JPWO2019150917A1 - 撮像素子及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
光電変換部を含む複数の画素が配置されて成る画素アレイ部、及び、画素から出力されるアナログの画素信号と所定の参照信号とを比較し、画素信号の信号レベルに応じた比較結果を出力する比較器を備えている。
この撮像素子において、
比較器は、差動対トランジスタ、差動対の一方のトランジスタに対し直列に接続された第1の負荷トランジスタ、及び、差動対の他方のトランジスタに対し直列に接続された第2の負荷トランジスタを有する。
差動対の一方のトランジスタは、画素信号と所定の参照信号とが合成された信号をゲート入力とし、差動対の他方のトランジスタは、所定の電圧をゲート入力とする。
そして、差動対の一方のトランジスタ及び第1の負荷トランジスタの共通接続ノードと、所定の電圧のノードとの間に容量部が接続された構成となっている。
光電変換部を含む複数の画素が配置されて成る画素アレイ部、及び、画素から出力されるアナログの画素信号と所定の参照信号とを比較し、画素信号の信号レベルに応じた比較結果を出力する比較器を備え、
比較器は、縦続接続された第1増幅部及び第2増幅部から成り、
第1増幅部は、
差動対トランジスタ、
差動対の一方のトランジスタに対し直列に接続された第1の負荷トランジスタ、及び、
差動対の他方のトランジスタに対し直列に接続された第2の負荷トランジスタを有し、
差動対の一方のトランジスタは、画素信号と所定の参照信号とが合成された信号をゲート入力とし、
差動対の他方のトランジスタは、所定の電圧をゲート入力とし、
第2の増幅部は、
出力ノードと所定の電圧のノードとの間に接続された第1の容量部を有する構成となっている。
1.本開示の撮像素子及び電子機器、全般に関する説明
2.本開示の撮像素子
2−1.CMOSイメージセンサの構成例
2−2.画素の構成例
2−3.アナログ−デジタル変換部の構成例
2−4.チップ構造
2−4−1.平置型のチップ構造(所謂、平置構造)
2−4−2.積層型のチップ構造(所謂、積層構造)
2−5.撮像素子の低消費電力化について
2−6.参考例に係る比較器
2−6−1.参考例に係る比較器の構成
2−6−2.参考例に係る比較器の動作
2−6−3.参考例に係る比較器の作用、効果
2−6−4.参考例に係る比較器の問題点
3.第1実施形態
3−1.実施例1(差動アンプに容量部を設ける例)
3−2.実施例2(容量部の具体例1:可変容量素子を用いる例)
3−3.実施例3(容量部の具体例2:複数の容量素子及び切替えスイッチの組み合わせから成る例)
3−4.実施例4(容量部の具体例3:切替えスイッチの制御端子に電気的な分離回路を設ける例)
3−5.実施例5(実施例1の変形例:逆導電型のトランジスタを用いる例)
4.第2実施形態
4−1.実施例6(出力アンプに容量部を設ける例)
4−2.実施例7(差動アンプ及び出力アンプの双方に容量部を設ける例)
4−3.実施例8(実施例6の変形例:クランプ回路を備える例)
4−4.実施例9(実施例8の変形例:逆導電型のトランジスタを用いる例)
5.変形例
6.応用例
7.本開示に係る技術の適用例
7−1.本開示の電子機器(撮像装置の例)
7−2.移動体への応用例
8.本開示がとることができる構成
本開示の第1態様に係る撮像素子及び電子機器にあっては、画素信号及び所定の参照信号はそれぞれ容量素子を介して、差動対の一方のトランジスタのゲート入力となる構成とすることができる。また、所定の電圧について、任意の電圧である構成とすることができる。任意の電圧については、グランド(GND)レベルや電源電圧等を例示することができる。
本開示の技術が適用される、本開示の撮像素子の基本的な構成について説明する。ここでは、撮像素子として、X−Yアドレス方式の撮像素子の一種であるCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサを例に挙げて説明する。CMOSイメージセンサは、CMOSプロセスを応用して、又は、部分的に使用して作製されたイメージセンサである。
図1は、本開示の撮像素子の一例であるCMOSイメージセンサの基本的な構成の概略を示すブロック図である。
図2は、画素2の回路構成の一例を示す回路図である。画素2は、光電変換部として、例えば、フォトダイオード21を有している。画素2は、フォトダイオード21に加えて、転送トランジスタ22、リセットトランジスタ23、増幅トランジスタ24、及び、選択トランジスタ25を有する画素構成となっている。
次に、列並列アナログ−デジタル変換部14の構成例について説明する。図3は、列並列アナログ−デジタル変換部14の構成の一例を示すブロック図である。本開示のCMOSイメージセンサ1におけるアナログ−デジタル変換部14は、垂直信号線321〜32nの各々に対応して設けられた複数のシングルスロープ型アナログ−デジタル変換器の集合から成る。ここでは、n列目のシングルスロープ型アナログ−デジタル変換器140を例に挙げて説明する。
上記の構成のCMOSイメージセンサ1のチップ(半導体集積回路)構造としては、平置型のチップ構造及び積層型のチップ構造を例示することができる。平置型のチップ構造及び積層型のチップ構造のいずれのCMOSイメージセンサ1においても、画素2について、配線層が配される側の基板面を表面(正面)とするとき、その反対側の裏面側から照射される光を取り込む裏面照射型の画素構造とすることができる。以下に、平置型のチップ構造及び積層型のチップ構造について説明する。
図4は、CMOSイメージセンサ1の平置型のチップ構造の概略を示す平面図である。図4に示すように、平置型のチップ構造、所謂、平置構造は、画素2が行列状に配置されて成る画素アレイ部11と同じ半導体基板41上に、画素アレイ部11の周辺の回路部分を形成した構造となっている。具体的には、画素アレイ部11と同じ半導体基板41上に、行選択部12、定電流源部13、アナログ−デジタル変換部14、水平転送走査部15、信号処理部16、タイミング制御部17、及び、参照信号生成部19等が形成されている。
図5は、CMOSイメージセンサ1の積層型のチップ構造の概略を示す分解斜視図である。図5に示すように、積層型のチップ構造、所謂、積層構造は、第1半導体基板42及び第2半導体基板43の少なくとも2つの半導体基板が積層された構造となっている。この積層構造において、画素アレイ部11は、1層目の第1半導体基板42に形成される。また、行選択部12、定電流源部13、アナログ−デジタル変換部14、水平転送走査部15、信号処理部16、タイミング制御部17、及び、参照信号生成部19等の回路部分は、2層目の第2半導体基板43に形成される。そして、1層目の第1半導体基板42と2層目の第2半導体基板43とは、TCV(Through Chip Via)やCu−Cuハイブリッドボンディングなどの接続部44を通して電気的に接続される。
上記の構成の撮像素子1において、低消費電力化を図るために電源電圧VDDを下げると、アナログ−デジタル変換器140を構成する比較器141の電源電圧も下がることになるため、画素信号の信号レベルが比較器141の入力ダイナミックレンジを超えてしまう。その結果、アナログ−デジタル変換の線形性(即ち、アナログの画素信号に対するデジタル値の線形性)を確保できないおそれがある。
ここで、図3の比較器141として用いることで、電源電圧VDDを下げても、アナログ−デジタル変換の線形性を確保できる比較器について参考例として説明する。参考例に係る比較器の回路構成を図6に示す。
参考例に係る比較器50は、差動アンプ51、第1の容量素子C11、第2の容量素子C12、第3の容量素子C13、第1のスイッチトランジスタNT13、及び、第2のスイッチトランジスタNT14を備えている。ここでは、第1のスイッチトランジスタNT13及び第2のスイッチトランジスタNT14として、例えば、NチャネルのMOS型電界効果トランジスタ(以下、「MOSトランジスタ」と記述する)を用いている。
次に、図7のタイミングチャートを参照して、参考例に係る比較器50の動作について説明する。図7のタイミングチャートは、駆動信号AZ、参照信号RAMP、画素信号VSL、ノードN12の電圧HiZ、ノードN13の電圧VSH、及び、出力信号OUTのタイミング関係を示している。
上述したように、参考例に係る比較器50では、画素信号VSLと参照信号RAMPとを、入力容量(C11,C12)を介して合成(加算)した信号(ノードN12の電圧HiZ)を、第1の差動トランジスタNT11のゲート入力としている。また、入力容量(C13)を介して入力される所定の電圧REF(ノードN13の電圧)VSHを第2の差動トランジスタNT12のゲート入力としている。そして、差動アンプ51における、ノードN12の電圧HiZとノードN13の電圧(基準電圧)VSHとの比較結果が、差動アンプ51の出力信号OUTとして出力される。このとき、図8Aに示すように、出力信号OUTの反転時の差動アンプ51の入力電圧(ノードN12の電圧HiZ及びノードN13の電圧VSHの電圧)は、変動せず一定となる。
参考例に係る比較器50では、第2の差動トランジスタNT12のゲート電極に、入力端子T14を介して所定の電圧REFを入力するようにしているが、入力端子T14の接続先(例えば、GNDや電源電圧VDD)が、画素列間で共通の幹線となる。そのため、比較器50の出力信号OUTの反転時のキックバックが、第2の差動トランジスタNT12あるいは第2のスイッチトランジスタNT14の寄生容量を介して所定の電圧REFの揺れとなり、当該揺れが他の画素列の比較器50へ伝搬される。そして、撮像画像の明暗でのキックバック量の差分により、映像波形のノイズの一種であるストリーキングが発生する。ここで、キックバックとは、電荷が注入される、又は、電荷が引かれることに伴って電位が変動する(揺れる)現象のことである。また、ストリーキングとは、黒地の画像の中に、一部、白い領域が存在するような画像において、左右方向に白く、又は、黒く尾を引く現象のことである。
本開示の第1実施形態では、キックバック量自体を低減し、ストリーキングの発生を抑制するようにする。具体的には、本開示の第1実施形態では、キックバックと逆相の信号を、所定の電圧REFに入れることで、キックバックによる所定の電圧REFの揺れを抑え、キックバックに起因するストリーキングの発生を抑制する。本開示の第1実施形態によれば、アナログ−デジタル変換部14の消費電力を低減し、CMOSイメージセンサ1の低消費電力化を図ることができる。これに加えて、第1実施形態によれば、キックバックに起因するストリーキングの発生を抑制できるため、高画質の撮像画像を得ることができる。
実施例1は、本開示の第1実施形態に係る比較器の基本的な構成例である。実施例1に係る比較器の回路構成を図11に示す。
実施例2は、容量部52の具体例1であり、容量部52として可変容量素子を用いる例である。実施例2に係る比較器の回路構成を図15に示す。
実施例3は、容量部52の具体例2であり、容量部52が複数の容量素子及び切替えスイッチの組み合わせから成る例である。実施例3に係る比較器50Cの場合にも、実施例1に係る比較器50Aと同様の作用、効果を得ることができる。
図16は、実施例3の第1例に係る比較器の回路構成を示す回路図である。図16に示すように、容量部52は、複数の容量素子から成る容量素子群522、及び、複数の容量素子の少なくとも一つを選択する切替えスイッチ群523から構成されている。容量素子群522は、互いに同じ容量値Cの複数の容量素子から成る。切替えスイッチ群523の切替えスイッチ(スイッチ素子)は、例えばNチャネルのMOSトランジスタから成る。但し、NチャネルのMOSトランジスタに限られるものではなく、PチャネルのMOSトランジスタや、NチャネルのMOSトランジスタ及びPチャネルのMOSトランジスタが並列接続されて成るCMOSトランジスタを用いることもできる。
図17は、実施例3の第2例に係る比較器の回路構成を示す回路図である。第1例の場合と同様に、容量素子群522及び切替えスイッチ群523から成る容量部52において、容量素子群522は、互いに容量値が異なる複数の容量素子から成る。ここで、一例として、複数の容量素子の容量値を、基数:2のバイナリ(C,・・・,C2-1,Cn-1,Cn)にした場合を例示しているが、任意の値とすることができる。
実施例4は、容量部52の具体例3であり、切替えスイッチの制御端子に電気的な分離回路を設ける例である。実施例4は、実施例3の第1例に係る容量部52に対しても適用できるし、第2例に係る容量部52に対しても適用できる。
実施例5は、実施例1の変形例であり、実施例1と逆導電型のトランジスタを用いる例である。すなわち、実施例1では、差動アンプ51がPチャネル入力であるのに対して、実施例5では、差動アンプ51がNチャネル入力となっている。実施例5に係る比較器の回路構成を図19に示す。
本開示の第2実施形態では、縦続接続された第1増幅部及び第2増幅部から成る比較器を前提とし、当該比較器において、キックバック量自体を低減し、ストリーキングの発生を抑制するようにする。前段の第1増幅部は、差動アンプから成り、後段の第2増幅部は、差動アンプに対して縦続接続された出力アンプから成る。すなわち、第2実施形態に係る比較器は、縦続接続された差動アンプ及び出力アンプから成る。差動アンプは、第1実施形態に係る比較器における差動アンプ51に相当する。
実施例6は、本開示の第2実施形態に係る比較器の基本的な構成例である。実施例6に係る比較器の回路構成を図20に示す。
続いて、図21及び図22の動作説明図、並びに、図23のタイミングチャートを参照して、実施例6に係る比較器50Eの動作について説明する。
実施例7は、縦続接続された第1増幅部及び第2増幅部から成る比較器において、第1増幅部及び第2増幅部の双方に容量部を設ける例である。実施例7に係る比較器の回路構成を図27に示す。
実施例8は、実施例6の変形例であり、クランプ回路を備える例である。実施例8に係る比較器の回路構成を図28に示す。
実施例9は、実施例8の変形例であり、実施例9と逆導電型のトランジスタを用いる例である。すなわち、実施例8では、差動アンプ51がNチャネル入力であるのに対して、実施例9では、差動アンプ51がPチャネル入力となっている。実施例9に係る比較器の回路構成を図30に示す。
上記の第1、第2実施形態では、画素2が行列状に配置されて成るCMOSイメージセンサに適用した場合を例に挙げて説明したが、本開示の技術は、CMOSイメージセンサへの適用に限られるものではない。すなわち、本開示の技術は、画素2が行列状に2次元配置されて成るX−Yアドレス方式の撮像素子全般に対して適用可能である。
以上説明した本実施形態に係るCMOSイメージセンサ1は、例えば図32に示すように、可視光、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々な装置に使用することができる。様々な装置の具体例について以下に列挙する。
・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
本開示に係る技術は、様々な製品に適用することができる。以下に、より具体的な適用例について説明する。
ここでは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、携帯電話機などの撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に撮像素子を用いる複写機などの電子機器に適用する場合について説明する。
図33は、本開示の電子機器の一例である撮像装置の構成を示すブロック図である。図33に示すように、本例に係る撮像装置100は、レンズ群等を含む撮像光学系101、撮像部102、DSP(Digital Signal Processor)回路103、フレームメモリ104、表示装置105、記録装置106、操作系107、及び、電源系108等を有している。そして、DSP回路103、フレームメモリ104、表示装置105、記録装置106、操作系107、及び、電源系108がバスライン109を介して相互に接続された構成となっている。
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械(トラクター)などのいずれかの種類の移動体に搭載される撮像素子として実現されてもよい。
本開示は、以下のような構成をとることもできる。
[A−1]光電変換部を含む複数の画素が配置されて成る画素アレイ部、及び、画素から出力されるアナログの画素信号と所定の参照信号とを比較し、画素信号の信号レベルに応じた比較結果を出力する比較器を備え、
比較器は、
差動対トランジスタ、
差動対の一方のトランジスタに対し直列に接続された第1の負荷トランジスタ、及び、
差動対の他方のトランジスタに対し直列に接続された第2の負荷トランジスタを有し、
差動対の一方のトランジスタは、画素信号と所定の参照信号とが合成された信号をゲート入力とし、
差動対の他方のトランジスタは、所定の電圧をゲート入力とし、
差動対の一方のトランジスタ及び第1の負荷トランジスタの共通接続ノードと所定の電圧のノードとの間に容量部が接続されている、
撮像素子。
[A−2]画素信号及び所定の参照信号はそれぞれ容量素子を介して、差動対の一方のトランジスタのゲート入力となる、
上記[A−1]に記載の撮像素子。
[A−3]所定の電圧は、任意の電圧である、
上記[A−1]又は上記[A−2]に記載の撮像素子。
[A−4]容量部の容量値は可変である、
上記[A−1]乃至上記[A−3]のいずれかに記載の撮像素子。
[A−5]容量部は、容量値が可変な可変容量素子から成る、
上記[A−4]に記載の撮像素子。
[A−6]容量部は、複数の容量素子、及び、制御信号に基づいて、複数の容量素子の少なくとも一つを選択する切替えスイッチから成る、
上記[A−4]に記載の撮像素子。
[A−7]複数の容量素子は、容量値が互いに同じ容量素子から成る、
上記[A−6]に記載の撮像素子。
[A−8]複数の容量素子は、容量値が互いに異なる容量素子から成る、
上記[A−6]に記載の撮像素子。
[A−9]容量部は、制御信号を供給する制御線と切替えスイッチとの間を電気的に分離する分離回路を有する、
上記[A−6]乃至上記[A−8]のいずれかに記載の撮像素子。
[A−10]分離回路は、インバータ回路又はバッファ回路から成る、
上記[A−9]に記載の撮像素子。
[A−11]第1の負荷トランジスタは、ダイオード接続の構成となっている、
上記[A−1]乃至上記[A−10]のいずれかに記載の撮像素子。
[A−12]第1の負荷トランジスタ及び第2の負荷トランジスタは、カレントミラー回路を構成している、
上記[A−11]に記載の撮像素子。
[A−13]差動対の他方のトランジスタと第2の負荷トランジスタとの共通接続ノードが出力ノードである、
上記[A−11]又は上記[A−12]に記載の撮像素子。
[A−14]比較器は、画素アレイ部の画素列に対応して設けられ、画素から出力されるアナログの画素信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器に用いられる、
上記[A−1]乃至上記[A−13]のいずれかに記載の撮像素子。
[A−15]アナログ−デジタル変換器は、画素アレイ部の画素列毎、もしくは、複数画素列毎に設けられている、
上記[A−14]に記載の撮像素子。
[B−1]光電変換部を含む複数の画素が配置されて成る画素アレイ部、及び、画素から出力されるアナログの画素信号と所定の参照信号とを比較し、画素信号の信号レベルに応じた比較結果を出力する比較器を備え、
比較器は、
差動対トランジスタ、
差動対の一方のトランジスタに対し直列に接続された第1の負荷トランジスタ、及び、
差動対の他方のトランジスタに対し直列に接続された第2の負荷トランジスタを有し、
差動対の一方のトランジスタは、画素信号と所定の参照信号とが合成された信号をゲート入力とし、
差動対の他方のトランジスタは、所定の電圧をゲート入力とし、
差動対の一方のトランジスタ及び第1の負荷トランジスタの共通接続ノードと所定の電圧のノードとの間に容量部が接続されている、
撮像素子を有する電子機器。
[B−2]画素信号及び所定の参照信号はそれぞれ容量素子を介して、差動対の一方のトランジスタのゲート入力となる、
上記[B−1]に記載の電子機器。
[B−3]所定の電圧は、任意の電圧である、
上記[B−1]又は上記[B−2]に記載の電子機器。
[B−4]容量部の容量値は可変である、
上記[B−1]乃至上記[B−3]のいずれかに記載の電子機器。
[B−5]容量部は、容量値が可変な可変容量素子から成る、
上記[B−4]に記載の電子機器。
[B−6]容量部は、複数の容量素子、及び、制御信号に基づいて、複数の容量素子の少なくとも一つを選択する切替えスイッチから成る、
上記[B−4]に記載の電子機器。
[B−7]複数の容量素子は、容量値が互いに同じ容量素子から成る、
上記[B−6]に記載の電子機器。
[B−8]複数の容量素子は、容量値が互いに異なる容量素子から成る、
上記[B−6]に記載の電子機器。
[B−9]容量部は、制御信号を供給する制御線と切替えスイッチとの間を電気的に分離する分離回路を有する、
上記[B−6]乃至上記[B−8]のいずれかに記載の電子機器。
[B−10]分離回路は、インバータ回路又はバッファ回路から成る、
上記[B−9]に記載の電子機器。
[B−11]第1の負荷トランジスタは、ダイオード接続の構成となっている、
上記[B−1]乃至上記[B−10]のいずれかに記載の電子機器。
[B−12]第1の負荷トランジスタ及び第2の負荷トランジスタは、カレントミラー回路を構成している、
上記[B−11]に記載の電子機器。
[B−13]差動対の他方のトランジスタと第2の負荷トランジスタとの共通接続ノードが出力ノードである、
上記[B−11]又は上記[B−12]に記載の電子機器。
[B−14]比較器は、画素アレイ部の画素列に対応して設けられ、画素から出力されるアナログの画素信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器に用いられる、
上記[B−1]乃至上記[B−13]のいずれかに記載の電子機器。
[B−15]アナログ−デジタル変換器は、画素アレイ部の画素列毎、もしくは、複数画素列毎に設けられている、
上記[B−14]に記載の電子機器。
[C−1]光電変換部を含む複数の画素が配置されて成る画素アレイ部、及び、画素から出力されるアナログの画素信号と所定の参照信号とを比較し、画素信号の信号レベルに応じた比較結果を出力する比較器を備え、
比較器は、縦続接続された第1増幅部及び第2増幅部から成り、
第1増幅部は、
差動対トランジスタ、
差動対の一方のトランジスタに対し直列に接続された第1の負荷トランジスタ、及び、
差動対の他方のトランジスタに対し直列に接続された第2の負荷トランジスタを有し、
差動対の一方のトランジスタは、画素信号と所定の参照信号とが合成された信号をゲート入力とし、
差動対の他方のトランジスタは、所定の電圧をゲート入力とし、
第2の増幅部は、
出力ノードと所定の電圧のノードとの間に接続された第1の容量部を有する、
撮像素子。
[C−2]第1増幅部は、差動対の一方のトランジスタ及び第1の負荷トランジスタの共通接続ノードと所定の電圧のノードとの間に接続された第2の容量部を有する、
上記[C−1]に記載の撮像素子。
[C−3]第2の増幅部の出力の反転時に、第1増幅部の出力ノードの電位を所定の電位にクランプするクランプ回路を備える、
上記[C−1]又は上記[C−2]に記載の撮像素子。
[C−4]画素信号及び所定の参照信号はそれぞれ容量素子を介して、差動対の一方のトランジスタのゲート入力となる、
上記[C−1]乃至上記[C−3]のいずれかに記載の撮像素子。
[C−5]所定の電圧は、任意の電圧である、
上記[C−1]乃至上記[C−4]のいずれかに記載の撮像素子。
[C−6]第1の容量部及び第2の容量部の容量値は可変である、
上記[C−2]乃至上記[C−5]のいずれかに記載の撮像素子。
[C−7]第1の容量部及び第2の容量部は、容量値が可変な可変容量素子から成る、
上記[C−6]に記載の撮像素子。
[C−8]第1の容量部及び第2の容量部は、複数の容量素子、及び、制御信号に基づいて、複数の容量素子の少なくとも一つを選択する切替えスイッチから成る、
上記[C−6]に記載の撮像素子。
[C−9]複数の容量素子は、容量値が互いに同じ容量素子から成る、
上記[C−8]に記載の撮像素子。
[C−10]複数の容量素子は、容量値が互いに異なる容量素子から成る、
上記[C−8]に記載の撮像素子。
[C−11]第1の容量部及び第2の容量部は、制御信号を供給する制御線と切替えスイッチとの間を電気的に分離する分離回路を有する、
上記[C−8]乃至上記[C−10]のいずれかに記載の撮像素子。
[C−12]分離回路は、インバータ回路又はバッファ回路から成る、
上記[C−11]に記載の撮像素子。
[C−13]第1の負荷トランジスタは、ダイオード接続の構成となっている、
上記[C−1]乃至上記[C−12]のいずれかに記載の撮像素子。
[C−14]第1の負荷トランジスタ及び第2の負荷トランジスタは、カレントミラー回路を構成している、
上記[C−13]に記載の撮像素子。
[C−15]差動対の他方のトランジスタと第2の負荷トランジスタとの共通接続ノードが出力ノードである、
上記[C−11]又は上記[C−14]に記載の撮像素子。
[C−16]比較器は、画素アレイ部の画素列に対応して設けられ、画素から出力されるアナログの画素信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器に用いられる、
上記[C−1]乃至上記[C−15]のいずれかに記載の撮像素子。
[C−17]アナログ−デジタル変換器は、画素アレイ部の画素列毎、もしくは、複数画素列毎に設けられている、
上記[C−16]に記載の撮像素子。
[D−1]光電変換部を含む複数の画素が配置されて成る画素アレイ部、及び、画素から出力されるアナログの画素信号と所定の参照信号とを比較し、画素信号の信号レベルに応じた比較結果を出力する比較器を備え、
比較器は、縦続接続された第1増幅部及び第2増幅部から成り、
第1増幅部は、
差動対トランジスタ、
差動対の一方のトランジスタに対し直列に接続された第1の負荷トランジスタ、及び、
差動対の他方のトランジスタに対し直列に接続された第2の負荷トランジスタを有し、
差動対の一方のトランジスタは、画素信号と所定の参照信号とが合成された信号をゲート入力とし、
差動対の他方のトランジスタは、所定の電圧をゲート入力とし、
第2の増幅部は、
出力ノードと所定の電圧のノードとの間に接続された容量部を有する、
撮像素子を有する電子機器。
[D−2]第1増幅部は、差動対の一方のトランジスタ及び第1の負荷トランジスタの共通接続ノードと所定の電圧のノードとの間に接続された第2の容量部を有する、
上記[D−1]に記載の電子機器。
[D−3]第2の増幅部の出力の反転時に、第1増幅部の出力ノードの電位を所定の電位にクランプするクランプ回路を備える、
上記[D−1]又は上記[D−2]に記載の電子機器。
[D−4]画素信号及び所定の参照信号はそれぞれ容量素子を介して、差動対の一方のトランジスタのゲート入力となる、
上記[D−1]乃至上記[D−3]のいずれかに記載の電子機器。
[D−5]所定の電圧は、任意の電圧である、
上記[D−1]乃至上記[D−4]のいずれかに記載の電子機器。
[D−6]第1の容量部及び第2の容量部の容量値は可変である、
上記[D−2]乃至上記[D−5]のいずれかに記載の電子機器。
[D−7]第1の容量部及び第2の容量部は、容量値が可変な可変容量素子から成る、
上記[D−6]に記載の電子機器。
[D−8]第1の容量部及び第2の容量部は、複数の容量素子、及び、制御信号に基づいて、複数の容量素子の少なくとも一つを選択する切替えスイッチから成る、
上記[D−6]に記載の電子機器。
[D−9]複数の容量素子は、容量値が互いに同じ容量素子から成る、
上記[D−8]に記載の電子機器。
[D−10]複数の容量素子は、容量値が互いに異なる容量素子から成る、
上記[D−8]に記載の電子機器。
[D−11]第1の容量部及び第2の容量部は、制御信号を供給する制御線と切替えスイッチとの間を電気的に分離する分離回路を有する、
上記[D−8]乃至上記[D−10]のいずれかに記載の電子機器。
[D−12]分離回路は、インバータ回路又はバッファ回路から成る、
上記[D−11]に記載の電子機器。
[D−13]第1の負荷トランジスタは、ダイオード接続の構成となっている、
上記[D−1]乃至上記[D−12]のいずれかに記載の電子機器。
[D−14]第1の負荷トランジスタ及び第2の負荷トランジスタは、カレントミラー回路を構成している、
上記[D−13]に記載の電子機器。
[D−15]差動対の他方のトランジスタと第2の負荷トランジスタとの共通接続ノードが出力ノードである、
上記[D−11]又は上記[D−14]に記載の電子機器。
[D−16]比較器は、画素アレイ部の画素列に対応して設けられ、画素から出力されるアナログの画素信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器に用いられる、
上記[D−1]乃至上記[D−15]のいずれかに記載の電子機器。
[D−17]アナログ−デジタル変換器は、画素アレイ部の画素列毎、もしくは、複数画素列毎に設けられている、
上記[D−16]に記載の電子機器。
Claims (20)
- 光電変換部を含む複数の画素が配置されて成る画素アレイ部、及び、画素から出力されるアナログの画素信号と所定の参照信号とを比較し、画素信号の信号レベルに応じた比較結果を出力する比較器を備え、
比較器は、
差動対トランジスタ、
差動対の一方のトランジスタに対し直列に接続された第1の負荷トランジスタ、及び、
差動対の他方のトランジスタに対し直列に接続された第2の負荷トランジスタを有し、
差動対の一方のトランジスタは、画素信号と所定の参照信号とが合成された信号をゲート入力とし、
差動対の他方のトランジスタは、所定の電圧をゲート入力とし、
差動対の一方のトランジスタ及び第1の負荷トランジスタの共通接続ノードと所定の電圧のノードとの間に容量部が接続されている、
撮像素子。 - 画素信号及び所定の参照信号はそれぞれ容量素子を介して、差動対の一方のトランジスタのゲート入力となる、
請求項1に記載の撮像素子。 - 所定の電圧は、任意の電圧である、
請求項1に記載の撮像素子。 - 容量部の容量値は可変である、
請求項1に記載の撮像素子。 - 容量部は、容量値が可変な可変容量素子から成る、
請求項4に記載の撮像素子。 - 容量部は、複数の容量素子、及び、制御信号に基づいて、複数の容量素子の少なくとも一つを選択する切替えスイッチから成る、
請求項4に記載の撮像素子。 - 複数の容量素子は、容量値が互いに同じ容量素子から成る、
請求項6に記載の撮像素子。 - 複数の容量素子は、容量値が互いに異なる容量素子から成る、
請求項6に記載の撮像素子。 - 容量部は、制御信号を供給する制御線と切替えスイッチとの間を電気的に分離する分離回路を有する、
請求項6に記載の撮像素子。 - 分離回路は、インバータ回路又はバッファ回路から成る、
請求項9に記載の撮像素子。 - 第1の負荷トランジスタは、ダイオード接続の構成となっている、
請求項1に記載の撮像素子。 - 第1の負荷トランジスタ及び第2の負荷トランジスタは、カレントミラー回路を構成している、
請求項11に記載の撮像素子。 - 差動対の他方のトランジスタと第2の負荷トランジスタとの共通接続ノードが出力ノードである、
請求項11に記載の撮像素子。 - 比較器は、画素アレイ部の画素列に対応して設けられ、画素から出力されるアナログの画素信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器に用いられる、
請求項1に記載の撮像素子。 - アナログ−デジタル変換器は、画素アレイ部の画素列毎、もしくは、複数画素列毎に設けられている、
請求項14に記載の撮像素子。 - 光電変換部を含む複数の画素が配置されて成る画素アレイ部、及び、画素から出力されるアナログの画素信号と所定の参照信号とを比較し、画素信号の信号レベルに応じた比較結果を出力する比較器を備え、
比較器は、
差動対トランジスタ、
差動対の一方のトランジスタに対し直列に接続された第1の負荷トランジスタ、及び、
差動対の他方のトランジスタに対し直列に接続された第2の負荷トランジスタを有し、
差動対の一方のトランジスタは、画素信号と所定の参照信号とが合成された信号をゲート入力とし、
差動対の他方のトランジスタは、所定の電圧をゲート入力とし、
差動対の一方のトランジスタ及び第1の負荷トランジスタの共通接続ノードと所定の電圧のノードとの間に容量部が接続されている、
撮像素子を有する電子機器。 - 光電変換部を含む複数の画素が配置されて成る画素アレイ部、及び、画素から出力されるアナログの画素信号と所定の参照信号とを比較し、画素信号の信号レベルに応じた比較結果を出力する比較器を備え、
比較器は、縦続接続された第1増幅部及び第2増幅部から成り、
第1増幅部は、
差動対トランジスタ、
差動対の一方のトランジスタに対し直列に接続された第1の負荷トランジスタ、及び、
差動対の他方のトランジスタに対し直列に接続された第2の負荷トランジスタを有し、
差動対の一方のトランジスタは、画素信号と所定の参照信号とが合成された信号をゲート入力とし、
差動対の他方のトランジスタは、所定の電圧をゲート入力とし、
第2の増幅部は、
出力ノードと所定の電圧のノードとの間に接続された第1の容量部を有する、
撮像素子。 - 第1増幅部は、差動対の一方のトランジスタ及び第1の負荷トランジスタの共通接続ノードと所定の電圧のノードとの間に接続された第2の容量部を有する、
請求項17に記載の撮像素子。 - 第2の増幅部の出力の反転時に、第1増幅部の出力ノードの電位を所定の電位にクランプするクランプ回路を備える、
請求項17に記載の撮像素子。 - 光電変換部を含む複数の画素が配置されて成る画素アレイ部、及び、画素から出力されるアナログの画素信号と所定の参照信号とを比較し、画素信号の信号レベルに応じた比較結果を出力する比較器を備え、
比較器は、縦続接続された第1増幅部及び第2増幅部から成り、
第1増幅部は、
差動対トランジスタ、
差動対の一方のトランジスタに対し直列に接続された第1の負荷トランジスタ、及び、
差動対の他方のトランジスタに対し直列に接続された第2の負荷トランジスタを有し、
差動対の一方のトランジスタは、画素信号と所定の参照信号とが合成された信号をゲート入力とし、
差動対の他方のトランジスタは、所定の電圧をゲート入力とし、
第2の増幅部は、
出力ノードと所定の電圧のノードとの間に接続された容量部を有する、
撮像素子を有する電子機器。
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