JPWO2016104174A1 - 固体撮像装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
1.固体撮像装置の概略構成例
2.比較器の第1の実施の形態
3.画素部の第1の実施の形態
4.比較器の第2の実施の形態
5.画素部の第2の実施の形態
6.画素部の第3の実施の形態
7.画素部の第4の実施の形態
8.ラッチ部の第2の実施の形態
9.画素部の第5の実施の形態
10.画素部の第6の実施の形態
11.複数基板構成の第1の実施の形態
12.複数基板構成の第2の実施の形態
13.ラッチ回路の出力制御例
14.イメージセンサの使用例
15.電子機器への適用例
図1は、本開示に係る固体撮像装置の概略構成を示している。
図3は、比較器51の詳細構成例を示すブロック図である。
図4は、図3の比較器51の場合の画素部21の詳細な回路構成を示す回路図である。
図6は、比較器51の詳細構成例を示すブロック図である。
図7は、図6の比較器51の場合の画素部21の詳細な回路構成を示す回路図である。
図9は、図3の比較器51の場合の画素部21の詳細な回路構成を示す回路図である。
図11は、図6の比較器51の場合の画素部21の詳細な回路構成を示す回路図である。
図13は、図2のラッチ部52の詳細な回路構成を示す回路図である。
図14は、図6の比較器51の場合の画素部21の詳細な回路構成を示す回路図である。
図16は、図6の比較器51の場合の画素部21の詳細な回路構成を示す回路図である。
以上の説明においては、固体撮像装置1が、1枚の半導体基板11上に形成されるものとして説明したが、複数枚の半導体基板11に回路を作り分けることで、固体撮像装置1を構成してもよい。
図18乃至図20は、固体撮像装置1を2枚の半導体基板11で構成した例であるが、3枚の半導体基板11で構成することもできる。
次に、ラッチ部52のN個のラッチ回路101−1乃至101−Nのラッチ信号Colnの読み出し制御について説明する。
図26は、上述の固体撮像装置を使用する使用例を示す図である。
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
本開示は、固体撮像装置への適用に限られるものではない。即ち、本開示は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像装置を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に固体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。固体撮像装置は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
(1) 画素に入射された光を受光して光電変換することで電圧を発生し、前記電圧から、電源線および接地線の一方である第1の電位線を基準として生成された電流と、前記電源線および接地線の他方である第2の電位線を基準として生成され、前記電流と比較するために参照される参照信号の電圧が変換された参照電流とを比較して、同一になったときに反転する比較結果を用いた信号を、前記電流を生成する際のソース側に戻す比較部と、
前記比較部による比較結果が反転したときの信号をデジタル値として記憶する記憶部と
を前記画素毎に備える固体撮像装置。
(2) 前記比較部は、入力される前記画素信号の電圧を変換して電流を生成する第1のトランジスタと、入力される前記参照信号の電圧を変換して参照電流を生成する第2のトランジスタとが直列に接続される反転回路を有する
前記(1)に記載の固体撮像装置。
(3) 前記比較部は、前記反転回路による比較開始時には、前記比較結果を用いた信号として、ローレベルを戻し、前記比較部による比較結果が反転したときには、前記比較結果を用いた信号として、ハイレベルを戻す論理回路をさらに有する
前記(2)に記載の固体撮像装置。
(4) 前記比較部は、前記比較結果信号が反転するときの遷移速度を高速化する正帰還回路をさらに有する
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(5) 前記光電変換部からの信号を転送する転送ゲートを
前記画素毎にさらに備える前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(6) 前記記憶部は、ダイナミックラッチである
前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(7) 前記記憶部は、スタティックラッチである
前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(8) 前記第1のトランジスタは、NMOS(Negative Channel MOS)で構成され、前記第2のトランジスタは、PMOS(Positive Channel MOS)で構成される
前記(2)に記載の固体撮像装置。
(9) 前記第1のトランジスタは、PMOS(Positive Channel MOS)で構成され、前記第2のトランジスタは、NMOS(Negative Channel MOS)で構成される
前記(2)に記載の固体撮像装置。
(10) 前記正孔を電荷とする場合、前記正帰還回路の極性は、電子を電荷とする場合の逆極性になる
前記(7)に記載の固体撮像装置。
(11) 複数の半導体基板で構成されている
前記(1)乃至(10)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(12) 画素に入射された光を受光して光電変換することで電圧を発生し、前記電圧から、電源線および接地線の一方である第1の電位線を基準として生成された電流と、前記電源線および接地線の他方である第2の電位線を基準として生成され、前記電流と比較するために参照される参照信号の電圧が変換された参照電流とを比較して、同一になったときに反転する比較結果を用いた信号を、前記電流を生成する際のソース側に戻す比較部と、
前記比較部による比較結果が反転したときの信号をデジタル値として記憶する記憶部と
を前記画素毎に備える固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
入射光を前記固体撮像装置に入射する光学系と
を有する電子機器。
Claims (12)
- 画素に入射された光を受光して光電変換することで電圧を発生し、前記電圧から、電源線および接地線の一方である第1の電位線を基準として生成された電流と、前記電源線および接地線の他方である第2の電位線を基準として生成され、前記電流と比較するために参照される参照信号の電圧が変換された参照電流とを比較して、同一になったときに反転する比較結果を用いた信号を、前記電流を生成する際のソース側に戻す比較部と、
前記比較部による比較結果が反転したときの信号をデジタル値として記憶する記憶部と
を前記画素毎に備える固体撮像装置。 - 前記比較部は、入力される前記画素信号の電圧を変換して電流を生成する第1のトランジスタと、入力される前記参照信号の電圧を変換して参照電流を生成する第2のトランジスタとが直列に接続される反転回路を有する
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記比較部は、前記反転回路による比較開始時には、前記比較結果を用いた信号として、ローレベルを戻し、前記比較部による比較結果が反転したときには、前記比較結果を用いた信号として、ハイレベルを戻す論理回路をさらに有する
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記比較部は、前記比較結果信号が反転するときの遷移速度を高速化する正帰還回路をさらに有する
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記光電変換部からの信号を転送する転送ゲートを
前記画素毎にさらに備える請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記記憶部は、ダイナミックラッチである
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記記憶部は、スタティックラッチである
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記第1のトランジスタは、NMOS(Negative Channel MOS)で構成され、前記第2のトランジスタは、PMOS(Positive Channel MOS)で構成される
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記第1のトランジスタは、PMOS(Positive Channel MOS)で構成され、前記第2のトランジスタは、NMOS(Negative Channel MOS)で構成される
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記正孔を電荷とする場合、前記正帰還回路の極性は、電子を電荷とする場合の逆極性になる
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 複数の半導体基板で構成されている
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 画素に入射された光を受光して光電変換することで電圧を発生し、前記電圧から、電源線および接地線の一方である第1の電位線を基準として生成された電流と、前記電源線および接地線の他方である第2の電位線を基準として生成され、前記電流と比較するために参照される参照信号の電圧が変換された参照電流とを比較して、同一になったときに反転する比較結果を用いた信号を、前記電流を生成する際のソース側に戻す比較部と、
前記比較部による比較結果が反転したときの信号をデジタル値として記憶する記憶部と
を前記画素毎に備える固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
入射光を前記固体撮像装置に入射する光学系と
を有する電子機器。
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