JPWO2015019837A1 - 変換装置、撮像装置、電子機器、変換方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.積層型の撮像装置の構成
2.各層の回路の配置の形態
3.各層の回路の配置の他の形態
4.ラッチ数を低減した構成
5.電子機器
6.記録媒体
図1は、本技術が適用される撮像装置の構成を示す図である。本技術は、積層型の撮像装置に適用できる。積層型の撮像装置は、画素の部分の支持基板の代わりに信号処理回路が形成されたチップを用い、その上に画素部分を重ね合わせる構造とされている。このような構成とすることで、撮像装置の小型化が可能となる。
そこで、図4に示すような構成とする。図4に示した構成は、図2に示した構成と対応しており、1ブロック分の画素21と、ADC31の構成を示すブロック図である。図4に示した構成においては、ADC31を構成する比較器とラッチ回路を上基板10と下基板11に分けて配置する。
時刻T0<時刻T0’<時刻T1
を満たす時刻である。時刻T0’の時点では、まだランプ電圧が、比較トランジスタ221からのチャネル電圧(VFD)よりも大きい状態(図7に示した状態ではポテンシャルが低い状態)のため、SL222の電圧は3Vのままである。
図8に、撮像装置のさらなる小型化を実現するための各層の回路の配置の他の形態の回路構成例を示す。図5と同様の部分には、同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。図8に示した回路構成においては、全てがNMOS(Negative channel Metal Oxide Semiconductor)で構成され、動作点が合わせられた構造とされている。
上記した実施の形態においては、ADC31に含まれる比較器201とラッチ回路52とを上基板10と下基板11にそれぞれ配置し、比較器201の構成を、例えば、比較トランジスタ221を用いて構成する場合を例にあげて説明した。
本開示は、撮像装置への適用に限られるものではなく、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、携帯電話機などの撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に撮像装置を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に撮像装置を用いる電子機器全般に対して適用可能である。なお、電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
入力信号の入力電圧と、時間的に変動するランプ信号のランプ電圧とを比較する比較部と、
前記比較部からの比較結果が反転したときのコード値を保持する記憶部と
を備え、
前記記憶部による前記コード値の保持を、複数回繰り返すことで、所定のビット数のデジタル信号を生成する
変換装置。
(2)
前記所定のビット数を上位ビットと下位ビットに分け、前記下位ビットを、前記上位ビットよりも先に取得し、取得した前記下位ビットと前記上位ビットを組み合わされることで、前記所定のビット数のデジタル信号を生成する
前記(1)に記載の変換装置。
(3)
前記下位ビットは、グレイコードである
前記(2)に記載の変換装置。
(4)
前記下位ビットと前記上位ビットの少なくとも1ビットを共用する
前記(2)に記載の変換装置。
(5)
前記共用されたビットの一つ下位のビットの値により、前記デジタル信号を補正する
前記(4)に記載の変換装置。
(6)
前記下位ビットを取得するための前記ランプ信号と、前記上位ビットを取得するための前記ランプ信号とは、異なる周期を有する
前記(2)に記載の変換装置。
(7)
前記入力信号は、画素から出力された信号であり、
前記画素毎に備えられる
前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の変換装置。
(8)
上基板と下基板が積層され、
前記上基板には、画素と、前記画素からの信号の電圧と時間的に変動するランプ信号のランプ電圧とを比較する比較部が配置され、
前記下基板には、前記比較部からの比較結果が反転したときのコード値を保持する記憶部が配置され、
前記記憶部による前記コード値の保持を、複数回繰り返すことで、所定のビット数のデジタル信号を生成する
撮像装置。
(9)
前記所定のビット数を上位ビットと下位ビットに分け、前記下位ビットを、前記上位ビットよりも先に取得し、
前記画素の基準レベルの下位ビット、前記画素の基準レベルの上位ビット、前記画素の信号レベルの下位ビット、および前記画素の信号レベルの上位ビットの順で、前記基準レベルの信号と前記信号レベルの信号を取得し、それらの信号の一方から他方を減算することで、前記画素に蓄積された電荷量を表すデジタル信号を生成する
前記(8)に記載の撮像装置。
(10)
前記基準レベルの信号を取得するときに前記ランプ電圧と、前記信号レベルを取得するときの前記ランプ電圧は異なる
前記(9)に記載の撮像装置。
(11)
前記信号レベルの高輝度側の信号を取得するときの前記ランプ信号の電圧変化は、低輝度側の信号を取得するときの前記ランプ信号の電圧変化よりも急であるか、または、前記信号レベルの高輝度側の信号を取得するときの前記記憶部への前記コード値の供給の速度は、低輝度側の信号を取得するときの前記記憶部への前記コード値の供給の速度よりも遅い
前記(9)に記載の撮像装置。
(12)
前記ランプ信号の電圧変化が急になった時点、または前記コード値の供給の速度が変化した時点で取得される信号と、前記基準レベルとの差分から、前記高輝度側の信号を補正する
前記(11)に記載の撮像装置。
(13)
上基板と下基板が積層され、
前記上基板には、画素と、前記画素からの信号の電圧と時間的に変動するランプ信号のランプ電圧とを比較する比較部が配置され、
前記下基板には、前記比較部からの比較結果が反転したときのコード値を保持する記憶部が配置され、
前記記憶部による前記コード値の保持を、複数回繰り返すことで、所定のビット数のデジタル信号を生成する撮像装置と、
前記半導体装置から出力される画素信号に対して信号処理を行う信号処理部と
を備える電子機器。
(14)
入力信号の入力電圧と、時間的に変動するランプ信号のランプ電圧とを比較する比較部と、
前記比較部からの比較結果が反転したときのコード値を保持する記憶部と
を備える変換装置の変換方法において、
前記記憶部による前記コード値の保持を、複数回繰り返すことで、所定のビット数のデジタル信号を生成する
ステップを含む変換方法。
Claims (14)
- 入力信号の入力電圧と、時間的に変動するランプ信号のランプ電圧とを比較する比較部と、
前記比較部からの比較結果が反転したときのコード値を保持する記憶部と
を備え、
前記記憶部による前記コード値の保持を、複数回繰り返すことで、所定のビット数のデジタル信号を生成する
変換装置。 - 前記所定のビット数を上位ビットと下位ビットに分け、前記下位ビットを、前記上位ビットよりも先に取得し、取得した前記下位ビットと前記上位ビットを組み合わされることで、前記所定のビット数のデジタル信号を生成する
請求項1に記載の変換装置。 - 前記下位ビットは、グレイコードである
請求項2に記載の変換装置。 - 前記下位ビットと前記上位ビットの少なくとも1ビットを共用する
請求項2に記載の変換装置。 - 前記共用されたビットの一つ下位のビットの値により、前記デジタル信号を補正する
請求項4に記載の変換装置。 - 前記下位ビットを取得するための前記ランプ信号と、前記上位ビットを取得するための前記ランプ信号とは、異なる周期を有する
請求項2に記載の変換装置。 - 前記入力信号は、画素から出力された信号であり、
前記画素毎に備えられる
請求項1に記載の変換装置。 - 上基板と下基板が積層され、
前記上基板には、画素と、前記画素からの信号の電圧と時間的に変動するランプ信号のランプ電圧とを比較する比較部が配置され、
前記下基板には、前記比較部からの比較結果が反転したときのコード値を保持する記憶部が配置され、
前記記憶部による前記コード値の保持を、複数回繰り返すことで、所定のビット数のデジタル信号を生成する
撮像装置。 - 前記所定のビット数を上位ビットと下位ビットに分け、前記下位ビットを、前記上位ビットよりも先に取得し、
前記画素の基準レベルの下位ビット、前記画素の基準レベルの上位ビット、前記画素の信号レベルの下位ビット、および前記画素の信号レベルの上位ビットの順で、前記基準レベルの信号と前記信号レベルの信号を取得し、それらの信号の一方から他方を減算することで、前記画素に蓄積された電荷量を表すデジタル信号を生成する
請求項8に記載の撮像装置。 - 前記基準レベルの信号を取得するときに前記ランプ電圧と、前記信号レベルを取得するときの前記ランプ電圧は異なる
請求項9に記載の撮像装置。 - 前記信号レベルの高輝度側の信号を取得するときの前記ランプ信号の電圧変化は、低輝度側の信号を取得するときの前記ランプ信号の電圧変化よりも急であるか、または、前記信号レベルの高輝度側の信号を取得するときの前記記憶部への前記コード値の供給の速度は、低輝度側の信号を取得するときの前記記憶部への前記コード値の供給の速度よりも遅い
請求項9に記載の撮像装置。 - 前記ランプ信号の電圧変化が急になった時点、または前記コード値の供給の速度が変化した時点で取得される信号と、前記基準レベルとの差分から、前記高輝度側の信号を補正する
請求項11に記載の撮像装置。 - 上基板と下基板が積層され、
前記上基板には、画素と、前記画素からの信号の電圧と時間的に変動するランプ信号のランプ電圧とを比較する比較部が配置され、
前記下基板には、前記比較部からの比較結果が反転したときのコード値を保持する記憶部が配置され、
前記記憶部による前記コード値の保持を、複数回繰り返すことで、所定のビット数のデジタル信号を生成する撮像装置と、
前記半導体装置から出力される画素信号に対して信号処理を行う信号処理部と
を備える電子機器。 - 入力信号の入力電圧と、時間的に変動するランプ信号のランプ電圧とを比較する比較部と、
前記比較部からの比較結果が反転したときのコード値を保持する記憶部と
を備える変換装置の変換方法において、
前記記憶部による前記コード値の保持を、複数回繰り返すことで、所定のビット数のデジタル信号を生成する
ステップを含む変換方法。
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