に、水平画素数Wが多く、垂直線数Kが少ない場合には、分割数Sを小さくすることができる。
For example, when the number W of horizontal pixels of the
また、第1層100の水平画素数Wが少なく、垂直線数Kが多い場合に、並列処理行数Tが大きくなるように、データ処理部220の処理パラメータを設定することもできる。並列処理行数Tを大きくすることにより、分割数Sが一定であっても、より多い垂直線数Kに対応することができる。一方で、データ処理部220による演算能力には制限がある。例えば、データ処理部220は、1クロックサイクルごとに、それぞれT×U画素のうちの1つの画素データに対するデータ処理を行う、固定された数の演算素子を持っていてもよい。このような場合、並列処理行数Tを大きくすると、並列処理列数Uが小さくなる。しかしながら、この場合には水平画素数Wが少ないため、分割期間sHにおいてW列の画素についてのデータ処理を完了させることができる。反対に、水平画素数Wが多く、垂直線数Kが少ない場合には、並列処理行数Tを小さくすることができる。
Further, when the number W of horizontal pixels of the
なお、画素の数又は垂直線の数に応じて、分割数Sと、並列処理行数Tと、の双方を設定してもよいし、一方のみを設定してもよい。例えば、分割数Sと、分割期間あたりの処理行数Tとの積が、垂直線数Kと一致するようにS及びTを設定することにより、データ処理部220による処理効率を向上させることができる。しかしながら、設定可能なTの値は、データ処理部220の具体的な構成に依存する。このため、Sの値を一定にすると、S×Tの値が垂直線数Kと一致するようにTの値を設定できない可能性がある。
Note that, depending on the number of pixels or the number of vertical lines, both the number of divisions S and the number of parallel processing lines T may be set, or only one of them may be set. For example, by setting S and T such that the product of the number of divisions S and the number of lines processed per division period T matches the number of vertical lines K, the processing efficiency by the
一方で、Sの値が大きくなると、データ処理が行われない期間(例えばHBLANK期間)が長くなり、データ処理部220による処理効率が低下する可能性がある。また、Sの値が整数ではない場合、1Hの期間において転送された画素データを用いた処理が、次の1Hの期間において完了しない可能性がある。第2層110が画素データを2Hの期間にわたって保持するメモリを有するなど、第2層110が整数ではないSの値に対応していない場合、Sの値は整数に制限されるかもしれない。
On the other hand, if the value of S increases, the period during which data processing is not performed (for example, the HBLANK period) becomes longer, and the processing efficiency by the
また、データ出力部230の後段の処理によっては、データ処理部220は所定行数の画素データを同時に出力することが要求されることがあり、この場合にはTの値が制限されるかもしれない。さらに、データ処理部220には、複数行の画素データを同時に処理することが要求されることがある。例えば、入力データ間の依存性が存在する処理を行う場合、データ処理部220が複数行×複数列の矩形画素領域に対するデータ処理を同時に行うことにより、データ処理部220による処理効率を向上させることができる。このような入力データ間の依存性が存在する処理としては、黒レベル補正部250が行う黒レベル補正処理が挙げられる。このような場合にも、Tの値は制限されるかもしれない。
Furthermore, depending on the processing performed after the
このように、第2層110の仕様又はデータ処理部220に対する要件に応じて、分割数Sと、並列処理行数Tと、の少なくとも一方を設定することができる。分割数Sと、並列処理行数Tと、の双方を設定可能なようにデータ処理部220を構成することにより、画素の数又は垂直線の数に応じたデータ処理部220の設定はより容易となる。
In this way, at least one of the number of divisions S and the number of parallel processing rows T can be set according to the specifications of the
なお、Tの値は整数値でなくてもよい。例えば、後述する実施形態3では、T=2.5の場合について説明する。また、それぞれの分割期間の長さが共通である必要はなく、実施形態2のように分割期間の長さは互いに異なっていてもよい。さらに、実施形態2のように、それぞれの分割期間ごとに、T,Uの値が変化してもよい。
Note that the value of T does not have to be an integer value. For example, in
[実施形態1]
以下、第1層100の構成に応じた、データ処理部220の処理パラメータの具体的な設定方法の例について説明する。また、処理パラメータを変更可能な、データ処理部220の具体的な構成例についても説明する。以下に説明する実施形態1~3においては、図5,6,8を参照して説明されるように、処理パラメータの変更に応じて、データ処理部220の内部動作が変化する。
[Embodiment 1]
Hereinafter, an example of a specific method of setting processing parameters of the
実施形態1では、T及びUの値を一定として、Sの値を変えることにより、データ処理部220が第1層100の様々な構成に対応する。図5(A)及び(B)は、実施形態1における処理のタイミングチャート例を示す。図5に示されるように、水平同期期間510(第1の期間)において、K行分の画素信号が第1層100から第2層110に転送される。また、水平同期期間510に後続する水平同期期間520(第2の期間)には、分割期間521,561(第1の小期間)が含まれる。データ処理部220は、分割期間521,561において、K行分の画素行のうちの一部の画素行群からの画素信号に対するデータ処理を行っている。また、データ処理部220は、1つの画素行からの画素信号に対するデータ処理を、1つの分割期間521,561にわたって行っている。ここで、分割期間の長さ1sHは、上述のように、画素の数(例えば水平画素数W)に応じて設定可能である。また、データ処理部220は、水平同期期間520において、複数の画素行のうちの一部の画素行群からの画素信号に基づくデータ処理を繰り返すことで、複数の画素行からの画素信号に基づくデータ処理を行う。ここで、データ処理の繰り返し回数に相当する分割数Sは、上記のように、垂直線の数Kに応じて設定可能である。
In the first embodiment, the
以下では、T=2及びU=4の場合について説明する。すなわち、データ処理部220は、1クロックサイクルあたりに、2行4列の矩形領域にある計8画素からの画素信号を処理する。ADC部210が有するリード用列メモリには、第1層100から1Hの期間内に転送されてきた画素信号に対応するK行分の画素データが、少なくとも格納されている。データ処理部220は、K行分の画素データから、左上に配置されている2行4列の画素の画素データを読み出してデータ処理を行うことを、クロックサイクルごとに繰り返す。データ処理部220は、右方向に向かって4画素ずつずらしながら水平走査を行うことで、1つの分割期間内に2行分のデータ処理を行うことができる。したがって、1つの分割期間に含まれるサイクル数が、水平画素数/4よりも大きくなるように、分割期間の長さ1sHは設定される。さらに、データ処理部220は、次の分割期間において、下に隣接する2行分のデータ処理を行う。このような2行ごとのデータ処理をS回繰り返すことで、データ処理部220は、水平同期期間1H内でK行分の画素データに対するデータ処理を行う。データ処理部220は、次の水平同期期間において、さらに下に隣接するK行分の画素データに対するデータ処理を行う。
Below, the case of T=2 and U=4 will be explained. That is, the
本実施形態においてデータ処理部220が行う処理について詳細に説明する。データ処理部220はパイプライン型の演算器を有している。データ処理部220に入力された画素データは、所定のパイプライン遅延の後で、データ出力部230へと随時出力される。データ処理部220には、上述のように、複数の画素についての画素データが並列に入力される。また、黒レベル補正部250、ゲイン処理部260、及びオフセット処理部270は、それぞれの画素についてのデータ処理を行い、それぞれの画素についての処理後の画素データを出力する。例えば、ゲイン処理部260は、黒レベル補正部250から入力された、それぞれの画素についての画素データに対して、所定の値を乗算する処理を行う。また、オフセット処理部270は、ゲイン処理部260から入力された、それぞれの画素についての画素データに対して、所定の値を加算する処理を行う。このように、ゲイン処理部260及びオフセット処理部270の演算は、入力(画素)ごとに独立している。このため、ゲイン処理部260及びオフセット処理部270は、第1層100の仕様に応じて上記の所定の値を切り替えるなどの設定を行うことで、様々な第1層100に対応する処理を行うことができる。
The processing performed by the
一方、黒レベル補正部250の入力データ間には依存性がある。黒レベル補正部250のハードウェア構成例について、図3を参照して説明する。入力300には、水平方向に連続する4画素分の画素データ(例えば1行目の画素データ)が、クロックサイクルごとに入力される。また、入力305にも、水平方向に連続する4画素分の画素データ(例えば2行目の画素データ)が、クロックサイクルごとに入力される。このように、1クロックサイクルにおいて、2行4列分の画素データが黒レベル補正部250に入力される。入力300,入力305に入力された画素データは、それぞれ、アキュミュレータ310,315へ送られ、アキュミュレータ310,315において積算される。ここで、アキュミュレータ310,315は、所定の黒レベル取得用ウィンドウ内の画素データのみを積算してもよい。例えば、アキュミュレータ310,315は、1つの画素行のうち、左端から所定数の画素についての画素データを積算してもよい。黒レベル取得用ウィンドウとは、例えば第1層100のうち光が入射しない領域であり、第1層100における画素が設けられている領域の縁部領域であってもよい。
On the other hand, there is dependence between the input data of the black
アキュミュレータ310,315で得られた積算値は、それぞれ、セレクタ330,335を介して、除算器340,345に入力される。除算器340,345は、入力された積算値を、積算されたデータ数で割ることにより、黒レベルを算出することができる。このように、黒レベルとして、黒レベル取得用ウィンドウ内の画素データの平均値を算出することができる。減算器350~353は、それぞれ、入力300に入力された画素データのそれぞれから黒レベルを減算することで、黒レベル補正後の画素データを生成及び出力する。同様に、減算器355~358は、それぞれ、入力305に入力された画素データのそれぞれから黒レベルを減算することで、黒レベル補正後の画素データを生成及び出力する。
The integrated values obtained by
本実施形態において、加算器320は必須ではない。しかしながら、加算器320を用いることにより、黒レベル取得用ウィンドウ内の隣接する2行以上の画素データの平均値を、黒レベルとして算出することができる。すなわち、加算器320は、アキュミュレータ310,315で得られた積算値を加算し、セレクタ330,335を介して除算器340,345に出力することができる。除算器340,345は、入力された積算値を、積算されたデータ数で割ることにより、黒レベルを算出することができる。例えば、除算器340,345のそれぞれは、入力300及び入力305に入力された画素データの双方を用いて、黒レベルを算出することができる。なお、アキュミュレータ310,315は、分割期間ごとに画素データを積算してもよいし、分割期間に依存せずに(例えば黒レベル取得用ウィンドウ内の全ての画素について)画素データを積算してもよい。
In this embodiment,
また、本実施形態において、セレクタ330,335は必須ではない。一方でセレクタ330,335は、アキュミュレータ310,315からのデータと、加算器320からのデータと、から選択されたデータを、除算器340,345に入力することができる。このような構成によれば、黒レベルを算出する際に、アキュミュレータ310の積算値を用いるか、アキュミュレータ310,315の積算値の合計値を用いるか、を選択することができる。
Further, in this embodiment, the
なお、図3に示す例では、画素データの算術平均値が黒レベルとして用いられている。しかしながら、画素データに対してフィルタ処理を行うなどの他の方法を用いて、黒レベルが算出されてもよい。この場合、複数行の画素データ(例えば入力300,350に入力された画素データの双方)が、黒レベルを算出するためのフィルタ演算器に入力されるように、データ処理部220を構成してもよい。このような構成によれば、2行以上の画素データを参照するフィルタ処理を行うことができる。一方、このような構成を採用する場合には、Tの値は2以上に設定されるだろう。
Note that in the example shown in FIG. 3, the arithmetic mean value of pixel data is used as the black level. However, the black level may be calculated using other methods such as filtering pixel data. In this case, the
ここで、仕様の異なる第1層100を共通の第2層110に積層する事を考える。図4(A)は、第1層100の仕様のバリエーションの一例と、それに対応する第2層110のパラメータを示す。以下では、特に記載がない限りGb画素についてのみ説明する。また、第1層の仕様と、それに対応する第2層のパラメータとの組み合わせを、セットと呼ぶ。図4(A)には、それぞれセットa及びセットbである、2つのセットが示されている。もちろん、第1層100の仕様は3種類以上あってもよい。
Here, consider stacking
セットaにおいて、垂直線数Kaは4本(Gb以外も含めれば8本)であり、セットbにおいて、垂直線数Kaは5本(Gb以外も含めれば10本)である。一方で、セットaにおいて水平画素数は2500であり、セットbにおいて水平画素数は2000である。さらに、上述のとおり、第2層110の出力スループットは一定である。また、上述のとおり、実施形態1において、並列処理行数T及び処理列数Uは一定である。すなわち、セットaにおいて、処理行数Ta=2、処理行数Ua=4であり、セットbにおいて、処理行数Tb=2、処理行数Ub=4である。そこで、セットaについて、分割数Saは2(Ka/Ta)に設定される。また、セットbについて、分割数Sbは2.5(Kb/Tb)に設定される。分割数Sbが2.5であることは、2Hが5つの分割期間に分割されることを意味する。
In set a, the number of vertical lines Ka is 4 (8 if you include those other than Gb), and in set b, the number of vertical lines Ka is 5 (10 if you include those other than Gb). On the other hand, in set a, the number of horizontal pixels is 2500, and in set b, the number of horizontal pixels is 2000. Furthermore, as mentioned above, the output throughput of the
図5(A)(B)は、本実施形態における処理のタイミングチャートである。図中には、上から順に、ADC部210によるA/D変換が行われている行、ADC部210が有するリード用列メモリに画素データが格納されている行、データ処理部220が処理中の行、及びデータ出力部230が出力中の行が示されている。丸で囲まれた数字は行番号を示す。横方向は時間軸であり、それぞれ水平同期期間1Hごとに区切られている。また、水平同期期間1Hは、さらにS個の分割期間sHに区切られている。なお、分割期間sHは均等に分割されていなくてもよい。例えば1Hが0.4Hと0.6Hとに分割されてもよい。
FIGS. 5A and 5B are timing charts of processing in this embodiment. In the figure, from the top, rows in which A/D conversion is being performed by the
図5(A)は、セットaについての処理のタイミングチャートである。最初の水平同期期間510において、1行目から4行目についてのA/D変換が行われ、変換結果として得られた画素データがリード用列メモリに転送される。次の水平同期期間520においても、同様に、5行目から8行目についてのA/D変換が行われる。このとき、リード用列メモリに格納されている1~4行目の画素データを、5~8行目の画素データで上書きすることができる。また、水平同期期間520のうちの1つ目の分割期間521において、1~2行目の画素データが、リード用列メモリからデータ処理部220へと順次入力される。そして、データ処理後の1~2行目の画素データが、所定のパイプライン遅延の後、データ出力部230から出力される。その後、2つ目の分割期間522にて、同様に、3~4行目の画素データがデータ処理部220へ入力され、データ処理後の画素データが出力される。水平同期期間530以降も、行番号を4つずつシフトしながら、同様に処理が行われる。
FIG. 5A is a timing chart of processing for set a. In the first horizontal synchronization period 510, A/D conversion is performed for the first to fourth rows, and the pixel data obtained as the conversion result is transferred to the read column memory. In the next horizontal synchronization period 520, A/D conversion is similarly performed for the 5th to 8th rows. At this time, the pixel data in the 1st to 4th rows stored in the read column memory can be overwritten with the pixel data in the 5th to 8th rows. Furthermore, in the first divided
図5(B)は、セットbについての処理のタイミングチャートである。セットaと同様の方法で、最初の水平同期期間550において1~5行目についてのA/D変換が、次の水平同期期間560において6~10行目についてのA/D変換が行われ、それぞれリード用列メモリに転送される。しかしながら、セットbについては、水平同期期間1Hの間に転送される5行の画素データ(Kb=5)に対するデータ処理は、3個の分割期間sHを必要とするため、1Hの期間内に終わらない。そこで、リード用列メモリには、6~10行目に加えて、5行目の画素データが引き続き保持される。この構成において、リード用列メモリは、少なくとも6行分の画素データを格納する容量を有している。
FIG. 5(B) is a timing chart of processing for set b. In the same manner as set a, A/D conversion is performed for the 1st to 5th rows in the first
このように、一実施形態においては、第2層110に、第1層100から伝達された画素信号を格納するメモリが設けられる。そして、このメモリは、複数の画素行(例えば1~5行目)からの画素信号のうちの少なくとも一部(例えば5行目)を格納する。このメモリはさらに、水平同期期間520において第1層100から第2層110へと並列に伝達された別の複数の画素行(6~10行目)からの画素信号を格納する。
Thus, in one embodiment, the
図5(B)の例において、水平同期期間560のうちの1つ目の分割期間561において、リード用列メモリから1~2行目の画素データがデータ処理部220へと順次入力され、セットaと同様にデータ処理が行われる。この例において、1つ目の分割期間561は、水平同期期間560の開始から所定のwait期間(およそ1H/5に相当)の後にスタートしている。その後、分割期間562、分割期間571、分割期間572、及び分割期間573のそれぞれにおいて、3~4行目、5~6行目、7~8行目、及び9~10行目のデータ処理が行われる。このようにwait期間を設けてデータ処理の開始を遅らせることで、水平同期期間570の開始に合わせて、分割期間571において5~6行目のデータ処理を同時に行うことができる。
In the example of FIG. 5B, in the first divided
このように、一実施形態において、水平同期期間510の終了から、複数の画素行(例えば1~5行目)からの画素信号のうちの少なくとも一部が最初にデータ処理部220へと入力されるとき(分割期間561の開始)までには、wait期間が設けられる。一方で、水平同期期間520の終了から、複数の画素行(例えば6~10行目)からの画素信号のうちの少なくとも一部が最初にデータ処理部220へと入力されるとき(分割期間571の開始)までに、wait期間は不要である。すなわち、水平同期期間510の終了から分割期間561の開始までの時間と、水平同期期間520の終了から分割期間571の開始までの時間とは、異なっている。
Thus, in one embodiment, from the end of the horizontal synchronization period 510, at least some of the pixel signals from a plurality of pixel rows (eg,
また、図5(B)の例においては、複数の画素行からの画素信号を、単独でデータ処理部220に入力するか(例えば1~2行目)、別の複数の画素行からの画素信号とともにデータ処理部220に入力するか(例えば5~6行目)、が切り替えられている。このように、一実施形態においては、複数の画素行からの画素信号のうちの少なくとも一部に加えて、別の複数の画素行からの画素信号のうちの少なくとも一部を、処理回路に同時に入力するか否かを制御可能である。
In the example of FIG. 5B, pixel signals from multiple pixel rows are input to the
これらの構成によれば、セットbのように分割数Sが整数値ではない場合であっても、データ処理部220の待ち時間を減らし、効率的な処理を実現することができる。
According to these configurations, even when the number of divisions S is not an integer value as in set b, the waiting time of the
なお、上記の例では、ADC部210が有するリード用列メモリの容量が増やされているが、別の場所に緩衝用の列メモリが設けられてもよい。例えば、データ処理部220とデータ出力部230との間に列メモリが追加されてもよい。この列メモリは、一時的に(例えばwait期間の間)データを保持して5行目と6行目を待ち合わせる構成でもよい。
Note that in the above example, the capacity of the read column memory included in the
以上のように、本実施形態によれば、第2層110の制御パラメータの1つである分割数Sを設定することで、第2層110は複数の仕様を持つ第1層100に対応できる。特に、本実施形態によれば、1Hの中で異なる画素行群に対するデータ処理が繰り返される。このため、例えばT=2の場合に、垂直線の数が4本(S=2)、6本(S=3)、及び8本(S=4)のそれぞれの場合に、第2層110は対応可能である。このため、複数の種類の第1層100に対して、共通の第2層110を使用することができるため、撮像装置の開発コスト又は製造コストを削減できることが期待される。
As described above, according to the present embodiment, by setting the division number S, which is one of the control parameters of the
また、図5(B)を参照して説明された構成をさらに採用することにより、第2層110は分割数Sが整数値ではない場合にも対応可能であり、効率的な処理を実現することができる。例えばT=2の場合に、垂直線の数が3本(S=1.5)、5本(S=2.5)、及び7本(S=35)のそれぞれの場合に、第2層110は対応可能である。このような構成によれば、さらに多くの種類の第1層100に対して、共通の第2層110を使用することができるため、撮像装置の開発コスト又は製造コストをさらに削減できることが期待される。
Furthermore, by further adopting the configuration described with reference to FIG. 5(B), the
[実施形態2]
実施形態2では、Sの値と、Tの値と、の双方を変えることにより、データ処理部220が第1層100の様々な構成に対応する。実施形態2においても、データ処理部220は、図4(A)に示すセットaとセットbの双方に対応する。実施形態2に係る撮像装置及びデータ処理部220の構成は実施形態1と同様であり、説明を省略する。また、セットaについての処理は実施形態1と同様であり、図5(A)に示されるように行われる。以下では、セットbについての処理について、図6のタイミングチャートを参照して説明する。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, the
図6に示されるように、水平同期期間650(第1の期間)において、複数の画素行(例えば1~5行目)からの画素信号が、第1層100から第2層110に転送される。そして、分割期間662(第1の小期間)においては、複数の画素行のうちの第1の画素行群(例えば3~4行目)からの画素信号に基づくデータ処理が行われる。また、分割期間663(第2の小期間)においては、複数の画素行のうちの第2の画素行群(例えば5行目)からの画素信号に基づくデータ処理が行われる。ここで、第1の画素行群に含まれる画素行の数と、第2の画素行群に含まれる画素行の数と、は異なっている。
As shown in FIG. 6, in a horizontal synchronization period 650 (first period), pixel signals from a plurality of pixel rows (for example, 1st to 5th rows) are transferred from the
より詳細に説明すると、本実施形態では、分割数S=2.5に対応するために、1Hの期間が、2.5個の分割期間、すなわち第1の分割期間を2つと、第1の分割期間より短い第2の分割期間を1つ、に分割される。そして、第1の分割期間においては、T=2及びU=4が用いられ、第2の分割期間においては、T=1及びU=8が用いられる。図6の例において、第1の分割期間661,662においては、wait期間が不要なことを除き、実施形態1と同様にデータ処理を行うことができる。一方、第2の分割期間663,673においては、5,10行目の画素データが、1クロックサイクルごとに1行8列ずつ(通常の倍速相当)処理される。このため、5,10行目についてのデータ処理は、水平同期期間660,670のそれぞれで完結している。
To explain in more detail, in this embodiment, in order to correspond to the number of divisions S=2.5, the 1H period is divided into 2.5 division periods, that is, two first division periods and two first division periods. The second divided period is divided into one, which is shorter than the divided period. In the first divided period, T=2 and U=4 are used, and in the second divided period, T=1 and U=8 are used. In the example of FIG. 6, in the first divided
このような構成は、第1の演算器と第2の演算器とを有するデータ処理部220を用いることで実現できる。例えば、図3には、第1の演算器(減算器350~353及び除算器340)と、第2の演算器(減算器355~358及び除算器345)と、を有するデータ処理部220が示されている。ここで、第1の分割期間662において、第1の演算器と第2の演算器とのそれぞれには、第1の画素行群に含まれる異なる画素行(例えば3行目又は4行目)からの画素信号が入力される。この場合の処理は、実施形態1と同様である。
Such a configuration can be realized by using the
一方で、第2の分割期間663において、第1の演算器及び第2の演算器には、第2の画素行群に含まれる同じ画素行(例えば5行目)からの画素信号が入力される。言い換えれば、1行8列の画素データのうち半分(1行4列の画素データ)は入力300に入力され、残りの半分(1行4列の画素データ)は入力305に入力される。このとき、アキュミュレータ310,315のそれぞれは5行目の画素データの一部を積算するため、アキュミュレータ310,315による積算値の合計が5行目の画素データの積算値となる。したがって、セレクタ330,335は、アキュミュレータ310,315からの積算値の合計を示す加算器320からの出力を選択し、除算器340,345に供給する。なお、本実施形態においては、行ごとにデータ出力部230から出力されるデータの並び方が変わる。このため、データの受信側において、受信した格納するメモリ位置を適応的に変更すること、又はデータを並び替えることができる。
On the other hand, in the second divided
図6に示されるように、第2の分割期間においては、第1の分割期間と比較して、少ない行数の画素データに対して高速なデータ処理が行われる。すなわち、第1の分割期間662内の所定の長さの期間にわたって、データ処理部220は、第1の画素行群に含まれる1つの画素行(例えば3行目)のうちの第1の数の画素からの画素信号に対するデータ処理を行う。また、第2の分割期間内の同じ所定の長さの期間にわたって、データ処理部220は、第2の画素行群に含まれる1つの画素行(例えば5行目)のうちの第1の数より多い第2の数の画素からの画素信号に対するデータ処理を行う。
As shown in FIG. 6, in the second divided period, high-speed data processing is performed on pixel data with a smaller number of rows than in the first divided period. That is, over a period of a predetermined length within the first divided
本実施形態においても、第2層110の制御パラメータの1つである分割数S及び並列処理行数Tを設定することで、第2層110は複数の仕様を持つ第1層100に対応できる。実施形態1では、ADC部210が有するリード用の列メモリは少なくとも6行分の画素データを格納できたが、本実施形態では、ADC部210が有するリード用の列メモリとして5行分の画素データを格納可能なメモリを用いることができる。このように、図6を参照して説明された構成をさらに採用することにより、仮に分割数Sが整数値ではない場合であっても、回路規模の増加を抑えながら、効率的な処理を実現することができる。
Also in this embodiment, by setting the number of divisions S and the number of parallel processing lines T, which are one of the control parameters of the
[実施形態3]
実施形態3では、Sの値を固定しながらTの値を変えることにより、データ処理部220が第1層100の様々な構成に対応する。図5(A)及び図8は、実施形態3における処理のタイミングチャートを示す。図5(A)に示されるように、水平同期期間510,850に後続する水平同期期間520,860(第2の期間)には、分割期間521,861(第1の小期間)が含まれる。データ処理部220は、分割期間521,861にわたって、K行分の画素行のうちの一部の画素行群(Tの値に対応)からの画素信号に対するデータ処理を並列に行っている。ここで、並列処理行数Tは、上記のように、画素の数又は垂直線の数に応じて変更可能である。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, the
以下では、データ処理部220が、図4(B)に示すセットaとセットbの双方に対応する場合について説明する(特に記載がない限りGb画素についてのみ説明する)。実施形態3に係る撮像装置の構成は実施形態1と類似しており、以下では異なる部分について説明する。例えば、実施形態3に係る撮像装置としては図1に示される撮像装置を用いることができ、第2層110の回路構成としては図2に示されている構成を採用することができる。
In the following, a case will be described in which the
セットaについての処理は実施形態1と同様であり、データ処理部220は図5(A)に示されるように処理を行うことができる。ただし、この例においては、図4(B)に示されるように、第2層110の出力スループットは10であり、データ処理部220は、1クロックサイクルごとに2行5列の計10画素の画素データを処理する。
The processing for set a is the same as in the first embodiment, and the
図8は、セットbについての処理のタイミングチャートを示す。図6に示されるように、分割期間861(第1の小期間)にわたって、複数の画素行のうちの第1の画素行群(例えば1~2行目)からの画素信号に基づくデータ処理が行われている。また、分割期間861~862(第2の小期間)にわたって、複数の画素行のうちの第2の画素行群(例えば3行目)からの画素信号に基づくデータ処理が行われている。
FIG. 8 shows a timing chart of processing for set b. As shown in FIG. 6, data processing based on pixel signals from the first pixel row group (for example, the first and second rows) among the plurality of pixel rows is performed over a divided period 861 (first sub-period). It is being done. Further, data processing based on pixel signals from a second pixel row group (for example, the third row) among the plurality of pixel rows is performed over the divided
より具体的に説明すると、分割期間861において、データ処理部220は、1クロックサイクルあたり、1行目の4画素と、2行目の4画素と、3行目前半部の2画素と、の計10画素に対するデータ処理を行う。このように、データ処理部220は、分割期間861(第1の小期間)内の所定の長さの期間にわたって、第1の画素行群に含まれる1つの画素行(例えば1行目)のうちの第3の数の画素(例えば4画素)からの画素信号に対するデータ処理を行うことができる。一方でデータ処理部220は、分割期間861内の同じ所定の長さの期間にわたって、第2の画素行群に含まれる1つの画素行(例えば3行目)のうちの第3の数より少ない第4の数の画素(例えば2画素)からの画素信号に対するデータ処理を行うことができる。
More specifically, in the
このように、図8の例では、1~2行目に対する処理よりも、3行目に対する処理の方が遅く進行する。このため、3行目についての処理は分割期間861では完了せず、データ処理部220は分割期間862にわたって3行目についての処理を継続する。分割期間862において、データ処理部220は、1クロックサイクルあたり、3行目後半部の2画素と、4行目の4画素と、5行目の4画素と、の計10画素に対するデータ処理を行う。データ出力部230は、データ処理部220と同期して、所定のパイプライン遅延後にデータ処理後の画素データを出力する。
In this way, in the example of FIG. 8, the processing for the third row progresses more slowly than the processing for the first and second rows. Therefore, the processing for the third row is not completed during the divided
上記のように、ゲイン処理部260及びオフセット処理部270は、例えば10個の同じ演算器のそれぞれを用いて、入力された10画素の画素データのそれぞれに対して独立した処理を行うことができる。このため、ゲイン処理部260及びオフセット処理部270は、セットa及びセットbの双方について、入力された画素データに対して同じ処理を行うことができる。一方で、黒レベル補正部250は、データ間の依存性が存在するデータ処理を行う。このために、本実施形態では、黒レベル補正部250の動作は、画素の数又は垂直線の数に応じて、セットa用の第1のモードと、セットb用の第2のモードとの間で切り替え可能となっている。
As described above, the
図7は、本実施形態における黒レベル補正部250の構成例を示す。入力900,901,905,906には、あわせて10画素の画素データが、クロックサイクルごとに入力される。ここでセットaの場合には、入力900,901に1行5列(例えば1行目又は3行目)の画素データが入力され、入力905,906に1行5列(例えば2行目又は4行目)の画素データが入力される。一方でセットbの場合、入力900には1行4列(例えば1行目又は4行目)の画素データが、入力905には1行4列(例えば2行目又は5行目)の画素データが、入力901,906には1行2列(例えば3行目)の画素データが、それぞれ入力される。
FIG. 7 shows an example of the configuration of the black
このように、データ処理部220は、第1の演算器(例えば減算器950~953)と、第2の演算器(例えば減算器954)とを有している。セットaの場合、第1の演算器及び第2の演算器には、複数の画素行のうちの同じ画素行(例えば1行目)からの画素信号が入力される。そして、セットbの場合、第1の演算器と第2の演算器とのそれぞれには、複数の画素行のうちの互いに異なる画素行(例えば1行目及び3行目)からの画素信号が入力される。このような構成によれば、データ処理部220は、並列処理行数Tを変えることができる。なお、図8の例では、セットbの場合、第1の演算器はより速く処理される画素行(例えば1行目)からの画素信号に対するデータ処理を行う。一方で、第2の演算器は、より遅く処理される画素行(例えば3行目)からの画素信号に対するデータ処理を行う。
In this way, the
より詳細に説明すると、セットaの場合、入力900,905に入力された画素データは、それぞれアキュミュレータ910,915へ送られ、積算される。また、入力901に入力された画素データは、スイッチ960によってアキュミュレータ910に送られ、積算される。また、入力906に入力された画素データは、スイッチ965によってアキュミュレータ915に送られ、積算される。この場合、アキュミュレータ919には0が入力される。
More specifically, in the case of set a, the pixel data input to
加算器920は、3つの積算値を合算するかどうかを選択できる。セレクタ930,935,939は、アキュミュレータ910,915,919から出力された積算値、及び加算器920の出力値、から選択された値を出力することができる。加算器920及びセレクタ930,935,939の役割は、実施形態1,2の加算器320及びセレクタ330,335と同様であるから、説明を省略する。また、実施形態1と同様に、加算器920及びセレクタ930,935,939を省略することもできる。
除算器940,945は、実施形態1,2の除算器340,345と同様に、アキュミュレータ910,915から出力された積算値を用いて、黒レベルを算出する。減算器950~959は、実施形態1の減算器350~353,355~358と同様に、入力900,901,905,906に入力された画素データから黒レベルを減算することで、黒レベル補正後の画素データを生成して出力する。セットaの場合、入力901,906のそれぞれに入力された画素データからは、除算器940,945から出力された黒レベルが減算される。このため、セレクタ970は除算器940の出力を選択して減算器954に供給し、セレクタ975は除算器945の出力を選択して減算器959に供給する。
一方でセットbの場合、入力900,905に入力された画素データは、それぞれアキュミュレータ910,915へ送られ、積算される。また、入力901に入力された画素データは、スイッチ960によってアキュミュレータ919に送られ、積算される。また、入力906に入力された画素データは、スイッチ965によってアキュミュレータ919に送られ、積算される。
On the other hand, in the case of set b, the pixel data input to
この場合、除算器940,945,949は、それぞれ、アキュミュレータ910,915,919から出力された積算値を用いて、黒レベルを算出する。黒レベルの算出はセットaの場合と同様に行うことができるが、算術平均値を求めるために用いられる除数は、セットに応じて、又はそれぞれのアキュミュレータに積算された画素データ数に応じて、変えられる。
In this case,
また、減算器950~959は、入力900,901,905,906に入力された画素データから黒レベルを減算する。セットbの場合、入力901,906のそれぞれに入力された画素データからは、除算器949から出力された黒レベルが減算される。このため、セレクタ970,975は除算器949の出力を選択して減算器954,959に供給する。
Further,
以上のような構成により、黒レベル補正部250は、セットa及びセットbのどちらの場合においても、行ごとに黒レベルを求め、黒レベル補正処理を行うことができる。
With the above configuration, the black
以上のように、本実施形態では、第2層110の制御パラメータの1つである並列処理行数Tを設定することで、第2層110は複数の仕様を持つ第1層100に対応できる。また、このような構成は、例えば図7に示すアキュミュレータ919、除算器949、及びいくつかのセレクタを追加することで実現可能であり、回路規模の増加を抑えながら、効率的な処理を実現することができる。
As described above, in this embodiment, by setting the number of parallel processing lines T, which is one of the control parameters of the
[その他の実施形態]
実施形態1では、セットa(Sa=2,Ta=2)と、セットb(Sb=2.5,Tb=2)とが切り替えられた。また、実施形態2では、Sb=2.5を実現するために、セットbの処理中にTb=1とTb=2とが切り替えられた。さらに、実施形態3では、セットa(Sa=2,Ta=5)と、セットb(Sb=2.5,Tb=4)とが切り替えられた。しかしながら、S及びTのようなこれらのパラメータは、他の値であってもよい。
[Other embodiments]
In the first embodiment, set a (Sa=2, Ta=2) and set b (Sb=2.5, Tb=2) were switched. Further, in the second embodiment, in order to realize Sb=2.5, Tb=1 and Tb=2 were switched during the processing of set b. Furthermore, in the third embodiment, set a (Sa=2, Ta=5) and set b (Sb=2.5, Tb=4) were switched. However, these parameters such as S and T may have other values.
例えば、実施形態3と同様に、任意の並列処理行数T(Ta<Tb)、分割数S(Sa=Sb)、及び並列処理列数U(Ua>Ub)に対応可能なデータ処理部220は、以下のように実現することができる。ここで、Ka=Sa×Ta、及びKb=Sb×Tbである。すなわち、Ta行を分割期間ごとに処理可能な演算器(910,915,940,945に相当)に加えて、(Tb-Ta)行を1Hで処理可能な演算器(919,949に相当)を有するデータ処理部220を用いることができる。ここで、Ta行を分割期間ごとに処理可能な演算器とは、Ta行Ua列の画素データをクロックサイクルごとにデータ出力部230に供給可能な演算器のことを指す。
For example, as in the third embodiment, the
また、セットの数は3つ以上であってもよい。例えば、3種類の並列処理行数T(Ta<Tb<Tc)に対応可能なデータ処理部220は、以下のように実現することができる。すなわち、上記のように、Ta行を分割期間ごとに処理可能な演算器と、(Tb-Ta)行を1Hで処理可能な演算器とを、データ処理部220に設けることができる。そして、さらに処理を行う必要がある(Tc-Tb)行を1Hで処理可能な演算器を、データ処理部220にさらに設けることができる。このような再帰的な手法により、3つ以上のセットに対応可能なデータ処理部220を用意することができる。
Further, the number of sets may be three or more. For example, the
上記の各実施形態においては、様々な処理パラメータに従って黒レベル補正処理を行う場合について説明された。しかしながら、データ処理の種類は黒レベル補正処理には限定されず、例えばローパスフィルタ処理のような空間フィルタ処理、解像度変換処理、又は圧縮処理などに、上記の実施形態の手法を適用することもできる。 In each of the above embodiments, a case has been described in which black level correction processing is performed according to various processing parameters. However, the type of data processing is not limited to black level correction processing, and the method of the above embodiment can also be applied to, for example, spatial filter processing such as low-pass filter processing, resolution conversion processing, or compression processing. .
なお、上記の各実施形態に係る撮像素子は、以下のように製造することができる。まず、撮像素子の用途に応じて、第1層100に設けられる、画素信号を生成する画素の数が決定される。さらに、撮像素子の用途に応じて、第1層100に設けられ、複数の画素を第1層100の縦方向に接続する複数の垂直線が決定される。そして、決定された画素の数及び垂直線の数にかかわらず共通のハードウェアを有し、第1層100から取得した画素信号に基づくデータ処理を行う処理回路が設けられている、第1層100に積層された第2層110が用意される。そして、第2層110に、決定された数の画素及び垂直線が設けられた第1層100が積層される。このように共通の第2層を用いることにより、撮像素子の開発コスト又は製造コストを低減することができる。
Note that the image sensor according to each of the above embodiments can be manufactured as follows. First, the number of pixels that are provided in the
一方で、様々な画素の数及び垂直線の数に対応できるように、決定された画素の数及び垂直線の数に応じて、第2層110の処理パラメータを設定することが行われる。このような処理パラメータは、例えば第2層110が有するメモリなどに書き込むことができる。また、このような処理パラメータに従って、例えば図7に示されるセレクタの動作を固定してもよい。
On the other hand, the processing parameters of the
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the embodiments described above, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following claims are hereby appended to disclose the scope of the invention.
100:第1層、110:第2層、210:ADC部、220:データ処理部、230:データ出力部、250:黒レベル補正部 100: first layer, 110: second layer, 210: ADC section, 220: data processing section, 230: data output section, 250: black level correction section
Claims (16)
前記第1層に設けられ、前記複数の画素を前記第1層の縦方向に接続する複数の垂直線と、
前記第1層に積層された第2層に設けられ、前記画素の数又は前記垂直線の数に応じて処理パラメータを制御可能である、前記第1層から取得した画素信号に基づくデータ処理を行う処理回路と、
を備え、第1の期間において、複数の画素行からの画素信号が、前記第1層から前記第2層へと並列に伝達されることを特徴とする撮像装置。 a plurality of pixels provided in the first layer and generating pixel signals;
a plurality of vertical lines provided in the first layer and connecting the plurality of pixels in the vertical direction of the first layer;
Data processing based on pixel signals obtained from the first layer, which is provided in a second layer stacked on the first layer, and whose processing parameters can be controlled according to the number of pixels or the number of vertical lines. A processing circuit that performs
An imaging device comprising: pixel signals from a plurality of pixel rows are transmitted in parallel from the first layer to the second layer in a first period.
前記第1の小期間の長さは、前記画素の数に応じて変更可能であることを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。 The processing circuit performs data processing on a pixel signal from one pixel row of the plurality of pixel rows over a first small period included in a second period following the first period,
The imaging device according to claim 1, wherein the length of the first short period can be changed depending on the number of pixels.
前記第2の期間における前記データ処理の繰り返し回数は、前記垂直線の数に応じて変更可能であることを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。 The processing circuit repeats data processing based on pixel signals from some of the pixel row groups among the plurality of pixel rows in a second period following the first period. Performs data processing based on image signals from pixel rows,
The imaging device according to claim 1, wherein the number of times the data processing is repeated in the second period can be changed depending on the number of vertical lines.
前記一部の画素行群の画素行の数は、前記画素の数又は前記垂直線の数に応じて変更可能であることを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。 The processing circuit performs data processing on pixel signals from some pixel row groups among the plurality of pixel rows over a first small period included in a second period following the first period. done in parallel,
2. The imaging device according to claim 1, wherein the number of pixel rows in the partial pixel row group can be changed according to the number of pixels or the number of vertical lines.
前記処理回路は、第1の演算器と第2の演算器とを有し、
第1のモードにおいて、前記第1の演算器及び前記第2の演算器には、前記複数の画素行のうちの同じ画素行からの画素信号が入力され、
第2のモードにおいて、前記第1の演算器と前記第2の演算器とのそれぞれには、前記複数の画素行のうちの互いに異なる画素行からの画素信号が入力されることを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。 The operation of the imaging device is switchable between a first mode and a second mode depending on the number of pixels or the number of vertical lines,
The processing circuit has a first arithmetic unit and a second arithmetic unit,
In the first mode, pixel signals from the same pixel row among the plurality of pixel rows are input to the first arithmetic unit and the second arithmetic unit,
In the second mode, pixel signals from mutually different pixel rows among the plurality of pixel rows are input to each of the first arithmetic unit and the second arithmetic unit. , The imaging device according to claim 1.
前記第1層に設けられ、前記複数の画素を前記第1層の縦方向に接続する複数の垂直線と、を備える撮像装置であって、
第1の期間において、複数の画素行からの画素信号が、前記第1層から、前記第1層に積層された第2層へと並列に伝達され、
前記撮像装置はさらに、前記第2層に設けられた処理回路であって、第1の小期間において前記複数の画素行のうちの第1の画素行群からの画素信号に基づくデータ処理を行い、第2の小期間において前記複数の画素行のうちの第2の画素行群からの画素信号に基づくデータ処理を行う処理回路を備えることを特徴とする、撮像装置。 a plurality of pixels provided in the first layer and generating pixel signals;
An imaging device comprising: a plurality of vertical lines provided in the first layer and connecting the plurality of pixels in the vertical direction of the first layer;
In a first period, pixel signals from a plurality of pixel rows are transmitted in parallel from the first layer to a second layer stacked on the first layer,
The imaging device further includes a processing circuit provided in the second layer, which performs data processing based on pixel signals from a first pixel row group of the plurality of pixel rows in a first sub-period. , a processing circuit that performs data processing based on pixel signals from a second group of pixel rows among the plurality of pixel rows in a second sub-period.
前記メモリは、前記複数の画素行からの画素信号のうちの少なくとも一部と、前記第1の期間に後続する第2の期間において前記第1層から前記第2層へと並列に伝達された別の複数の画素行からの画素信号と、を同時に格納することを特徴とする、請求項6に記載の撮像装置。 further comprising a memory provided in the second layer and storing pixel signals transmitted from the first layer,
The memory is configured to transmit at least some of the pixel signals from the plurality of pixel rows from the first layer to the second layer in parallel in a second period following the first period. 7. The imaging device according to claim 6, wherein pixel signals from another plurality of pixel rows are simultaneously stored.
前記第1の小期間において、前記第1の演算器と前記第2の演算器とのそれぞれには、前記第1の画素行群に含まれる異なる画素行からの画素信号が入力され、
前記第2の小期間において、前記第1の演算器及び前記第2の演算器には、前記第2の画素行群に含まれる同じ画素行からの画素信号が入力されることを特徴とする、請求項10に記載の撮像装置。 The processing circuit has a first arithmetic unit and a second arithmetic unit,
In the first short period, pixel signals from different pixel rows included in the first pixel row group are input to each of the first arithmetic unit and the second arithmetic unit,
In the second short period, pixel signals from the same pixel row included in the second pixel row group are input to the first arithmetic unit and the second arithmetic unit. , The imaging device according to claim 10.
前記第2の小期間の中の前記所定の長さの期間にわたって、前記処理回路は、前記第2の画素行群に含まれる1つの画素行のうちの前記第1の数より多い第2の数の画素からの画素信号に対するデータ処理を行うことを特徴とする、請求項10又は11に記載の撮像装置。 Over a period of a predetermined length within the first sub-period, the processing circuit processes pixel signals from a first number of pixels of one pixel row included in the first pixel row group. perform data processing,
Over the period of the predetermined length within the second sub-period, the processing circuit controls a second pixel row that is greater than the first number of pixel rows included in the second pixel row group. The imaging device according to claim 10 or 11, wherein data processing is performed on pixel signals from several pixels.
前記第1の小期間にわたって、前記第1の画素行群に含まれる1つの画素行からの画素信号に対するデータ処理を行い、
前記第1の小期間よりも長い前記第2の小期間にわたって、前記第2の画素行群に含まれる1つの画素行からの画素信号に対するデータ処理を行うことを特徴とする、請求項6に記載の撮像装置。 The processing circuit includes:
performing data processing on pixel signals from one pixel row included in the first pixel row group over the first short period;
7. The method according to claim 6, wherein data processing is performed on a pixel signal from one pixel row included in the second pixel row group over the second short period that is longer than the first short period. The imaging device described.
前記第1の演算器は、前記第1の画素行群に含まれる画素行からの画素信号に対するデータ処理を行い、
前記第2の演算器は、前記第2の画素行群に含まれる画素行からの画素信号に対するデータ処理を行うことを特徴とする、請求項13に記載の撮像装置。 The processing circuit has a first arithmetic unit and a second arithmetic unit,
The first arithmetic unit performs data processing on pixel signals from pixel rows included in the first pixel row group,
The imaging device according to claim 13, wherein the second arithmetic unit performs data processing on pixel signals from pixel rows included in the second pixel row group.
前記第2の小期間の中の前記所定の長さの期間にわたって、前記処理回路は、前記第2の画素行群に含まれる1つの画素行のうちの前記第3の数より少ない第4の数の画素からの画素信号に対するデータ処理を行うことを特徴とする、請求項13又は14に記載の撮像装置。 Over a period of a predetermined length within the first sub-period, the processing circuit processes pixel signals from a third number of pixels of one pixel row included in the first pixel row group. perform data processing,
Over the period of the predetermined length within the second sub-period, the processing circuit controls a fourth pixel row that is less than the third number of pixel rows included in the second pixel row group. The imaging device according to claim 13 or 14, wherein data processing is performed on pixel signals from several pixels.
第1層に設けられる、画素信号を生成する画素の数を決定する工程と、
前記第1層に設けられ、前記複数の画素を前記第1層の縦方向に接続する複数の垂直線の数を決定する工程と、
前記決定された画素の数及び垂直線の数にかかわらず共通のハードウェアを有し、前記第1層から取得した画素信号に基づくデータ処理を行う処理回路が設けられている、前記第1層に積層された第2層を用意する工程と、
前記決定された画素の数及び垂直線の数に応じて、前記第2層の処理パラメータを設定する工程と、
前記第2層に、前記決定された数の前記画素及び前記垂直線が設けられた前記第1層を積層する工程と、
を有することを特徴とする製造方法。 A method for manufacturing an imaging device according to any one of claims 2 to 15, comprising:
a step of determining the number of pixels that generate pixel signals provided in the first layer;
determining the number of vertical lines provided in the first layer and connecting the plurality of pixels in the vertical direction of the first layer;
The first layer has common hardware regardless of the determined number of pixels and the number of vertical lines, and is provided with a processing circuit that performs data processing based on pixel signals acquired from the first layer. a step of preparing a second layer laminated on the
setting processing parameters for the second layer according to the determined number of pixels and the number of vertical lines;
laminating the first layer provided with the determined number of pixels and the vertical line on the second layer;
A manufacturing method characterized by having the following.
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