JP5820627B2 - 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 - Google Patents
固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5820627B2 JP5820627B2 JP2011129250A JP2011129250A JP5820627B2 JP 5820627 B2 JP5820627 B2 JP 5820627B2 JP 2011129250 A JP2011129250 A JP 2011129250A JP 2011129250 A JP2011129250 A JP 2011129250A JP 5820627 B2 JP5820627 B2 JP 5820627B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- signal
- substrate
- photoelectric conversion
- imaging device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 161
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 90
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 286
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 182
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 70
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 63
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 63
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 43
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 22
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 65
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 53
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 28
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 19
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 19
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 15
- 210000000352 storage cell Anatomy 0.000 description 12
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
- H04N25/42—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by switching between different modes of operation using different resolutions or aspect ratios, e.g. switching between interlaced and non-interlaced mode
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/667—Camera operation mode switching, e.g. between still and video, sport and normal or high- and low-resolution modes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/53—Control of the integration time
- H04N25/531—Control of the integration time by controlling rolling shutters in CMOS SSIS
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/616—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise involving a correlated sampling function, e.g. correlated double sampling [CDS] or triple sampling
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
- H04N25/771—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising storage means other than floating diffusion
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
- H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/79—Arrangements of circuitry being divided between different or multiple substrates, chips or circuit boards, e.g. stacked image sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
まず、本発明の第1の実施形態を説明する。図1は、本実施形態による固体撮像装置を有する撮像装置(デジタルカメラ150)の構成を示している。本発明の一態様に係る撮像装置は、撮像機能を有する電子機器であればよく、デジタルカメラのほか、デジタルビデオカメラ、内視鏡等であってもよい。
まず、垂直駆動回路33Aからリセットトランジスタ3に供給されるリセットパルスが“L”(Low)レベルから“H”(High)レベルに変化することで、リセットトランジスタ3がオンとなる。同時に、垂直駆動回路33Aから転送トランジスタ2Aに供給される転送パルスが“L”レベルから“H”レベルに変化することで、転送トランジスタ2Aがオンとなる。これによって、光電変換素子1Aがリセットされる。
続いて、垂直駆動回路33Bからリセットトランジスタ23Aに供給されるリセットパルスが“L”レベルから“H”レベルに変化することで、リセットトランジスタ23Aがオンとなる。これによって、アナログメモリ24Aがリセットされる。同時に、垂直駆動回路33Bからサンプルトランジスタ22Aに供給されるサンプルパルスが“L”レベルから“H”レベルに変化することで、サンプルトランジスタ22Aがオンとなる。これによって、クランプ容量21の他端の電位が電源電圧にリセットされると共に、サンプルトランジスタ22Aがクランプ容量21の他端の電位のサンプルホールドを開始する。
まず、垂直駆動回路33Aから転送トランジスタ2Aに供給される転送パルスが“L”レベルから“H”レベルに変化することで、転送トランジスタ2Aがオンとなる。これによって、光電変換素子1Aに蓄積されている信号電荷が、転送トランジスタ2Aを介して電荷保持部FDに転送され、電荷保持部FDに蓄積される。これによって、光電変換素子1Aの露光(信号電荷の蓄積)が終了する。期間T1における光電変換素子1Aの露光開始から期間T3における光電変換素子1Aの露光終了までの期間が露光期間(信号蓄積期間)である。続いて、垂直駆動回路33Aから転送トランジスタ2Aに供給される転送パルスが“H”レベルから“L”レベルに変化することで、転送トランジスタ2Aがオフとなる。
上述した期間T2,T3の動作は、光電変換素子1Aを含む単位画素37およびアナログメモリ24Aを含む単位記憶部39の動作である。期間T4では、他の単位画素37および単位記憶部39について、期間T2,T3の動作と同様の動作が行われる。なお、図7では、図面のスペースの制約から、各光電変換素子の露光期間の長さが異なっているが、各光電変換素子の露光期間の長さを同一とすることがより望ましい。
Vmem=VDD+ΔVmem
=VDD+α1×α2×ΔVfd ・・・(1)
期間T5では、アナログメモリ24A,24B,24C,24Dに蓄積されている信号電荷に基づく信号が行毎に順次読み出される。まず、アナログメモリ24Aを含む単位記憶部39からの信号の読み出しが行われる。垂直駆動回路33Bから選択トランジスタ26Aに供給される選択パルスが“L”レベルから“H”レベルに変化することで、選択トランジスタ26Aがオンとなる。これによって、(1)式に示した電位Vmemに基づく信号が選択トランジスタ26Aを介して垂直信号線10Bへ出力される。
続いて、アナログメモリ24B,24C,24Dを含む各単位記憶部39について、期間T5における動作と同様の動作が行われる。
まず、垂直駆動回路33Aからリセットトランジスタ3に供給されるリセットパルスが“L”レベルから“H”レベルに変化することで、リセットトランジスタ3がオンとなる。同時に、垂直駆動回路33Aから転送トランジスタ2Aに供給される転送パルスが“L”レベルから“H”レベルに変化することで、転送トランジスタ2Aがオンとなる。これによって、光電変換素子1Aがリセットされる。
期間T12では、光電変換素子1A,1B,1C,1Dに蓄積されている信号電荷が電荷保持部FDに転送され、電荷保持部FDに蓄積されている信号電荷に基づく信号が行毎に順次読み出される。まず、光電変換素子1Aを含む単位画素37からの信号の読み出しが行われる。垂直駆動回路33Aから選択トランジスタ5に供給される選択パルスが“L”レベルから“H”レベルに変化することで、選択トランジスタ5がオンとなる。同時に、垂直駆動回路33Aからリセットトランジスタ3に供給されるリセットパルスが“L”レベルから“H”レベルに変化することで、リセットトランジスタ3がオンとなる。これによって、電荷保持部FDがリセットされ、リセット時の電荷保持部FDの電位に基づく信号が選択トランジスタ5を介して垂直信号線10Aへ出力される。続いて、垂直駆動回路33Aからリセットトランジスタ3に供給されるリセットパルスが“H”レベルから“L”レベルに変化することで、リセットトランジスタ3がオフとなる。
続いて、光電変換素子1B,1C,1Dを含む各単位画素37について、期間T12における動作と同様の動作が行われる。
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。第1の実施形態との相違は、第1の基板101のカラム回路部34A内部にAD変換器を内蔵していない点、および出力回路36Aの出力がデジタル出力ではなくアナログ出力になっている点である。その他の構成は第1の実施形態と同様である。図12は、本実施形態におけるカラム回路部34Aの構成を示している。カラム回路部34Aは、2種類の信号の差分をとることによりノイズを低減するCDS回路17と、ノイズが低減された信号を増幅する増幅回路18とを有する。
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。図13は、本実施形態における第2の基板102の構成を示している。第1の実施形態との相違は、出力回路36Bを複数設けている点、および複数の出力回路36Bに対応した水平駆動回路32Cを設けている点である。その他の構成は第1の実施形態と同様である。
「画素を構成する回路要素が配置された複数の基板が接続部によって電気的に接続されている固体撮像装置であって、
画素に含まれる光電変換手段と、
前記光電変換手段で発生した信号に応じた信号を画素から読み出す読み出し手段と、
第1〜第n(nは2以上の整数)の読み出し方式のそれぞれに対応して信号の読み出しを可能にする回路要素を含む第1〜第nの回路セットと、
を有し、
前記複数の基板のうちの1枚の基板のみに配置された回路要素を使用して、前記光電変換手段による信号の発生から、第1〜第nの読出し方式のうち少なくとも1つの読み出し方式による信号の読み出しまでの動作が完了するよう、前記光電変換手段、前記読み出し手段、および前記少なくとも1つの読み出し方式に対応した前記回路セットが前記1枚の基板に配置されていることを特徴とする固体撮像装置。」
であってもよい。
「画素を構成する回路要素が配置された複数の基板が接続部によって電気的に接続されている撮像装置であって、
画素に含まれる光電変換手段と、
前記光電変換手段で発生した信号に応じた信号を画素から読み出す読み出し手段と、
第1〜第n(nは2以上の整数)の読み出し方式のそれぞれに対応して信号の読み出しを可能にする回路要素を含む第1〜第nの回路セットと、
を有し、
前記複数の基板のうちの1枚の基板のみに配置された回路要素を使用して、前記光電変換手段による信号の発生から、第1〜第nの読出し方式のうち少なくとも1つの読み出し方式による信号の読み出しまでの動作が完了するよう、前記光電変換手段、前記読み出し手段、および前記少なくとも1つの読み出し方式に対応した前記回路セットが前記1枚の基板に配置されていることを特徴とする撮像装置。」
であってもよい。
「画素を構成する回路要素が配置された複数の基板が接続部によって電気的に接続されており、
画素に含まれる光電変換素子と、
前記光電変換素子で発生した信号に応じた信号を画素から読み出す読み出し回路と、
第1〜第n(nは2以上の整数)の読み出し方式のそれぞれに対応して信号の読み出しを可能にする回路要素を含む第1〜第nの回路セットと、
を有し、
前記複数の基板のうちの1枚の基板のみに配置された回路要素を使用して、前記光電変換素子による信号の発生から、第1〜第nの読出し方式のうち少なくとも1つの読み出し方式による信号の読み出しまでの動作が完了するよう、前記光電変換素子、前記読み出し回路、および前記少なくとも1つの読み出し方式に対応した前記回路セットが前記1枚の基板に配置されている固体撮像装置の画素から信号を読み出す処理をコンピュータに実行させるためのプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトであって、
前記1枚の基板に配置された前記光電変換素子で信号を発生するモジュールと、
前記1枚の基板に配置された前記読み出し回路が、前記1枚の基板に配置された前記光電変換素子で発生した信号を、前記1枚の基板に配置された前記回路セットを通して読み出すモジュールと、
を含むプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクト。」
であってもよい。
「画素を構成する回路要素が配置された第1の基板と第2の基板とが接続部によって電気的に接続されており、
前記第1の基板かつ画素に含まれる光電変換素子と、
前記第1の基板かつ画素に含まれ、前記光電変換素子に接続された出力端子と、
前記第1の基板に含まれ、前記出力端子に接続された第1の出力信号線と、
前記第1の基板に含まれ、前記出力端子および前記第1の出力信号線に接続されたスイッチと、を有し、
前記第2の基板に含まれ、前記出力端子に接続された入力端子と、
前記第2の基板に含まれ、前記入力端子に接続された容量と、
前記第2の基板に含まれ、前記容量に接続された第2の出力信号線と、
を有する固体撮像装置の画素から信号を読み出す処理をコンピュータに実行させるためのプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトであって、
第1の読み出し方式による読み出しに係るモジュールとして、
前記光電変換素子で信号を発生するモジュールと、
前記光電変換素子で発生し前記出力端子から出力された信号を前記第1の出力信号線に出力するモジュールと、
を有し、
第2の読み出し方式による読み出しに係るモジュールとして、
前記光電変換素子で信号を発生するモジュールと、
前記光電変換素子で発生し前記出力端子および前記入力端子を経由して供給された信号を前記容量に蓄積するモジュールと、
前記容量に蓄積された信号を前記第2の出力信号線に出力するモジュールと、
を含むプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクト。」
であってもよい。
Claims (35)
- 画素を構成する回路要素が配置された複数の基板が接続部によって電気的に接続されている固体撮像装置であって、
前記画素に含まれる光電変換素子と、
前記光電変換素子で発生した信号に応じた信号を前記画素から読み出す読み出し回路と、
第1〜第n(nは2以上の整数)の読み出し方式のそれぞれに対応して信号の読み出しを可能にする回路要素を含む第1〜第nの回路セットと、
前記第1〜第nの読み出し方式を切り替える切替回路と、
を有し、
前記第2の読み出し方式において、前記複数の基板のうちの1枚の基板に配置された回路要素のみを使用して、前記光電変換素子による信号の発生から、前記固体撮像装置の外への信号の読み出しまでの動作が完了するよう、前記光電変換素子、前記読み出し回路、および前記第2の回路セットが前記1枚の基板に配置され、
前記第1の読み出し方式において、前記複数の基板のうちの少なくとも2枚の基板に配置された回路要素を使用して、前記光電変換素子による信号の発生から、前記固体撮像装置の外への信号の読み出しまでの動作が完了するよう、前記光電変換素子が前記1枚の基板に配置されるとともに前記読み出し回路および前記第1の回路セットが前記少なくとも2枚の基板に配置されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記複数の基板は2枚の基板であり、前記2枚の基板は第1の基板と第2の基板で構成されることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記nは2であり、前記第1の基板に配置された回路要素のみを使用して、前記光電変換素子による信号の発生から、前記第2の読み出し方式による信号の読み出しまでの動作が完了するよう、前記光電変換素子、前記読み出し回路、および前記第2の読み出し方式に対応した前記第2の回路セットが前記第1の基板に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の読み出し方式はグローバルシャッタ方式であり、前記第2の読み出し方式はローリングシャッタ方式であり、
前記第1の回路セットは、グローバルシャッタ方式に対応して信号の読み出しを可能にする回路要素を含み、前記第2の回路セットは、ローリングシャッタ方式に対応して信号の読み出しを可能にする回路要素を含むことを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の基板に配置された回路要素のみを使用して、前記光電変換素子による信号の発生から、ローリングシャッタ方式による信号の読み出しまでの動作が完了するよう、前記光電変換素子、前記読み出し回路、および前記第2の回路セットが前記第1の基板に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の基板および前記第2の基板の全体で、前記光電変換素子による信号の発生から、グローバルシャッタ方式による信号の読み出しまでの動作が完了するよう、前記読み出し回路および前記第1の回路セットが前記第1の基板および前記第2の基板に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の回路セットは、前記光電変換素子で発生した信号を蓄積する、前記第2の基板に配置された信号蓄積回路を有することを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。
- 前記信号蓄積回路は、前記接続部を経由して前記第1の基板から供給された信号を蓄積し、
前記読み出し回路は、前記信号蓄積回路に蓄積された信号を読み出すことを特徴とする請求項7に記載の固体撮像装置。 - 前記読み出し回路は、前記第1の基板に配置された第1の読み出し回路と、前記第2の基板に配置された第2の読み出し回路とを含み、
前記第1の読み出し回路は、ローリングシャッタ方式による信号の読み出しを行い、前記第2の読み出し回路は、グローバルシャッタ方式による信号の読み出しを行うことを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の基板上の前記光電変換素子で発生した信号に応じた信号の読み出しに使用する前記読み出し回路を前記第1の読み出し回路と前記第2の読み出し回路の中から選択する選択回路が前記第1の基板に配置されていることを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。
- 第1の動作モードと第2の動作モードを切り替えて動作可能な固体撮像装置であって、
前記選択回路は、固体撮像装置が前記第1の動作モードで動作する場合、前記第1の読み出し回路を選択し、固体撮像装置が前記第2の動作モードで動作する場合、前記第2の読み出し回路を選択することを特徴とする請求項10に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の読み出し回路は、前記画素に接続され前記第1の基板に配置された第1の出力信号線を有し、
前記第2の読み出し回路は、前記画素に接続され前記第2の基板に配置された第2の出力信号線を有する
ことを特徴とする請求項10に記載の固体撮像装置。 - 全ての前記画素が複数のグループに分類されており、
前記光電変換素子をリセットするリセット回路と、
前記複数のグループを一括して選択し、選択したグループの前記光電変換素子を前記リセット回路により順次リセットする制御を行うリセット制御回路と、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記光電変換素子で発生した信号を増幅して増幅信号を出力する増幅回路をさらに有し、
前記信号蓄積回路は、前記増幅回路から出力された前記増幅信号を蓄積することを特徴とする請求項7に記載の固体撮像装置。 - 前記増幅回路から出力された前記増幅信号中のノイズを低減するノイズ低減回路をさらに有し、
前記信号蓄積回路は、前記ノイズ低減回路によってノイズが低減された前記増幅信号を蓄積することを特徴とする請求項14に記載の固体撮像装置。 - 前記増幅回路は、前記光電変換素子で発生した信号をゲートに受け、前記ゲートに受けた信号を増幅してソースおよびドレインの一方から前記増幅信号を出力する増幅トランジスタを有することを特徴とする請求項15に記載の固体撮像装置。
- 前記ノイズ低減回路は、
前記増幅トランジスタから出力された前記増幅信号をクランプするクランプ容量と、
前記クランプ容量でクランプされた前記増幅信号に応じた信号をソースおよびドレインの一方に受け、当該ソースおよびドレインの一方に受けた信号をサンプルホールドして前記信号蓄積回路に蓄積するトランジスタと、
を有することを特徴とする請求項16に記載の固体撮像装置。 - 前記接続部は、前記増幅トランジスタから前記クランプ容量までの電気的に接続された経路に配置されることを特徴とする請求項17に記載の固体撮像装置。
- 前記接続部は、バンプであることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記接続部は、前記第1の基板の表面に形成された第1の電極と、前記第2の基板の表面に形成され、前記第1の電極と貼り合わされた第2の電極とを有することを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
- 前記第2の基板は、前記光電変換素子に入射する光が照射される前記第1の基板の表面とは反対側の表面と接続されることを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
- 前記光電変換素子をリセットする第1のリセット回路と、
前記増幅回路の入力部をリセットする第2のリセット回路と、
前記光電変換素子で発生した信号を前記増幅回路の入力部に転送する転送回路と、
前記信号蓄積回路に蓄積された前記増幅信号を増幅して第2の増幅信号を出力する第2の増幅回路と、
前記第2の増幅回路の入力部をリセットする第3のリセット回路と、
をさらに有することを特徴とする請求項14に記載の固体撮像装置。 - 前記第2の回路セットは、前記光電変換素子で発生した信号を蓄積する、前記第2の基板に配置された信号蓄積回路を有し、
前記第1の読み出し回路がローリングシャッタ方式による信号の読み出しを行う場合、前記画素の配列における単一行毎または複数行毎に、前記光電変換素子で発生した信号を前記信号蓄積回路に蓄積し、蓄積した信号を順次読み出す制御を行う読み出し制御回路をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の回路セットは、前記光電変換素子で発生した信号を蓄積する、前記第2の基板に配置された信号蓄積回路を有し、
全ての前記画素が前記画素の配列における単一行または複数行の単位で複数のグループに分類されており、
前記第2の読み出し回路がグローバルシャッタ方式による信号の読み出しを行う場合、前記複数のグループを一括して選択し、選択したグループの前記画素の前記光電変換素子で発生した信号を前記信号蓄積回路に順次蓄積した後、前記複数のグループのいずれかのグループを順次選択し、選択したグループの前記画素に対応する前記信号蓄積回路に蓄積した信号を順次読み出す制御を行う読み出し制御回路をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の基板に配置され、前記増幅回路の負荷となる第1の負荷トランジスタと、
前記第2の基板に配置され、前記増幅回路の負荷となる第2の負荷トランジスタと、
ローリングシャッタ方式による信号の読み出しを行う場合、前記第1の負荷トランジスタを動作させ、グローバルシャッタ方式による信号の読み出しを行う場合、前記第2の負荷トランジスタを動作させる制御を行う負荷制御回路と、
をさらに有することを特徴とする請求項14に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の読み出し回路は、動画撮影時にローリングシャッタ方式による信号の読み出しを行い、前記第2の読み出し回路は、静止画撮影時にグローバルシャッタ方式による信号の読み出しを行うことを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。
- 前記第2の基板に配置され、前記第2の回路セットを通して読み出されたアナログの信号をデジタル信号に変換するAD変換回路をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。
- 前記第2の読み出し回路によって読み出される信号の出力レートは、前記第1の読み出し回路によって読み出される信号の出力レートよりも高速であることを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。
- 画素を構成する回路要素が配置された第1の基板と第2の基板とが接続部によって電気的に接続されている固体撮像装置であって、
前記第1の基板は、
前記画素に含まれる光電変換素子と、
前記画素に含まれ、前記光電変換素子に接続された出力端子と、
前記出力端子に接続された第1の出力信号線と、
前記出力端子および前記第1の出力信号線に接続され、オンまたはオフとなるスイッチと、
前記光電変換素子で発生し、前記第1の出力信号線に出力された信号を前記固体撮像装置の外へ出力する第1の出力回路と、
を有し、
前記第2の基板は、
前記出力端子に接続された入力端子と、
前記入力端子に接続された容量と、
前記容量に接続された第2の出力信号線と、
前記光電変換素子で発生し、前記第2の出力信号線に出力された信号を前記固体撮像装置の外へ出力する第2の出力回路と、
を有することを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1の出力信号線は、前記光電変換素子で発生し前記出力端子から出力された信号を前記第1の基板側の出力信号として出力し、
前記容量は、前記光電変換素子で発生し前記出力端子および前記入力端子を経由して供給された信号を蓄積し、
前記第2の出力信号線は、前記容量に蓄積された信号を前記第2の基板側の出力信号として出力することを特徴とする請求項29に記載の固体撮像装置。 - 前記スイッチは、前記光電変換素子で発生した信号を前記第1の基板から出力する場合にオンとなり、前記光電変換素子で発生した信号を前記第2の基板から出力する場合にオフとなることを特徴とする請求項30に記載の固体撮像装置。
- 画素を構成する回路要素が配置された複数の基板が接続部によって電気的に接続されている撮像装置であって、
前記画素に含まれる光電変換素子と、
前記光電変換素子で発生した信号に応じた信号を前記画素から読み出す読み出し回路と、
第1〜第n(nは2以上の整数)の読み出し方式のそれぞれに対応して信号の読み出しを可能にする回路要素を含む第1〜第nの回路セットと、
前記第1〜第nの読み出し方式を切り替える切替回路と、
を有し、
前記第2の読み出し方式において、前記複数の基板のうちの1枚の基板に配置された回路要素のみを使用して、前記光電変換素子による信号の発生から、固体撮像装置の外への信号の読み出しまでの動作が完了するよう、前記光電変換素子、前記読み出し回路、および前記第2の回路セットが前記1枚の基板に配置され、
前記第1の読み出し方式において、前記複数の基板のうちの少なくとも2枚の基板に配置された回路要素を使用して、前記光電変換素子による信号の発生から、前記固体撮像装置の外への信号の読み出しまでの動作が完了するよう、前記光電変換素子が前記1枚の基板に配置されるとともに前記読み出し回路および前記第1の回路セットが前記少なくとも2枚の基板に配置されていることを特徴とする撮像装置。 - 画素を構成する回路要素が配置された第1の基板と第2の基板とが接続部によって電気的に接続されている撮像装置であって、
前記第1の基板は、
前記画素に含まれる光電変換素子と、
前記画素に含まれ、前記光電変換素子に接続された出力端子と、
前記出力端子に接続された第1の出力信号線と、
前記出力端子および前記第1の出力信号線に接続され、オンまたはオフとなるスイッチと、
前記光電変換素子で発生し、前記第1の出力信号線に出力された信号を固体撮像装置の外へ出力する第1の出力回路と、
を有し、
前記第2の基板は、
前記出力端子に接続された入力端子と、
前記入力端子に接続された容量と、
前記容量に接続された第2の出力信号線と、
前記光電変換素子で発生し、前記第2の出力信号線に出力された信号を前記固体撮像装置の外へ出力する第2の出力回路と、
を有することを特徴とする撮像装置。 - 画素を構成する回路要素が配置された複数の基板が接続部によって電気的に接続されており、
前記画素に含まれる光電変換素子と、
前記光電変換素子で発生した信号に応じた信号を前記画素から読み出す読み出し回路と、
第1〜第n(nは2以上の整数)の読み出し方式のそれぞれに対応して信号の読み出しを可能にする回路要素を含む第1〜第nの回路セットと、
前記第1〜第nの読み出し方式を切り替える切替回路と、
を有し、
前記第2の読み出し方式において、前記複数の基板のうちの1枚の基板に配置された回路要素のみを使用して、前記光電変換素子による信号の発生から、固体撮像装置の外への信号の読み出しまでの動作が完了するよう、前記光電変換素子、前記読み出し回路、および前記第2の回路セットが前記1枚の基板に配置され、前記第1の読み出し方式において、前記複数の基板のうちの少なくとも2枚の基板に配置された回路要素を使用して、前記光電変換素子による信号の発生から、前記固体撮像装置の外への信号の読み出しまでの動作が完了するよう、前記光電変換素子が前記1枚の基板に配置されるとともに前記読み出し回路および前記第1の回路セットが前記少なくとも2枚の基板に配置されている固体撮像装置の前記画素から信号を読み出す信号読み出し方法であって、
前記第2の読み出し方式による読み出しは、
前記1枚の基板に配置された前記光電変換素子で信号を発生するステップと、
前記1枚の基板に配置された前記読み出し回路が、前記1枚の基板に配置された前記光電変換素子で発生した信号を、前記1枚の基板に配置された前記第2の回路セットを通して読み出すステップと、
を有し、
前記第1の読み出し方式による読み出しは、
前記1枚の基板に配置された前記光電変換素子で信号を発生するステップと、
前記少なくとも2枚の基板に配置された前記読み出し回路が、前記1枚の基板に配置された前記光電変換素子で発生した信号を、前記少なくとも2枚の基板に配置された前記第1の回路セットを通して読み出すステップと、
を有することを特徴とする信号読み出し方法。 - 画素を構成する回路要素が配置された第1の基板と第2の基板とが接続部によって電気的に接続されており、
前記第1の基板かつ前記画素に含まれる光電変換素子と、
前記第1の基板かつ前記画素に含まれ、前記光電変換素子に接続された出力端子と、
前記第1の基板に含まれ、前記出力端子に接続された第1の出力信号線と、
前記第1の基板に含まれ、前記出力端子および前記第1の出力信号線に接続され、オンまたはオフとなるスイッチと、
前記第1の基板に含まれ、前記光電変換素子で発生し、前記第1の出力信号線に出力された信号を固体撮像装置の外へ出力する第1の出力回路と、を有し、
前記第2の基板に含まれ、前記出力端子に接続された入力端子と、
前記第2の基板に含まれ、前記入力端子に接続された容量と、
前記第2の基板に含まれ、前記容量に接続された第2の出力信号線と、
前記第2の基板に含まれ、前記光電変換素子で発生し、前記第2の出力信号線に出力された信号を前記固体撮像装置の外へ出力する第2の出力回路と、
を有する固体撮像装置の前記画素から信号を読み出す信号読み出し方法であって、
第2の読み出し方式による読み出しは、
前記光電変換素子で信号を発生するステップと、
前記光電変換素子で発生し前記出力端子から出力された信号を前記第1の出力信号線に出力するステップと、
前記第1の出力信号線に出力された信号を固体撮像装置の外へ出力するステップと、
を有し、
第1の読み出し方式による読み出しは、
前記光電変換素子で信号を発生するステップと、
前記光電変換素子で発生し前記出力端子および前記入力端子を経由して供給された信号を前記容量に蓄積するステップと、
前記容量に蓄積された信号を前記第2の出力信号線に出力するステップと、
前記第2の出力信号線に出力された信号を前記固体撮像装置の外へ出力するステップと、
を有することを特徴とする信号読み出し方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011129250A JP5820627B2 (ja) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 |
US13/705,859 US9066029B2 (en) | 2011-06-09 | 2012-12-05 | Solid-state image pickup device, image pickup device, and signal reading method |
US14/717,233 US9426402B2 (en) | 2011-06-09 | 2015-05-20 | Solid-state image pickup device, image pickup device, and signal reading method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011129250A JP5820627B2 (ja) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012257095A JP2012257095A (ja) | 2012-12-27 |
JP5820627B2 true JP5820627B2 (ja) | 2015-11-24 |
Family
ID=47528224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011129250A Active JP5820627B2 (ja) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9066029B2 (ja) |
JP (1) | JP5820627B2 (ja) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5820627B2 (ja) * | 2011-06-09 | 2015-11-24 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 |
JP5959187B2 (ja) * | 2011-12-02 | 2016-08-02 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 |
JP6041500B2 (ja) * | 2012-03-01 | 2016-12-07 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システム、撮像装置の駆動方法、撮像システムの駆動方法 |
JP6042737B2 (ja) | 2013-01-31 | 2016-12-14 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置および撮像装置 |
JP6177060B2 (ja) * | 2013-09-05 | 2017-08-09 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、撮像システム、および光電変換装置の駆動方法 |
JP6457738B2 (ja) * | 2014-05-02 | 2019-01-23 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置および撮像装置 |
JP6609113B2 (ja) * | 2014-06-18 | 2019-11-20 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びその制御方法 |
JP6109125B2 (ja) | 2014-08-20 | 2017-04-05 | キヤノン株式会社 | 半導体装置、固体撮像装置、および撮像システム |
KR102275711B1 (ko) * | 2014-11-17 | 2021-07-09 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 이미지 센서의 데이터 출력 방법 |
WO2016151792A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置 |
JP6903874B2 (ja) * | 2016-06-30 | 2021-07-14 | 株式会社ニコン | 撮像装置 |
US20180227529A1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | SmartSens Technology (U.S.), Inc. | Stacked image sensor pixel cell with selectable shutter modes and in-pixel cds |
US10070090B2 (en) * | 2017-02-03 | 2018-09-04 | SmartSens Technology (U.S.), Inc. | Stacked image sensor pixel cell with selectable shutter modes and in-pixel CDS |
US20180227513A1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | SmartSens Technology (U.S.), Inc. | Stacked image sensor pixel cell with selectable shutter modes and in-pixel cds |
JP2017108176A (ja) * | 2017-03-08 | 2017-06-15 | キヤノン株式会社 | 半導体装置、固体撮像装置、および撮像システム |
JP6976798B2 (ja) | 2017-09-29 | 2021-12-08 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システム、移動体、回路チップ |
US10250832B1 (en) * | 2018-05-02 | 2019-04-02 | Smartsens Technology (Cayman) Co., Ltd. | Stacked rolling shutter and global shutter image sensor with knee self point calibration |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1301491C (zh) * | 2001-03-13 | 2007-02-21 | 伊强德斯股份有限公司 | 视觉装置、联动式计数器及图象检测器 |
JP4724313B2 (ja) * | 2001-05-18 | 2011-07-13 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、放射線撮像装置及びそれを用いた放射線撮像システム |
JP4349232B2 (ja) * | 2004-07-30 | 2009-10-21 | ソニー株式会社 | 半導体モジュール及びmos型固体撮像装置 |
JP4816457B2 (ja) * | 2004-09-02 | 2011-11-16 | ソニー株式会社 | 撮像装置及び撮像結果の出力方法 |
JP2006203775A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Canon Inc | 固体撮像素子の駆動方法、その撮像素子を用いた撮像装置およびシステム |
JP5098831B2 (ja) * | 2008-06-06 | 2012-12-12 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびカメラシステム |
JP5226552B2 (ja) * | 2009-02-03 | 2013-07-03 | オリンパスイメージング株式会社 | 撮像装置 |
JP4835710B2 (ja) * | 2009-03-17 | 2011-12-14 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器 |
US20100309340A1 (en) * | 2009-06-03 | 2010-12-09 | Border John N | Image sensor having global and rolling shutter processes for respective sets of pixels of a pixel array |
JP2011244253A (ja) * | 2010-05-19 | 2011-12-01 | Nikon Corp | 撮像装置 |
JP5500007B2 (ja) * | 2010-09-03 | 2014-05-21 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびカメラシステム |
FR2970598B1 (fr) * | 2011-01-17 | 2013-08-16 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif imageur a grande gamme dynamique |
EP2708021B1 (en) * | 2011-05-12 | 2019-07-10 | DePuy Synthes Products, Inc. | Image sensor with tolerance optimizing interconnects |
JP5820627B2 (ja) * | 2011-06-09 | 2015-11-24 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 |
JP5953028B2 (ja) * | 2011-11-02 | 2016-07-13 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 |
-
2011
- 2011-06-09 JP JP2011129250A patent/JP5820627B2/ja active Active
-
2012
- 2012-12-05 US US13/705,859 patent/US9066029B2/en active Active
-
2015
- 2015-05-20 US US14/717,233 patent/US9426402B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130182161A1 (en) | 2013-07-18 |
US9066029B2 (en) | 2015-06-23 |
US9426402B2 (en) | 2016-08-23 |
JP2012257095A (ja) | 2012-12-27 |
US20150256781A1 (en) | 2015-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5820627B2 (ja) | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 | |
JP5953028B2 (ja) | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 | |
JP5965674B2 (ja) | 固体撮像装置および撮像装置 | |
JP6045156B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
JP5820620B2 (ja) | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 | |
JP5963421B2 (ja) | 固体撮像装置および撮像装置 | |
JP5959186B2 (ja) | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 | |
US20130070133A1 (en) | Solid-state imaging device, imaging device, and signal reading method | |
US20130092820A1 (en) | Solid-state imaging device and imaging device | |
JP5802432B2 (ja) | 固体撮像装置、撮像装置および信号読み出し方法 | |
JP2006352843A (ja) | 撮像装置及び制御方法 | |
JP5973758B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
US9560303B2 (en) | Solid-state imaging device, imaging device, and signal reading method | |
WO2017119166A1 (ja) | 固体撮像素子、固体撮像素子の駆動方法、及び、電子機器 | |
JP5791982B2 (ja) | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 | |
WO2019065866A1 (ja) | 撮像素子 | |
JP6083977B2 (ja) | 固体撮像装置および撮像装置 | |
JP6128776B2 (ja) | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 | |
JP5893372B2 (ja) | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 | |
JP6053321B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
JP2014042211A (ja) | 固体撮像装置および撮像装置 | |
JP5835963B2 (ja) | 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法 | |
JP2011010370A (ja) | 物理情報取得方法および物理情報取得装置 | |
JP7111810B2 (ja) | 固体撮像装置および撮像システム | |
JP2013026896A (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の制御方法、および撮像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140528 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150303 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150501 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20150507 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150915 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151005 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5820627 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |