KR20230097059A

KR20230097059A - 촬상 장치 및 전자기기

Info

Publication number: KR20230097059A
Application number: KR1020237016187A
Authority: KR
Inventors: 히데키 타나카; 히데토시 카타야마
Original assignee: 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2021-10-11
Publication date: 2023-06-30
Also published as: JP2022070502A; US20230370736A1; DE112021005698T5; WO2022091755A1; CN116458167A

Abstract

[과제] 노광 시간에 제약이 없는 파인 셔터를 실현함에 있어서, 어떠한 셔터 타이밍에서도, 어떠한 입력 화상에서도 셰이딩의 발생을 억제할 수 있는 촬상 장치를 제공한다.
[해결 수단] 1 수평 동기 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서의 셔터 동작이 가능한 셔터 기능을 갖추고 있고, 광전 변환부를 포함하는 화소가 행렬 형상으로 배열되고, 행렬 형상의 화소 배열에 대해, 화소행마다 화소 제어선이 배선되며, 화소 제어선의 배선층과 다른 배선층에, 화소열마다 수직 신호선 및 고전위측 전원 전압의 전원선이 배선되어 이루어지는 화소 레이아웃 구성에 있어서, 수직 신호선을, 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선에 의해 쉴드한다.

Description

촬상 장치 및 전자기기

본 개시는, 촬상 장치 및 전자기기에 관한 것이다.

촬상 장치에 있어서, 그 다이나믹 레인지를 확대하는 방법으로서, 노광 시간이 다른 복수의 화상을 연속적으로 촬영하여 합성하는 수법이 알려져 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상을 연속적으로 개별로 촬영하여, 어두운 화상 영역에 대해서는 장시간 노광 화상을 이용하고, 장시간 노광 화상에서는 노출 과다가 되는 밝은 화상 영역에서는 단시간 노광 화상을 이용하는 합성 처리에 의해 하나의 화상을 생성하는 수법이다. 이와 같이, 복수의 다른 노광 화상을 합성함으로써, 노출 과다가 없는 광다이나믹 레인지(High Dynamic Range)의 화상을 얻을 수 있다.

여기서, 장시간 노광 화상과 단시간 노광 화상을 개별로 촬영하여 합성한다고 하는 처리를 행하는 경우, 장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상의 촬상 시의 노광 시간을, 각각 적절하게 조정할 수 있는 것이 요구된다. 이 요구에 응하기 위해, 노광 시간에 제약이 없고, 노광 시간을 보다 세세하게 조정할 수 있는 셔터 기술(이하, 편의상, 「파인 셔터(fine shutter)」라고 기술하는 경우가 있음)이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본특허공개 제2019-4382호 공보

상기의 노광 시간에 제약이 없는 파인 셔터의 기능을 갖는 촬상 장치에서는, 어떠한 셔터 타이밍에서도, 어떠한 입력 화상에서도 셰이딩(shading)의 발생을 억제할 수 있는 것이 바람직하다.

이에, 본 개시는, 노광 시간에 제약이 없는 파인 셔터를 실현함에 있어서, 어떠한 셔터 타이밍에서도, 어떠한 입력 화상에서도 셰이딩의 발생을 억제할 수 있는 촬상 장치 및 해당 촬상 장치를 갖는 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 개시의 촬상 장치는,

1 수평 동기 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 셔터 동작이 가능한 셔터 기능을 구비하고 있고,

광전 변환부를 포함하는 화소가 행렬 형상으로 배열되고, 행렬 형상의 화소 배열에 대해, 화소행마다 화소 제어선이 배선되며, 화소 제어선의 배선층과 다른 배선층에, 화소열마다 수직 신호선 및 고전위측 전원 전압의 전원선이 배선되어 이루어지는 화소 레이아웃 구성에 있어서,

수직 신호선을, 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선에 의해 쉴드한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 개시의 전자기기는, 상기의 구성의 촬상 장치를 갖는다.

도 1은, 본 개시에 따른 기술이 적용되는 촬상 장치의 일례인 CMOS 이미지 센서의 기본적인 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는, 회로 소자의 일부를 복수의 화소사이에서 공유하는 화소의 회로 구성의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 3은, CMOS 이미지 센서에 탑재되는 열병렬 아날로그-디지털 변환부의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 4는, CMOS 이미지 센서의 적층형의 반도체 칩 구조의 개략을 모식적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는, 화소 어레이부에 있어서의 화소의 배치예에 대한 설명도이다.
도 6은, 고다이나믹 레인지화 시의 셔터 타이밍, 및 판독 타이밍에 대해 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 7은, 화소를 구동하는 각 신호의 타이밍 관계를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 8은, 파인 셔터의 타이밍을 제어하기 위한 회로 구성예를 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 9a는, 파인 셔터의 타이밍에 대해서 설명하기 위한 타이밍 차트(파트 1)이고, 도 9b는, 파인 셔터의 타이밍에 대해서 설명하기 위한 타이밍 차트(파트 2)이다.
도 10은, 셔터 어드레스 기억부의 내부 구성예를 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 11은, 현재의 화소 레이아웃 구성을 나타내는 모식도이다.
도 12는, 실시예 1에 따른 화소 레이아웃 구성을 나타내는 모식도이다.
도 13은, 실시예 2에 따른 화소 레이아웃 구성을 나타내는 모식도이다.
도 14는, 실시예 3에 따른 화소 레이아웃 구성을 나타내는 모식도이다.
도 15는, 실시예 4에 따른 화소 레이아웃 구성을 나타내는 모식도이다.
도 16은, 본 개시에 따른 기술의 적용예를 나타내는 도면이다.
도 17은, 본 개시의 전자기기의 일례인 촬상 시스템의 구성예의 개략을 나타내는 블록도이다.
도 18은, 본 개시에 따른 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 일례인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 19는, 이동체 제어 시스템에 있어서의 촬상부의 설치 위치의 예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 개시에 따른 기술을 실시하기 위한 형태(이하, 「실시 형태」라고 기술함)에 대해서 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 본 개시에 따른 기술은 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 이하의 설명에서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일 부호를 사용함으로써 중복되는 설명은 생략한다. 한편, 설명은 이하의 순서로 행한다.

1. 본 개시의 촬상 장치 및 전자기기, 전반에 관한 설명

2. 본 개시에 따른 기술이 적용되는 촬상 장치

2-1. CMOS 이미지 센서의 구성예

2-2. 화소의 회로 구성예

2-3. 아날로그-디지털 변환부의 구성예

2-4. 반도체 칩 구조

2-5. 화소의 배치예

2-6. 광다이나믹 레인지화에 대해서

2-7. 파인 셔터에 대해서

2-8. 파인 셔터 특유의 셰이딩 문제에 대해서

3. 본 개시의 실시 형태

3-1. 실시예 1

3-2. 실시예 2

3-3. 실시예 3

3-4. 실시예 4

4. 변형예

5. 응용예

6. 본 개시에 따른 기술의 적용예

6-1. 본 개시의 전자기기(촬상 시스템의 예)

6-2. 이동체에의 응용예

7. 본 개시가 취할 수 있는 구성

<본 개시의 촬상 장치 및 전자기기, 전반에 관한 설명>

본 개시의 촬상 장치 및 전자기기에 있어서는, 노광 시간이 다른 복수의 화상을 촬상하고, 이들 복수의 화상을 합성 처리하여 1개의 화상을 생성함으로써, 광다이나믹 레인지의 화상을 생성하는 기능을 갖추는 구성으로 할 수 있다.

상술한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시의 촬상 장치 및 전자기기에 있어서는, 노광 시간이 다른 복수의 화상에 대하여, 노광 시간이 상대적으로 긴 장시간 노광 화상, 및 노광 시간이 상대적으로 짧은 단시간 노광 화상인 구성으로 할 수 있다. 또한, 1 수평 동기 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 셔터 동작이 가능한 셔터 기능을 사용하여, 장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상의 촬상 시의 노광 시간을, 각각 개별로 조정하는 구성으로 할 수 있다.

또한, 상술한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시의 촬상 장치 및 전자기기에 있어서는, 화소 제어선이 배선된 배선층에는, 기존의 저전위측 전원 전압의 전원선이, 화소 제어선과 병주(竝走)한 상태에서 배선되어 있을 때, 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선에 대해, 기존의 저전위측 전원 전압의 전원선과 반대측에, 화소 제어선과 병주한 상태에서 배선되어 있는 구성으로 할 수 있다. 또는, 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선에 대해, 수직 신호선이 배선된 배선층에, 수직 신호선과 병주한 상태에서 배선되어 있는, 보다 구체적으로는, 수직 신호선 및 고전위측 전원 전압의 전원선과의 사이에 배선되어 있는 구성으로 할 수 있다.

또는, 상술한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시의 촬상 장치 및 전자기기에 있어서는, 수직 신호선이, 고전위측 전원 전압의 전원선이 배선된 배선층과 다른 배선층에 배선되어 있을 때, 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선에 대해, 고전위측 전원 전압의 전원선이 배선된 배선층에 배선되어 있는 구성으로 할 수 있다.

또한, 상술한 바람직한 구성을 포함하는 본 개시의 촬상 장치 및 전자기기에 있어서는, 화소가 광전 변환부에서 광전 변환된 전하를 전하 전압 변환부에 전송하는 전송 트랜지스터를 가질 때, 화소 제어선에 대해, 전송 트랜지스터에 구동 신호를 전송하는 전송 제어선인 구성으로 할 수 있다. 나아가, 화소가 전하 전압 변환부를 리셋하는 리셋 트랜지스터를 가질 때, 화소 제어선에 대해, 리셋 트랜지스터에 구동 신호를 전송하는 리셋 제어선인 구성으로 할 수 있다.

<본 개시의 촬상 장치>

먼저, 본 개시에 따른 기술이 적용되는 촬상 장치(즉, 본 개시의 촬상 장치)의 기본적인 구성에 대해서 설명한다. 여기서는, 촬상 장치로서, X-Y 어드레스 방식의 촬상 장치의 일종인 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 예로 들어 설명한다. CMOS 이미지 센서는, CMOS 프로세스를 응용하거나 또는 부분적으로 사용하여 제작된 이미지 센서이다.

[CMOS 이미지 센서의 구성예]

도 1은, 본 개시의 촬상 장치의 일례인 CMOS 이미지 센서의 기본적인 구성의 개략을 나타내는 블록도이다.

본 예에 따른 CMOS 이미지 센서(1)는, 화소 어레이부(11) 및 해당 화소 어레이부(11)의 주변 회로부를 갖는 구성으로 되어 있다. 화소 어레이부(11)는, 광전 변환부(수광부)를 포함하는 화소(화소 회로)(20)가, 행 방향 및 열 방향으로, 즉, 행렬 형상으로 2차원 배치되어 이루어진다. 여기서, 행 방향이란, 화소행의 화소(20)의 배열 방향(소위, 수평 방향)을 말하고, 열 방향이란, 화소열의 화소(20)의 배열 방향(소위, 수직 방향)을 말한다. 화소(20)는, 광전 변환을 행하는 것에 의해, 수광한 광량에 따른 광전하를 생성하고, 축적한다.

화소 어레이부(11)의 주변 회로부는, 예를 들면, 행 선택부(12), 정전류원부(13), 아날로그-디지털 변환부(14), 참조 신호 생성부(15), 수평 전송 주사부(16), 신호 처리부(17), 및 타이밍 제어부(18) 등에 의해 구성되어 있다.

화소 어레이부(11)에 있어서, 행렬 형상의 화소 배열에 대해, 화소행마다 화소 제어선(31)(31₁∼31m)이 행 방향(수평 방향)을 따라 배선되어 있다. 또한, 화소열마다 수직 신호선(32)(32₁∼32n)이 열 방향(수직 방향)을 따라 배선되어 있다. 화소 제어선(31)은, 화소(20)로부터 신호를 판독할 때의 구동을 행하기 위한 구동 신호를 전송한다. 도 1에서는, 화소 제어선(31)에 대해 1개의 배선으로서 도시하고 있지만, 1개에 한정되는 것은 아니고, 그 상세에 대해서는 후술한다. 화소 제어선(31)의 일단은, 행 선택부(12)의 각 행에 대응한 출력단에 접속되어 있다.

이하에, 화소 어레이부(11)의 주변 회로부의 각 구성 요소, 즉, 행 선택부(12), 정전류원부(13), 아날로그-디지털 변환부(14), 참조 신호 생성부(15), 수평 전송 주사부(16), 신호 처리부(17), 및 타이밍 제어부(18)에 대해서 설명한다.

행 선택부(12)는, 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 화소 어레이부(11)의 각 화소(20)의 선택에 있어서, 화소행의 주사나 화소행의 어드레스를 제어한다. 이 행 선택부(12)는, 그 구체적인 구성에 대해서는 도시를 생략하지만, 일반적으로, 판독 주사계와 소출(sweep scanning) 주사계의 2개의 주사계를 갖는 구성으로 되어 있다.

판독 주사계는, 화소(20)로부터 화소 신호를 판독하기 위해서, 화소 어레이부(11)의 화소(20)를 행 단위로 순서대로 선택 주사한다. 화소(20)로부터 판독되는 화소 신호는 아날로그 신호이다. 소출 주사계는, 판독 주사계에 의해 판독 주사가 행해지는 판독 행에 대하여, 그 판독 주사보다 셔터 스피드의 시간분만큼 선행하여 소출 주사를 행한다.

이 소출 주사계에 의한 소출 주사에 의해, 판독행의 화소(20)의 광전 변환부로부터 불필요한 전하가 쓸어내어짐으로써 해당 광전 변환부가 리셋된다. 그리고, 이 소출 주사계에 의한 불필요한 전하가 쓸어내어지는(리셋되는) 것에 의해, 소위, 전자 셔터 동작이 행해진다. 여기서, 전자 셔터 동작이란, 광전 변환부의 광전하를 버리고, 새롭게 노광을 개시하는(광전하의 축적을 개시하는) 동작을 말한다.

정전류원부(13)는, 화소열마다 수직 신호선(32₁∼32n)의 각각에 접속된, 예를 들면 MOS 트랜지스터로 이루어지는 전류원(I)을 구비하고 있으며, 행 선택부(12)에 의해 선택 주사된 화소행의 각 화소(20)에 대해, 수직 신호선(32₁∼32n)의 각각을 통해 바이어스 전류를 공급한다.

아날로그-디지털 변환부(14)는, 화소 어레이부(11)의 화소열에 대응하여(예를 들면, 화소열마다) 설치된 복수의 아날로그-디지털 변환기의 집합으로 이루어진다. 아날로그-디지털 변환부(14)는, 화소열마다 수직 신호선(32₁∼32n)의 각각을 통해 출력되는 아날로그의 화소 신호를, 디지털 신호로 변환하는 열병렬형의 아날로그-디지털 변환부이다.

열병렬 아날로그-디지털 변환부(14)에 있어서의 아날로그-디지털 변환기로서는, 예를 들면, 참조 신호 비교형의 아날로그-디지털 변환기의 일례인 싱글 슬로프형 아날로그-디지털 변환기를 사용할 수 있다. 단, 아날로그-디지털 변환기로서는, 싱글 슬로프형 아날로그-디지털 변환기에 한정되는 것은 아니고, 축차 비교형 아날로그-디지털 변환기나 델타-시그마 변조형(ΔΣ 변조형) 아날로그-디지털 변환기 등을 사용할 수 있다.

참조 신호 생성부(15)는, DA(디지털-아날로그) 변환기로 이루어지고, 시간 경과에 따라서 레벨(전압)이 단조 감소하는 램프(RAMP)파의 참조 신호를 생성한다. 참조 신호 생성부(15)에서 생성된 램프파의 참조 신호는, 아날로그-디지털 변환부(14)에 공급되며, 아날로그-디지털 변환 시의 기준 신호로서 사용된다.

수평 전송 주사부(16)는, 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 화소 어레이부(11)의 각 화소 회로(화소)(2)의 신호 판독에 있어서, 화소열의 주사나 화소열의 어드레스를 제어한다. 이 수평 전송 주사부(16)에 의한 제어 하에, 아날로그-디지털 변환부(14)에서 디지털 신호로 변환된 화소 신호가 화소열 단위로 수평 전송선(19)에 판독된다.

신호 처리부(17)는, 수평 전송선(19)을 통해 공급되는 디지털 화소 신호에 대해, 소정의 신호 처리를 행하고, 2차원의 화상 데이터를 생성한다. 구체적으로는, 신호 처리부(17)는, 예를 들면, 종선(vertical line) 결함, 점(point) 결함의 보정, 또는, 신호의 클램프를 행하거나, 패러렐-시리얼 변환, 압축, 부호화, 가산, 평균, 및 간헐 동작(intermittent operation) 등의 디지털 신호 처리를 행하거나 한다. 신호 처리부(17)는, 생성한 화상 데이터를, 본 CMOS 이미지 센서(1)의 출력 신호로서 후단의 장치에 출력한다.

타이밍 제어부(18)는, 각종의 타이밍 신호, 클럭 신호, 및 제어 신호 등을 생성하고, 이들 생성한 신호를 기초로, 행 선택부(12), 정전류원부(13), 아날로그-디지털 변환부(14), 참조 신호 생성부(15), 수평 전송 주사부(16), 및 신호 처리부(17) 등의 구동 제어를 행한다.

[화소의 회로 구성예]

여기서는, 회로 소자의 일부를, 복수의 화소, 예를 들면, 2개의 화소사이에서 공유하는 화소(20)의 회로 구성을 예시한다. 회로 소자의 일부를 2개의 화소사이에서 공유하는 화소(20)의 회로 구성의 일례를 나타내는 도 2에 나타낸다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 화소(20)는, 광전 변환부(광전 변환 소자)로서, 예를 들면, 2개의 포토다이오드(21_-1, 21_-2)를 갖고 있다. 여기서는, 화소의 회로 구성을, 하나의 화소(20)의 회로 구성으로서 도시하고 있지만, 2개의 포토다이오드(21_-1, 21_-2)는, 회로 소자의 일부를 공유하는 2개의 화소의 광전 변환부(광전 변환 소자)인 것이 된다.

화소(20)는, 2개의 포토다이오드(21_-1, 21_-2)에 대응하여, 2개의 전송 트랜지스터(22_-1, 22_-2)를 갖고 있다. 2개의 전송 트랜지스터(22_-1, 22_-2)는, 2개의 포토다이오드(21_-1, 21_-2)와 함께, 회로 소자의 일부를 공유하는 2개의 화소를 구성하고 있다.

화소(20)는, 2개의 포토다이오드(21_-1, 21_-2) 및 2개의 전송 트랜지스터(22_-1, 22_-2) 외에, 리셋 트랜지스터(23), 증폭 트랜지스터(24), 및 선택 트랜지스터(25)를 갖고 있다. 그리고, 회로 소자의 일부인 리셋 트랜지스터(23), 증폭 트랜지스터(24), 및 선택 트랜지스터(25)를, 포토다이오드(21_-1, 21_-2)의 각각을 포함하는 2개의 화소사이에서 공유하는 회로 구성으로 되어 있다.

본 회로 구성예에서는, 전송 트랜지스터(22_-1, 22_-2), 리셋 트랜지스터(23), 증폭 트랜지스터(24), 및 선택 트랜지스터(25)의 5개의 트랜지스터로서는, 예를 들면 N채널의 MOS형 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor; FET)를 사용하고 있다. 단, 여기서 예시한 5개의 트랜지스터(22_-1, 22_-2∼25)의 도전형 조합은 일례에 불과하며, 이들 조합에 한정되는 것은 아니다.

상기의 회로 구성의 화소(20)에 대해, 전술한 화소 제어선(31)으로서, 복수의 화소 제어선, 구체적으로는, 전송 제어선(311), 전송 제어선(312), 리셋 제어선(313), 및 선택 제어선(314)이 동일 화소행의 각 화소(20)에 대해 공통으로 배선되어 있다. 이들 복수의 화소 제어선(311∼314)은, 행 선택부(12)의 각 화소행에 대응한 출력단에 화소행 단위로 접속되어 있다. 행 선택부(12)는, 전송 제어선(311), 전송 제어선(312), 리셋 제어선(313), 및 선택 제어선(314)에 대해, 전송 신호(TRG_-1), 전송 신호(TRG_-2), 리셋 신호(RST), 및 선택 신호(SEL)를 적절히 출력한다.

포토다이오드(21_-1, 21_-2)는 각각, 애노드 전극이 저전위측 전원 전압(예를 들면, 그라운드 레벨)(V_SS)의 전원선(33)에 접속되어 있고, 수광한 광을 그 광량에 따른 전하량의 광전하(여기서는, 광전자)로 광전 변환하여 그 광전하를 축적한다. 포토다이오드(21_-1, 21_-2)의 각 캐소드 전극은, 전송 트랜지스터(22_-1, 22_-2)를 통해 증폭 트랜지스터(24)의 게이트 전극과 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 증폭 트랜지스터(24)의 게이트 전극이 전기적으로 연결된 영역은, 플로팅 디퓨전(부유 확산 영역/불순물 확산 영역)(FD)이다. 플로팅 디퓨전(FD)은, 전하를 전압으로 변환하는 전하 전압 변환부이다.

전송 트랜지스터(22_-1, 22_-2)의 각 게이트 전극에는, 고 레벨(예를 들면, 고전위측 전원 전압(V_DD))이 액티브로 되는 전송 신호(TRG_-1, TRG_-2)가 행 선택부(12)로부터 전송 제어선(311, 312)을 통해 주어진다. 전송 트랜지스터(22_-1, 22_-2)는, 전송 신호(TRG_-1, TRG_-2)에 응답하여 도통 상태가 됨으로써, 포토다이오드(21_-1, 21_-2)에서 광전 변환되어, 해당 포토다이오드(21_-1, 21_-2)에 축적된 광전하를 플로팅 디퓨전(FD)에 전송한다.

리셋 트랜지스터(23)는, 고전위측 전원 전압(V_DD)의 전원선(34)과 플로팅 디퓨전(FD)의 사이에 접속되어 있다. 리셋 트랜지스터(23)의 게이트 전극에는, 고 레벨이 액티브로 되는 리셋 신호(RST)가 행 선택부(12)로부터 리셋 제어선(313)을 통해 주어진다. 리셋 트랜지스터(23)는, 리셋 신호(RST)에 응답하여 도통 상태가 되고, 플로팅 디퓨전(FD)의 전하를 전압(V_DD)의 전원 노드에 버리는 것에 의해 플로팅 디퓨전(FD)을 리셋한다.

증폭 트랜지스터(24)는, 게이트 전극이 플로팅 디퓨전(FD)에, 드레인 전극이 고전위측 전원 전압(V_DD)의 전원선(34)에 각각 접속되어 있다. 증폭 트랜지스터(24)는, 포토다이오드(21_-1, 21_-2)에서의 광전 변환에 의해 얻어지는 신호를 판독하는 소스 팔로워의 입력부가 된다. 즉, 증폭 트랜지스터(24)는, 소스 전극이 선택 트랜지스터(25)를 통해 수직 신호선(32)에 접속된다. 그리고, 증폭 트랜지스터(24)와, 수직 신호선(32)의 일단에 접속된 전류원(I)은, 플로팅 디퓨전(FD)의 전압을 수직 신호선(32)의 전위로 변환하는 소스 팔로워를 구성하고 있다.

선택 트랜지스터(25)는, 드레인 전극이 증폭 트랜지스터(24)의 소스 전극에 접속되고, 소스 전극이 수직 신호선(32)에 접속되어 있다. 선택 트랜지스터(25)의 게이트 전극에는, 고 레벨이 액티브로 되는 선택 신호(SEL)가 행 선택부(12)로부터 선택 제어선(314)을 통해 주어진다. 선택 트랜지스터(25)는, 선택 신호(SEL)에 응답하여 도통 상태가 됨으로써, 화소(20)를 선택 상태로 하여 증폭 트랜지스터(24)로부터 출력되는 신호를 수직 신호선(32)에 전달한다.

한편, 상기의 화소(20)의 회로 구성은 일례이며, 해당 회로 구성에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 예를 들면, 선택 트랜지스터(25)를 생략하고, 증폭 트랜지스터(24)에 선택 트랜지스터(25)의 기능을 갖게 하는 회로 구성으로 할 수도 있고, 필요에 따라, 트랜지스터의 수를 늘린 회로 구성으로 할 수도 있다.

[아날로그-디지털 변환부의 구성예]

다음으로, 열병렬 아날로그-디지털 변환부(14)의 구성예에 대해서 설명한다. 열병렬 아날로그-디지털 변환부(14)의 구성의 일례를 도 3에 나타낸다. 여기서는, 아날로그-디지털 변환부(14)가, 화소 어레이부(11)의 각 화소(20)의 각각에 대응하여 설치된 복수의 싱글 슬로프형 아날로그-디지털 변환기의 집합으로 이루어지는 경우에 있어서, n열째의 싱글 슬로프형 아날로그-디지털 변환기(140)를 예로 들어서 설명한다.

싱글 슬로프형 아날로그-디지털 변환기(140)는, 비교기(141), 카운터 회로(142), 및 래치 회로(143)를 갖는 회로 구성으로 되어 있다. 싱글 슬로프형 아날로그-디지털 변환기(140)에서는, 참조 신호 생성부(15)에서 생성되는 램프파의 참조 신호가 사용된다. 구체적으로는, 램프파의 참조 신호는, 화소열마다 설치된 비교기(141)에 기준 신호로서 주어진다.

비교기(141)는, 화소(20)로부터 판독되는 아날로그의 화소 신호를 비교 입력으로 하고, 참조 신호 생성부(15)에서 생성되는 램프파의 참조 신호를 기준 입력으로 하여, 양 신호를 비교한다. 그리고, 비교기(141)는, 예를 들면, 참조 신호가 화소 신호보다 클 때에 출력이 제1 상태(예를 들면, 고 레벨)가 되고, 참조 신호가 화소 신호 이하일 때에 출력이 제2 상태(예를 들면, 저 레벨)가 된다. 이에 의해, 비교기(141)는, 화소 신호의 신호 레벨에 따른, 구체적으로는, 신호 레벨의 크기에 대응한 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 비교 결과로서 출력한다.

카운터 회로(142)에는, 비교기(141)에 대한 참조 신호의 공급 개시 타이밍과 같은 타이밍에서, 타이밍 제어부(18)로부터 클럭 신호(CLK)가 주어진다. 그리고, 카운터 회로(142)는, 클럭 신호(CLK)에 동기하여 카운트 동작을 행함으로써, 비교기(141)의 출력 펄스의 펄스 폭의 기간, 즉, 비교 동작의 개시로부터 비교 동작의 종료까지의 기간을 계측한다. 이 카운터 회로(142)의 계측 결과(카운트 값)이, 아날로그의 화소 신호를 디지털화한 디지털 값이 된다.

래치 회로(143)는, 카운터 회로(142)의 카운트 결과인 디지털 값을 보유(래치)한다. 또한, 래치 회로(143)는, 화소(20)의 광전 변환 시의 신호 레벨에 대응하는 D상(相)의 카운트 값과, 화소(20)의 리셋 시의 리셋 레벨에 대응하는 P상의 카운트 값의 차분을 취함으로써, 노이즈 제거 처리의 일례인, CDS(Correlated Double Sampling: 상관 이중 샘플링) 처리를 행한다. 그리고, 수평 전송 주사부(16)에 의한 구동 하에, 래치한 디지털 값을 수평 전송선(19)에 출력한다.

상술한 바와 같이, 싱글 슬로프형 아날로그-디지털 변환기(140)의 집합으로 이루어지는 열병렬 아날로그-디지털 변환부(14)에서는, 참조 신호 생성부(15)에서 생성되는, 선형으로 변화하는 아날로그 값의 참조 신호와, 화소(20)로부터 출력되는 아날로그의 화소 신호의 대소 관계가 변화될 때까지의 시간 정보로부터 디지털 값을 얻는다.

한편, 상기의 예에서는, 열병렬 아날로그-디지털 변환부(14)로서, 화소열에 대해 1대1의 관계로 아날로그-디지털 변환기(140)가 배치되어 이루어지는 구성을 예시했지만, 복수의 화소열을 단위로 하여 아날로그-디지털 변환기(140)가 배치되어 이루어지는 구성으로 하는 것도 가능하다.

[반도체 칩 구조]

상기의 구성의 CMOS 이미지 센서(1)의 반도체 칩 구조로서는, 단일의 반도체 칩으로 이루어지는 평치형의 반도체 칩 구조나, 복수의 반도체 칩이 적층되어 이루어지는 적층형의 반도체 칩 구조를 예시할 수 있다. 또한, 화소 구조에 대해서는, 배선층이 형성되는 쪽의 기판면을 표면(정면)이라 할 때, 그 반대측의 이면측으로부터 조사되는 광을 받아들이는 이면 조사형의 화소 구조로 할 수도 있고, 표면측으로부터 조사되는 광을 받아들이는 표면 조사형의 화소 구조로 할 수도 있다.

여기서는, CMOS 이미지 센서(1)의 반도체 칩 구조로서, 적층형의 반도체 칩 구조를 예로 들어 설명한다.

도 4는, CMOS 이미지 센서(1)의 적층형의 반도체 칩 구조의 개략을 모식적으로 나타내는 분해 사시도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 예에 따른 적층형의 반도체 칩 구조는, 1층째의 반도체 칩(41) 및 2층째의 반도체 칩(42)의 적어도 2개의 반도체 칩이 적층된 구조로 되어 있다.

이 적층형의 반도체 칩 구조에 있어서, 1층째의 반도체 칩(41)은, 포토다이오드(21)를 포함하는 화소(20)가 행렬 형상으로 2차원 배치되어 이루어지는 화소 어레이부(11)가 형성된 화소 칩이다. 1층째의 반도체 칩(41)의 예를 들면 좌우 양단부에는, 외부 접속용이나 전원용의 패드(43)가 설치되어 있다.

2층째의 반도체 칩(42)은, 행 선택부(12), 정전류원부(13), 아날로그-디지털 변환부(14), 참조 신호 생성부(15), 수평 전송 주사부(16), 신호 처리부(17), 및 타이밍 제어부(18) 등의 회로부가 형성된 회로 칩이다. 한편, 도 4에는, 행 선택부(12), 정전류원부(13), 아날로그-디지털 변환부(14), 참조 신호 생성부(15), 수평 전송 주사부(16), 신호 처리부(17), 및 타이밍 제어부(18) 등의 배치에 대하여 모식적으로 도시하고 있는데, 이 배치예는 일례이며, 이 배치예에 한정되는 것은 아니다.

1층째의 반도체 칩(41)에 형성된 화소 어레이부(11)와, 2층째의 반도체 칩(42)에 형성된 주변 회로부는, 양 반도체 칩(41, 42)에 설치된, Cu-Cu 접합을 포함하는 금속-금속 접합, 실리콘 관통 전극(Through Silicon Via: TSV), 마이크로 범프 등으로 이루어지는 접합부(44, 45)를 통해 전기적으로 접속된다.

상술한 적층형의 반도체 칩 구조에 의하면, 1층째의 반도체 칩(41)에는 화소 어레이부(11)의 제작에 적합한 프로세스를 적용할 수 있고, 2층째의 반도체 칩(42)에는 회로 부분의 제작에 적합한 프로세스를 적용할 수 있다. 이에 의해, CMOS 이미지 센서(1)의 제조에 있어서, 프로세스의 최적화를 도모할 수 있다. 특히, 2층째의 반도체 칩(42)의 회로 부분의 제작에 있어서는, 첨단 프로세스의 적용이 가능하게 된다.

한편, 여기서는, 1층째 반도체 칩(41) 및 2층째의 반도체 칩(42)이 적층되어 이루어지는 2층의 적층형 반도체 칩 구조를 예로 들었지만, 2층의 적층 구조에 한정되는 것은 아니고, 3층 이상의 적층 구조로 할 수도 있다.

[화소의 배치예]

화소 어레이부(11)에 있어서의 화소(20)의 배치예에 대해서, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다.

도 5a는, 수평 2화소×수직 2화소의 합계 4화소를 한 단위로 하고, 그 단위 내의, 좌측 상단의 화소(20_-1)가 주로 적색(R)의 대역의 광을 광전 변환하는 R화소가 되고, 좌측 하단의 화소(20_-2)가 주로 녹색(G)의 대역의 광을 광전 변환하는 G화소가 되고, 우측 상단의 화소(20_-3)가 주로 녹색(G)의 대역의 광을 광전 변환하는 G화소가 되고, 우측 하단의 화소(20_-4)가 주로 청색(B)의 대역의 광을 광전 변환하는 B화소로 되어 있다. 이 화소 배치예에 의해, 베이어 배열의 1단위를 구성할 수 있다. R화소, G화소, 및, B화소는, 각각의 색에 특성이 있는 분광 감도의 화소로서 기능한다.

도 5b는, 수평 2화소×수직 2화소의 합계 4화소를 한 단위로 하고, 해당 단위 내의 좌측 상단의 화소(20_-1)가 R화소가 되고, 좌측 하단의 화소(20_-2), 우측 상단의 화소(20_-3), 및 우측 하단의 화소(20_-4)가 전정색성(全整色性; panchromatic)의 분광 감도가 있는 C(무색; colorless) 화소로 되어 있다. C화소는, 상기 R화소, G화소, 및 B화소보다 고감도의 화소이다. 따라서, C화소를 설치한 도 5b의 화소 배치예에 의하면, 예를 들면, 어두운 장소에서도 밝은 화상이 얻어지기 쉬워진다. 따라서, 예를 들면, 차재용의 촬상 장치의 경우, 달빛의 야간에 상당하는 저조도 하에서도, 먼 곳의 장해물이나 보행자 등을 촬상할 수 있고, 또한, 적색광의 강도에 따라서, 자동차의 백색 프론트 라이트나 적색의 테일 라이트 등을 판별할 수 있는 이점이 있다.

한편, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 화소 배치예는, 일례이며, 이들 화소 배치예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 5a에 나타낸 화소 배치예에서, 2개의 G화소의 일방에 C화소를 배치한 구성으로 해도 된다.

[광다이나믹 레인지화에 대해서]

상기의 구성의 CMOS 이미지 센서(1)에 있어서, 노광 시간이 다른 복수의 화상을 촬상하고, 이들 복수의 화상을 합성 처리하여 하나의 화상을 생성함으로써, 광다이나믹 레인지의 화상을 생성할 수 있다.

여기서는, 광다이나믹 레인지화에 대해서, 노광 시간이 다른 3장의 화상을 촬상하고, 이들 3장의 화상을 합성 처리하여 1장의 화상을 생성하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이하, 긴 노광 시간을 장시간 노광이라고 기술하고, 장시간 노광으로 촬상된 화상을 장시간 노광 화상이라고 기술한다. 짧은 노광 시간을 단시간 노광이라고 기술하고, 단시간 노광으로 촬상된 화상을 단시간 노광 화상이라고 기술한다. 장시간 노광보다 짧지만, 단시간 노광보다 긴 노광 시간을 중시간 노광이라고 기술하고, 중시간 노광으로 촬상된 화상을 중시간 노광 화상이라고 기술한다.

한편, 여기서는, 광다이나믹 레인지화와 관련하여, 예를 들면, 장시간 노광, 중시간 노광, 및 단시간 노광으로 각각 촬상된 장시간 노광 화상, 중시간 노광 화상, 및 단시간 노광 화상을 합성 처리하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 3장의 화상의 합성 처리에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 예를 들면, 노광 시간이 다른 2개의 노광 시간(장시간 노광과 단시간 노광)으로 촬상된 2개의 화상을 합성 처리함으로써, 광다이나믹 레인지화를 도모하도록 할 수도 있다.

장시간 노광 화상, 중시간 노광 화상, 및 단시간 노광 화상에 대해서는, 시간을 어긋나게 함으로써 촬상이 행해진다. 예를 들면, 장시간 노광 화상이 촬상된 후, 중시간 노광 화상이 촬상되고, 중시간 노광 화상이 촬상된 후, 단시간 노광 화상이 촬상된다. 여기서는, 장시간 노광 화상, 중시간 노광 화상, 및 단시간 노광 화상의 순으로 촬상되는 경우를 예로 들어 설명을 계속하지만, 단시간 노광 화상, 중시간 노광 화상, 및 장시간 노광 화상의 순으로 촬상이 행해져도 된다.

이 광다이나믹 레인지화의 촬상에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다. 여기서는, 도 5b에 나타낸 화소 배치예, 즉, R화소와 C화소가 배치된 화소 배치예의 경우를 예로 들어 설명을 계속하고, 종방향(수직 방향/열 방향)으로 배치되어 있는 R화소와 C화소가 1단위 화소에 포함되며, 회로의 일부를 공유하고 있는 공유 화소(도 2 참조)로서 설명한다.

도 6의 좌측에, 화소 어레이부(11)(도 1 참조)에 배치되어 있는 화소군의 일부를 나타낸다. R화소(20_-1), C화소(20_-2), R화소(20_-3), C화소(20_-4), R화소(20_-5), 및 C화소(20_-6)는, 종방향(수직 방향/열 방향)으로 배치되어 있는 화소이다. 또한, C화소(20_-2)와 R화소(20_-3)가 공유 화소가 되고, C화소(20_-4)와 R화소(20_-5)가 공유 화소로 되어 있다.

도 6의 타이밍 차트에 있어서, 사각형 내에 나타낸 「S」는, 셔터가 릴리즈되는 타이밍을 나타내고, 「R」은, 판독의 타이밍을 나타낸다. 시각(t₁)에서, R화소(20_-1) 및 C화소(20_-2)에 대해, 셔터가 릴리즈되고, 노광이 개시된다. 시각(t₂)에서, R화소(20_-3) 및 C화소(20_-4)에 대해, 셔터가 릴리즈되고, 노광이 개시된다. 시각(t₃)에서, R화소(20_-5) 및 C화소(20_-6)에 대해, 셔터가 릴리즈되고, 노광이 개시된다.

시각(t₄)에서, R화소(20_-1) 및 C화소(20_-2)로부터의 판독이 개시된다. R화소(20_-1) 및 C화소(20_-2)에 대해서는, 시각(t₁)에서부터 시각(t₄)까지의 시간(T₁₁)만큼 노광되며, 이 시간(T₁₁)의 노광이 장시간 노광이 된다. 동일하게, 시각(t₂)으로부터 노광이 개시되고, 장시간 노광의 시간(T₁₁)만큼 경과한 시각(t₅)에서, R화소(20_-3) 및 C화소(20_-4)로부터의 판독이 개시된다. 동일하게, 시각(t₃)에서부터 노광이 개시되고, 장시간 노광의 시간(T₁₁)만큼 경과한 시각(t₆)에서, R화소(20_-5) 및 C화소(20_-6)로부터의 판독이 개시된다.

다음으로, 중시간 노광에 있어서의 촬상이 개시된다. 시각(t₆)에서, R화소(20_-1) 및 C화소(20_-2)에 대해, 셔터가 릴리즈되고, 노광이 개시된다. 시각(t₇)에서, R화소(20_-3) 및 C화소(20_-4)에 대해, 셔터가 릴리즈되고, 노광이 개시된다. 시각(t₈)에서, R화소(20_-5) 및 C화소(20_-6)에 대해, 셔터가 릴리즈되고, 노광이 개시된다.

시각(t₈)에서, R화소(20_-1) 및 C화소(20_-2)로부터의 판독이 개시된다. R화소(20_-1) 및 C화소(20_-2)에 대해서는, 시각(t₆)에서부터 시각(t₈)까지의 시간(T₁₂)만큼 노광되고, 이 시간(T₁₂)의 노광이 중시간 노광이 된다. 동일하게, 시각(t₇)에서부터 노광이 개시되고, 중시간 노광의 시간(T₁₂)만큼 경과한 시각(t₁₀)에서, R화소(20_-3) 및 C화소(20_-4)로부터의 판독이 개시된다. 동일하게, 시각(t₃)에서부터 노광이 개시되고, 중시간 노광의 시간(T₁₂)만큼 경과한 시각(t₁₃)에서, R화소(20_-5) 및 C화소(20_-6)로부터의 판독이 개시된다.

나아가, 단시간 노광에 있어서의 촬상이 개시된다. 시각(t₉)에서, R화소(20_-1) 및 C화소(20_-2)에 대해, 셔터가 릴리즈되고, 노광이 개시된다. 시각(t₁₂)에서, R화소(20_-3) 및 C화소(20_-4)에 대해, 셔터가 릴리즈되고, 노광이 개시된다. 시각(t₁₅)에서, R화소(20_-5) 및 C화소(20_-6)에 대해, 셔터가 릴리즈되고, 노광이 개시된다.

시각(t₁₁)에서, R화소(20_-1) 및 C화소(20_-2)로부터의 판독이 개시된다. R화소(20_-1) 및 C화소(20_-2)에 대해서는, 시각(t₉)에서부터 시각(t₁₁)까지의 시간(T₁₃)만큼 노광되어, 이 시간(T₁₃)의 노광이 단시간 노광이 된다. 동일하게, 시각(_t13)에서부터 노광이 개시되고, 단시간 노광의 시간(T₁₃)만큼 경과한 시각(t₁₄)에서, R화소(20_-3) 및 C화소(20_-4)로부터의 판독이 개시된다. 동일하게, 시각(t₁₅)에서부터 노광이 개시되고, 단시간 노광의 시간(T₁₃)만큼 경과한 시각(t₁₆)에서, R화소(20_-5) 및 C화소(20_-6)로부터의 판독이 개시된다.

장시간 노광의 시간(T₁₁), 중시간 노광의 시간(T₁₂), 및 단시간 노광의 시간(T₁₃)은, 이하의 관계에 있다.

T₁₁>T₁₂>T₁₃

여기서, 예를 들면, R화소(20_-1)에 주목하여, 도 6을 참조하면, R화소(20_-1)는, 시각(t₁)에서, 셔터가 릴리즈된다. 즉, 시각(t₁)에서, R화소(20_-1)에 대해, 전자 셔터 시 전송 신호(STRG)와 전자 셔터 시 리셋 신호(SRST)가 출력됨으로써, 노광이 개시된다. 그리고, 시각(t₁)에서, 판독이 개시될 때, 판독 시 리셋 신호(RRST)가 액티브 상태가 된다.

셔터 및 판독에 대해서는, 1 수평 동기 기간 내에 셔터가 릴리즈되고, 1 수평 동기 기간 내에 판독이 행해진다. 예를 들면, 소정의 수평 동기 기간에 셔터가 릴리즈되고, 그 1개 후의 수평 동기 기간에서 판독이 행해진 경우, 노광 시간은, 1 수평 동기 기간과 같게 된다. 또한, 예를 들면, 소정의 수평 동기 기간에 셔터가 릴리즈되고, 그 2개 후의 수평 동기 기간에서 판독이 행해진 경우, 노광 시간은, 2 수평 동기 기간과 같게 된다.

즉, 셔터가 릴리즈되는 타이밍과 판독이 개시되는 타이밍이, 수평 동기 기간 내에서 고정으로 되어 있는 경우, 노광 시간은, 1 수평 동기 기간의 정수배가 된다.

아날로그-디지털 변환부(14)는, 선택된 화소행의 각 화소(20)로부터 수직 신호선(32)을 통해 출력되는 화소 신호에 대해, 아날로그-디지털 변환(AD 변환)을 행하는데, 이 아날로그-디지털 변환을 행하는 기간을 AD 기간이라 한다. 또한, 여기서는, 1 AD 기간은, 1 수평 동기 기간으로 한다.

따라서, 셔터가 릴리즈되는 타이밍과 판독이 개시되는 타이밍이, 수평 동기 기간 내에서 고정으로 되어 있을 경우, 노광 시간은, 1 AD 기간의 정수배가 된다.

도 6의 타이밍 차트를 사용하여 설명한 바와 같이, 장시간 노광의 시간(T₁₁), 중시간 노광의 시간(T₁₂), 및 단시간 노광의 시간(T₁₃)을 설정하고, 촬상을 행하는 경우, 이들 노광 시간은, 각각 1 AD 기간의 정수배가 된다. 이는, 셔터가 릴리즈되는 타이밍과 판독이 개시되는 타이밍이, 1 AD 기간 내에서 고정되어 있는 경우, 단시간 노광의 시간(T₁₃)은, 가장 짧더라도 1 AD 기간이 된다는 것을 나타내고 있다.

장시간 노광 화상, 중시간 노광 화상, 및 단시간 노광 화상을 합성하여, 광다이나믹 레인지의 화상을 생성할 때, 예를 들면, 밝은 곳을 촬상하고 있을 때에는, 단시간 노광 화상의 합성 비율이 높게 설정된다. 이 때, 단시간 노광 화상 자체가, 적절한 노광이 아닌 경우, 예를 들면, 노광 시간이 적절한 노광 시간보다 긴 경우, 노출 과다가 발생한 화상으로 되어 버릴 가능성이 있다. 이러한 경우, 결과적으로, 적절한 광다이나믹 레인지의 화상을 생성할 수 없을 가능성이 있다.

상기한 바와 같이, 셔터가 릴리즈되는 타이밍과 판독이 개시되는 타이밍이, 각각, 1 AD 기간 내에서 고정되어 있는 경우, 단시간 노광의 시간(T₁₃)은, 가장 짧아도 1 AD 기간이 되기 때문에, 단시간 노광의 시간(T₁₃)이, 적절한 노광 시간보다 긴 경우에도, 단시간 노광의 시간(T₁₃)은, 1 AD 기간과 같은 시간으로 설정되어 버려, 최적의 촬상을 행할 수 없게 될 가능성이 있다.

여기서는, 단시간 노광 화상을 예로 들어 설명하였으나, 장시간 노광 및 중시간 노광의 각각의 화상에 있어서도, 마찬가지로, 노광 시간이, 1 AD 기간의 정수배로만 설정될 수 있다면, 단시간 노광 화상의 경우와 같이, 적절한 노광 시간으로 촬상이 행해지지 않을 가능성이 있다. 또한, 노광 시간이, 1 AD 기간의 단위로만 조정될 수 있는 경우, 장시간 노광, 중시간 노광, 및 단시간 노광의 설정에 대해 대략적인 설정 밖에 행할 수 없어, 이들 노광 시간의 비를 원하는 비로 설정할 수 없을 가능성도 있다. 장시간 노광, 중시간 노광, 및 단시간 노광의 노광 시간의 비가 원하는 비로 되지 않음으로써, 합성후의 화상의 화질이 저하되어버릴 가능성도 있다.

[파인 셔터에 대해서]

장시간 노광, 중시간 노광, 및 단시간 노광의 설정에 대해 대락적인 설정밖에 행할 수 없게 된다고 하는 문제에 대하여, 노광 시간을 보다 세세하게 조정할 수 있도록 하여, 적절하다고 여겨지는 노광 시간을 설정할 수 있는 전자 셔터로서, 특허문헌 1에 개시된, 노광 시간에 제약이 없는, 소위, 파인 셔터의 기술이 있다. 이하, 파인 셔터에 대해서 설명한다.

여기서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 전자 셔터 시 전송 신호(STRG)와, 전자 셔터 시 리셋 신호(RRST)를, 1 수평 동기 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 출력되도록 한다. 도 7에서는, 1 수평 동기 기간 내에 있어서의 임의의 타이밍에서 출력될 수 있다는 것을 나타내기 위해, 복수의 클럭을 도시하고 있다. 이 복수의 클럭 중 1 클럭이, 전자 셔터 시 전송 신호(STRG) 및 전자 셔터 시 리셋 신호(RRST)가 된다.

이와 같이 함으로써, 셔터를 릴리즈하는(즉, 셔터 동작을 행하는) 타이밍을, 1 수평 동기 기간 내에 있어서, 1 클럭을 단위로 하여 원하는 타이밍으로 조정할 수 있다. 셔터를 릴리즈하는는 타이밍은, 노광의 개시 타이밍이기 때문에, 1 수평 동기 기간 내에서, 1 클럭 단위로, 노광 시간을 조정할 수 있게 된다. 이하의 설명에서, 「셔터를 릴리즈한다」라는 기술에 대해서는, 「노광의 개시」라고 바꿔 읽을 수 있다.

일례로서, 1 수평 동기 기간인 1 AD 기간이, 8 마이크로 초이며, 1 클럭이 0.02 마이크로 초로 설정되고, 셔터가 릴리즈되는 타이밍(즉, 노광이 개시되는 타이밍)과 판독이 개시되는 타이밍이, AD 기간 내에서 고정되어 있는 경우를 생각한다. 이 경우, 노광 시간은, 8 마이크로 초 단위로 조정되고, 셔터가 릴리즈되는 타이밍을 가변으로 하고 판독이 개시되는 타이밍은 수평 동기 기간 내에서 고정되어 있는 경우, 노광 시간은, 0.02 마이크로 초 단위로 조정할 수 있다.

따라서, 이 예의 경우, 400배(=8/0.02)의 정밀도로 노광 시간을 조정할 수 있게 된다. 1 클럭의 주기를 미세하게 설정하면(주파수를 높게 하면), 노광 시간에 대하여 보다 더 미세한 조정을 행할 수 있다. 한편, 이 클럭의 주파수와 관련하여서는, CMOS 이미지 센서(1)에 요구되는 정밀도에 적합한 수치로 설정되어 있으면 된다.

(회로 구성예)

계속해서, 파인 셔터의 타이밍을 제어하기 위한 회로 구성에 대해서 설명한다. 파인 셔터의 타이밍을 제어하기 위한 회로 부분에 대해서는, 예를 들면, 행 선택부(12)가 어드레스 디코더로 이루어질 때, 해당 어드레스 디코더에 의해 구성할 수 있다. 파인 셔터의 타이밍을 제어하기 위한 회로 구성의 일례를 도 8에 모식적으로 나타낸다.

행 선택부(12)를 구성하는 어드레스 디코더(120)에는, 화소 어레이부(11)의 화소행(라인)마다, 셔터용 어드레스 기억부(121), 및, 판독용 어드레스 기억부(122)가 설치되어 있다.

셔터용 어드레스 기억부(121)는, 셔터를 릴리즈하는 화소의 어드레스를 기억한다. 판독용 어드레스 기억부(122)는, 판독을 행하는 화소의 어드레스를 기억한다. 셔터용 어드레스 기억부(121)는, 제1 어드레스 기억부(1211) 및 제2 기억부(1212)를 갖고 있다.

제1 어드레스 기억부(1211)에 기억되어 있는 어드레스는, 소정의 타이밍에서, 제2 기억부(1212)에 전송되어, 기억된다. 제2 기억부(1212)에 기억되어 있는 어드레스가, 어드레스 디코더(120)의 후단의 화소 타이밍 구동부(도시하지 않음)에 공급됨으로써, 그 어드레스로 지정된 화소(20)의 셔터 동작이 행해진다.

이와 같이, 파인 셔터의 어드레스(이하, 적절히, 「셔터 어드레스」라고 기술하는 경우가 있음)는, 2단의 어드레스 기억부(1211, 1212)에 의해 관리된다. 파인 셔터의 셔터 동작은, 상술한 바와 같이, 1 수평 동기 기간인 1 AD 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 실행할 수 있도록 구성되어 있다.

파인 셔터의 셔터 동작이 1 AD 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 실행할 수 있는 것에 대하여, 도 9a의 타이밍 차트를 참조하여 다시 설명한다. 도 9a의 타이밍 차트에는, 수평 동기 신호 및 전자 셔터 시 전송 신호의 타이밍 관계를 도시하고 있다. 전자 셔터 시 전송 펄스에 대해서는, 셔터를 릴리즈하는 타이밍의 설명을 위해 도시하고 있다.

본 파인 셔터의 기술에 의하면, AD 기간 내에 있어서의 시각(t₂₁), 시각(t₂₂), 또는 시각(t₂₃)의 어느 타이밍에 있어서도, 셔터를 릴리즈하기 위한 제어를 행할 수 있다. 바꾸어 말하면, AD 기간(수평 동기 기간)이 개시된 시점, 중간 시점, 또는 종반의 시점, 어느 타이밍에서도 셔터를 릴리즈할 수 있도록 제어할 수 있다.

여기서, AD 기간(T₂₂)의 시각(t₂₁), 즉, AD 기간(T₂₂)이 개시된 시점에서 셔터를 릴리즈하는 경우를 생각한다. AD 기간(T₂₂)이 개시된 시점에서 셔터를 릴리즈하는 경우, 그 전의 시점에서, 셔터를 릴리즈하는 화소(20)의 어드레스를 특정할(디코딩해 둘) 필요가 있다.

도 9a의 타이밍 차트에 도시한 예에서는, AD 기간(T₂₁) 시에, 셔터 어드레스를 디코딩해 두고, AD 기간(T₂₂) 시에, 디코딩된 셔터 어드레스를 사용하여 셔터를 릴리즈할 수 있도록 해 둘 필요가 있다.

도 9b를 참조하여 더 설명을 계속한다. AD 기간(T₂₁)의 사이에, 셔터를 릴리즈하는 화소(20), 구체적으로는 화소(20) 내의 포토다이오드(21)의 셔터 어드레스가, 후술하는 펄스에 기초한 기간에서 디코딩되어, 셔터용 어드레스 기억부(121)의 제1 어드레스 기억부(1211)에 기억된다.

제1 어드레스 기억부(1211)에 기억된 셔터 어드레스는, 제1 어드레스 기억부(1211)로부터 제2 어드레스 기억부(1212)에 셔터 어드레스의 전송을 지시하는 펄스에 기초하여, 제1 어드레스 기억부(1211)로부터 제2 어드레스 기억부(1212)로 전송된다.

AD 기간(T₂₁)에 디코딩된 셔터 어드레스는, AD 기간(T₂₁) 내에 있어서의 AD 기간(T₂₂)보다 전의 시점(t₃₁)에서, 제1 어드레스 기억부(1211)로부터 제2 어드레스 기억부(1212)로 전송되어, 제2 어드레스 기억부(1212)에 기억된다. 그리고, AD 기간(T₂₂) 내에서, 제2 어드레스 기억부(1212)에 기억된 셔터 어드레스에 기초하여, 시점(t₃₂)에서 셔터가 릴리즈된다.

이와 같이, 셔터 어드레스를 디코딩하는 AD 기간(T₂₁)과, 셔터 어드레스에 기초하여 셔터를 릴리즈하는 AD 기간(T₂₂)을, 다른 AD 기간으로 함으로써, AD 기간의 원하는 타이밍에서 셔터를 릴리즈하는 것이 가능하게 된다. 원하는 타이밍이, 예를 들면, AD 기간 내의 앞쪽이라 하더라도, 셔터를 릴리즈할 수 있다.

여기서는, 셔터 어드레스를 디코딩하는 AD 기간(T₂₁)과, 셔터 어드레스에 기초하여 셔터를 릴리즈하는 AD 기간(T₂₂)을, 다른 AD 기간으로 하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 예를 들면, 셔터를 릴리즈하는 타이밍이, AD 기간의 뒤쪽인 경우, 디코딩된 어드레스가, 제2 어드레스 기억부(1212)로 전송되는 AD 기간과, 셔터 어드레스에 기초하여 셔터를 릴리즈하는 AD 기간이, 동일 AD 기간으로 되어도 된다.

즉, 셔터 어드레스가, 제1 어드레스 기억부(1211)로부터 제2 어드레스 기억부(1212)로 전송되는 타이밍은, 셔터가 AD 기간 내의 어느 타이밍에서 릴리즈될 지에 따라, 항상 같은 타이밍이 아니라, 다른 타이밍으로 하여도 된다. 예를 들면, 상기한 바와 같이, AD 기간의 앞쪽에서 셔터가 릴리즈되는 경우, 그 셔터가 릴리즈되기 전의 AD 기간에서 셔터 어드레스의 전송이 실행되고, AD 기간의 뒤쪽에서 셔터가 릴리즈되는 경우, 그 셔터가 릴리즈되는 AD 기간과 동일한 AD 기간 내에서 셔터 어드레스의 전송이 실행되도록 해도 된다.

제1 어드레스 기억부(1211) 및 제2 어드레스 기억부(1212)에 대해서는, 예를 들면, 래치로 구성할 수 있다. 제1 어드레스 기억부(1211) 및 제2 어드레스 기억부(1212)를, 각각 래치로 구성한 경우, 도 10에 나타낸 바와 같이, 3 비트의 래치가 된다.

본 실시형태에 있어서는, 장시간 노광, 중시간 노광, 및 단시간 노광의 3개의 노광 제어를 행하기 때문에, 각각의 노광에 있어서의 어드레스를 기억하기 위해, 3 비트의 래치 구성이 된다. 도 10에 나타낸 예에서는, 제1 어드레스 기억부(1211)는, 래치(1213_{_1}), 래치(1213_{_2}), 및 래치(1213_{_3})로 구성되어 있다. 제2 어드레스 기억부(1212)는, 래치(1214_{_1}), 래치(1214_{_2}), 및 래치(1214_{_3})로 구성되어 있다.

예를 들면, 래치(1213_{_1}) 및 래치(1214_{_1})는, 장시간 노광용의 셔터 어드레스를 기억하고, 래치(1213_{_2}) 및 래치(1214_{_2})는, 중시간 노광용의 셔터 어드레스를 기억하고, 래치(1213_{_3}) 및 래치(1214_{_3})는, 단시간 노광용의 셔터 어드레스를 기억하도록 구성할 수 있다.

상기의 셔터용 어드레스 기억부(121)의 내부 구성은, 일례이며, 해당 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 래치 이외의 구성으로, 제1 어드레스 기억부(1211) 및 제2 어드레스 기억부(1212)를 구성해도 된다. 또한, 여기서는, 장시간 노광, 중시간 노광, 및 단시간 노광의 3개의 노광 제어를 행하기 위해, 각각의 노광에 있어서의 어드레스를 기억하기 위한 3 비트의 래치 구성을 예로 들어 설명하였으나, 예를 들면, 장시간 노광과 단시간 노광의 2개의 노광 제어를 행하는 경우에는, 2비트의 래치 구성으로 할 수 있다.

이상 설명한 파인 셔터 기능에 의하면, 1 AD 기간(1 수평 동기 기간) 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 셔터를 릴리즈할 수 있기 때문에, 바꾸어 말해, 노광의 개시를 행할 수 있기 때문에, 노광 시간에 제약이 없는 셔터 동작을 행할 수 있다. 이와 같이, 1 AD 기간 내에 있어서, 노광의 개시를 원하는 타이밍에서 행할 수 있음으로써, 즉, 노광 시간에 제약이 없게 됨으로써, 노광 시간을 보다 미세하게 조정할 수 있게 된다. 그리고, 노광 시간을 보다 미세하게 조정하는 것이 가능하므로, 적절한 노광 시간으로 촬상을 행하는 것이 가능하고, 따라서, 촬상 화상의 화질 향상을 도모할 수 있다.

일례로서, 노광 시간이 다른 복수의 화상, 예를 들면, 노광 시간이 상대적으로 긴 장시간 노광 화상과, 노광 시간이 상대적으로 짧은 단시간 노광 화상을 연속적으로 개별로 촬영하고, 어두운 화상 영역에 대해서는 장시간 노광 화상을 이용하고, 장시간 노광 화상에서는 노출 과다로 되어버리는 밝은 화상 영역에서는 단시간 노광 화상을 이용함으로써, 노출 과다가 없는 광다이나믹 레인지 화상을 얻을 수 있다. 이러한 경우에, 노광 시간에 제약이 없는 파인 셔터 기능을 사용함으로써, 장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상의 촬상 시의 노광 시간을, 각각 개별적으로 적절하게 조정할 수 있게 된다.

[파인 셔터 특유의 셰이딩(shading) 문제에 대해서]

상술한 노광 시간에 제약이 없는 파인 셔터의 경우, 파인 셔터 특유의 셰이딩 문제가 발생하는 경우가 있다. 이 파인 셔터 특유의 셰이딩 문제에 대해서, 도 11에 나타내는 현재의 화소 레이아웃 구성을 사용하여 설명한다. 한편, 도 11에는, 2개의 포토다이오드(21_-1, 21_-2)에 대해서 「PD」라고 기술하고, 2개의 전송 트랜지스터(22_-1, 22_-2)에 대해서 「TGR Tr.」이라고 기술하고, 리셋 트랜지스터(23)에 대해서 「RST Tr.」이라고 기술하고, 증폭 트랜지스터(24)에 대해서 「AMP Tr.」이라고 기술하고, 선택 트랜지스터(25)에 대해서 「SEL Tr.」이라고 기술하고 있다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 화소 제어선(31), 즉, 전송 제어선(311), 전송 제어선(312), 리셋 제어선(313), 및 선택 제어선(314)에 대하여, 저전위측 전원 전압(V_SS)의 전원선(33)(이하, 「V_SS의 전원선(33)」이라고 기술함)이 나란한 상태로 2층째의 배선층(도면 중, 실선으로 도시)에 배선되어 있다. 또한, 전송 제어선(311), 전송 제어선(312), 리셋 제어선(313), 및 선택 제어선(314)에 대하여, 수직 신호선(32)이 직교한 상태로 3층째의 배선층(도면 중, 파선으로 도시)에 배선되어 있다.

이 화소 레이아웃 구성에 있어서, 전송 제어선(311), 전송 제어선(312), 리셋 제어선(313), 및 선택 제어선(314)과, V_SS 전원선(33)의 사이에 기생 용량(C_p)이 존재한다. 그러면, 파인 셔터 시에, V_SS 전원선(33)과의 커플링에 의해, 해당 전원선(33)의 전위가 변동하는 경우가 있다. 또한, 파인 셔터 시에, V_SS 전원선(33)과 플로팅 디퓨전(FD)의 사이의 기생 용량에 의해, 플로팅 디퓨전(FD)의 전위가 변동하는 경우가 있다.

상술한 바와 같이, V_SS 전원선(33)이 변동하거나, 플로팅 디퓨전(FD)의 전위가 변동함으로써, 수평 방향의 셰이딩이 발생하거나, 세로줄이 발생하는 것을 생각할 수 있다. 이 수평 방향의 셰이딩이나 세로줄을 총칭하여, 본 명세서에 있어서는, 편의상, 「파인 셔터 특유의 셰이딩 문제」라고 기술하고 있다.

<본 개시의 실시 형태>

본 개시의 실시 형태에서는, 1 수평 동기 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 셔터 동작이 가능한 셔터 기능(즉, 파인 셔터 기능)을 구비한 CMOS 이미지 센서(1)에 있어서, 파인 셔터 특유의 셰이딩 문제를 해소하여, 어떠한 셔터 타이밍에서도, 어떠한 입력 화상에서도 셰이딩의 발생을 억제할 수 있도록 한다. 구체적으로는, 본 개시의 실시 형태에서는, 수직 신호선(32)을 V_SS 전원선(33)으로 쉴드하는 화소 레이아웃 구성으로 함으로써, 입력 화상에 의존하지 않는 셰이딩 보정을 실행하고, 파인 셔터 특유의 셰이딩 발생을 억제하도록 한다.

이와 같이, 입력 화상에 의존하지 않는 셰이딩 보정을 행하고, 파인 셔터 특유의 셰이딩 발생을 억제함으로써, 노광 시간에 제약이 없는 파인 셔터의 기능을 사용하여, 노광 시간을 보다 미세하게 조정할 수 있다. 예를 들면, 노광 시간이 다른 복수의 화상을 촬상하고, 이들 복수의 화상을 합성 처리하여 광다이나믹 레인지의 화상을 생성하는 기능을 구비한 CMOS 이미지 센서(1)에서는, 노광 시간이 다른 복수의 화상 촬상 시의 노광 시간을, 각각 적절하게 조정하는 것이 가능하기 때문에, 고품질의 촬상 화상을 얻을 수 있다.

이하에, 파인 셔터 특유의 셰이딩 발생을 억제할 수 있는 화소 레이아웃 구성의 구체적인 실시예에 대해서 설명한다.

[실시예 1]

실시예 1은, 2층째의 배선층에 추가 배선하는 V_SS 전원선으로 화소 제어선(31)을 쉴드하는 예이다. 실시예 1에 따른 화소 레이아웃 구성의 모식도를 도 12에 나타낸다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 화소 제어선(31), 즉, 전송 제어선(311), 전송 제어선(312), 리셋 제어선(313), 및 선택 제어선(314)에 대해, V_SS 전원선(33)이 나란한 상태로 2층째의 배선층(도면 중, 실선으로 도시)에 배선되어 있다. 또한, 화소 제어선(31)(311∼314)에 대해, 수직 신호선(32) 및 고전위측 전원 전압(V_DD)의 전원선(34)(이하, 「V_DD 전원선(34)」이라고 기술함)이 직교한 상태로 3층째의 배선층(도면 중, 파선으로 도시)에 배선되어 있다.

한편, 도 12에는, 2개의 포토다이오드(21_-1, 21_-2)에 대해 「PD」라고 기술하고, 2개의 전송 트랜지스터(22_-1, 22_-2)에 대해 「TGR Tr.」이라고 기술하고, 리셋 트랜지스터(23)에 대해서 「RST Tr.」이라고 기술하고, 증폭 트랜지스터(24)에 대해서 「AMP Tr.」이라고 기술하고, 선택 트랜지스터(25)에 대해서 「SEL Tr.」이라고 기술하고 있다. 이 점에 대해서는, 후술하는 각 실시예에 있어서도 마찬가지이다. 또한, 화소 제어선(31)(311∼314)이 2층째의 배선층(도면 중, 실선으로 도시)에 배선되고, 수직 신호선(32) 및 V_DD 전원선(34)이 3층째의 배선층(도면 중, 파선으로 도시)에 배선되고 있는 점에 대해서도, 후술하는 각 실시예에 있어서도 마찬가지이다.

실시예 1에 따른 화소 레이아웃 구성에서는, 2층째의 배선층에 있어서, 기존의 V_SS 전원선(33)과 나란한 리셋 제어선(313)을 사이에 두고 V_SS 전원선(33)과 반대측에, 쉴드용의 V_SS 전원선(35)을 추가 배선한 구성으로 되어 있다. 이 화소 레이아웃 구성에 의해, 기존의 V_SS 전원선(33) 및 쉴드용의 V_SS 전원선(35)에 의해 리셋 제어선(313)이 쉴드되게 된다.

또한, 2층째의 배선층에 있어서, 기존의 V_SS 전원선(33)을 사이에 두고 나란한 전송 제어선(311) 및 전송 제어선(312)에 대해, 전송 제어선(311) 및 전송 제어선(312)을 사이에 끼우는 형태로 쉴드용의 V_SS 전원선(36) 및 쉴드용의 V_SS 전원선(37)을 추가 배선한 구성으로 되어 있다. 이 화소 레이아웃 구성에 의해, 기존의 V_SS 전원선(33) 및 쉴드용의 V_SS 전원선(36)에 의해 전송 제어선(311)이 쉴드되고, 기존의 V_SS 전원선(33) 및 쉴드용의 V_SS 전원선(37)에 의해 전송 제어선(312)이 쉴드되게 된다.

상기의 구성의 실시예 1에 따른 화소 레이아웃 구성에 있어서는, 기존의 V_SS 전원선(33) 및 쉴드용의 V_SS 전원선(35)으로 리셋 제어선(313)을 쉴드하고, 기존의 V_SS 전원선(33) 및 쉴드용의 V_SS 전원선(36)으로 전송 제어선(311)을 쉴드하고, 기존의 V_SS 전원선(33) 및 쉴드용의 V_SS 전원선(37)으로 전송 제어선(312)을 쉴드하고 있다. 이에 의해, 전송 제어선(311), 전송 제어선(312), 및 리셋 제어선(313)으로부터의 수직 신호선(32)으로의 영향을 저감할 수 있기 때문에, 파인 셔터 특유의 셰이딩 발생을 억제할 수 있다.

[실시예 2]

실시예 2는, 3층째의 배선층에 V_SS 전원선을 추가 배선하고, 해당 V_SS 전원선으로 수직 신호선(32)을 쉴드하는 예이다. 실시예 2에 따른 화소 레이아웃 구성의 모식도를 도 13에 나타낸다.

실시예 2에 따른 화소 레이아웃 구성에서는, 3층째의 배선층(도면 중, 파선으로 도시)에 있어서, 수직 신호선(32)과 나란한 상태로 쉴드용의 V_SS 전원선(38)을 추가 배선하고, 쉴드용의 V_SS 전원선(38)으로 수직 신호선(32)을 쉴드 한 구성으로 되어 있다. 보다 구체적으로는, 쉴드용의 V_SS 전원선(38)은, 수직 신호선(32)과 V_DD 전원선(34)의 사이에 추가 배선되어 있다.

상기의 구성의 실시예 2에 따른 화소 레이아웃 구성에 있어서는, 3층째의 배선층에 있어서, 쉴드용의 V_SS 전원선(38)을 추가 배선하고, 해당 쉴드용의 V_SS 전원선(38)에 의해 수직 신호선(32)을 쉴드하고 있다. 이에 의해, 화소 제어선(31)(311∼314) 및 V_DD 전원선(34)으로부터의 수직 신호선(32)으로의 영향을 저감할 수 있기 때문에, 파인 셔터 특유의 셰이딩 발생을 억제할 수 있다.

[실시예 3]

실시예 3은, 수직 신호선(32)의 배선층을, 3층째의 배선층으로부터 4층째의 배선층으로 한 층 올리는 예이다. 실시예 3에 따른 화소 레이아웃 구성의 모식도를 도 14에 나타낸다.

실시예 3에 따른 화소 레이아웃 구성에서는, 수직 신호선(32)의 배선층을, 3층째의 배선층으로부터 한 층 올려 4층째의 배선층(도면 중, 1점 쇄선으로 도시)에 배선한 구성으로 되어 있다. 이에 의해, 수직 신호선(32)과 화소 제어선(31)(311∼314)의 사이의 거리를, 수직 신호선(32)을 3층째의 배선층에 배선하는 경우보다 떨어뜨려 놓을 수 있다.

상기의 구성의 실시예 3에 따른 화소 레이아웃 구성에 의하면, 수직 신호선(32)과 화소 제어선(31)(311∼314)과의 사이의 거리를 떨어뜨려 놓음으로써, 파인 셔터 시의 커플링에 의한 V_SS 전원선(33)의 전위 변동의 수직 신호선(32)에의 영향을 저감할 수 있기 때문에, 파인 셔터 특유의 셰이딩 발생을 억제할 수 있다.

[실시예 4]

실시예 4는, 실시예 3의 변형예이며, 4층째의 수직 신호선(32)의 아래에 위치하도록, 3층째의 배선층에 V_SS 전원선을 추가 배선하여 쉴드하는 예이다. 실시예 4에 따른 화소 레이아웃 구성의 모식도를 도 15에 나타낸다.

실시예 4에 따른 화소 레이아웃 구성에서는, 실시예 3의 경우와 마찬가지로, 수직 신호선(32)을 4층째의 배선층(도면 중, 1점 쇄선으로 도시)에 배선하고, 해당 수직 신호선(32)의 아래에 위치하도록, 3층째의 배선층(도면 중, 파선으로 도시)에 쉴드용의 V_SS 전원선(39)을 추가 배선한 구성으로 되어 있다. 이에 의해, 쉴드용의 V_SS 전원선(39)에 의해 수직 신호선(32)이 쉴드되게 된다.

상기의 구성의 실시예 4에 따른 화소 레이아웃 구성에 의하면, 3층째의 쉴드용의 배선층의 V_SS 전원선(39)에 의해 4층째의 배선층의 수직 신호선(32)을 쉴드함으로써, 파인 셔터 시의 커플링에 의한 V_SS 전원선(33)의 전위 변동의 수직 신호선(32)으로의 영향을 더 저감할 수 있기 때문에, 파인 셔터 특유의 셰이딩 발생을 보다 더 억제할 수 있다.

<변형예>

이상, 본 개시에 따른 기술에 대해, 바람직한 실시 형태에 기초하여 설명하였으나, 본 개시에 따른 기술은 해당 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기의 실시 형태에 있어서 설명한 촬상 장치의 구성, 구조는 예시이며, 적절히 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기의 실시 형태에서는, 화소(20)의 회로 구성으로서, 회로 소자의 일부를, 복수의 화소사이(예를 들면, 2개의 화소사이)에서 공유하는 회로 구성을 예시하였으나, 회로 소자의 일부를 복수의 화소사이에서 공유하지 않는 회로 구성, 즉, 화소(20)의 각각이, 포토다이오드(21) 및 전송 트랜지스터(22) 외에, 리셋 트랜지스터(23), 증폭 트랜지스터(24), 및 선택 트랜지스터(25)를 갖는 회로 구성이어도 된다.

<응용예>

이상 설명한 본 개시의 촬상 장치는, 예를 들면 도 16에 나타내는 바와 같이, 가시광, 적외광, 자외광, X선 등의 광을 센싱하는 다양한 장치에 사용할 수 있다. 다양한 장치의 구체예에 대해서 이하에 열거한다.

·디지털 카메라나, 카메라 기능을 가진 휴대기기 등의, 감상용으로 제공되는 화상을 촬영하는 장치

·자동 정지 등의 안전 운전이나, 운전자의 상태의 인식 등을 위해서, 자동차의 전방이나 후방, 주위, 차내 등을 촬영하는 차재용 센서, 주행 차량이나 도로를 감시하는 감시 카메라, 차량 사이 등의 측거(測距)를 행하는 측거 센서 등의, 교통용으로 제공되는 장치

·사용자의 제스처를 촬영하여, 그 제스처에 따른 기기 조작을 행하기 위해, TV나, 냉장고, 에어컨 등의 가전에 제공되는 장치

·내시경이나, 적외광의 수광에 의한 혈관 촬영을 행하는 장치 등의, 의료나 헬스케어용으로 제공되는 장치

·방범 용도의 감시 카메라나, 인물 인증 용도의 카메라 등의, 보안용으로 제공되는 장치

·피부를 촬영하는 피부 측정기나, 두피를 촬영하는 현미경 등의, 미용용으로 제공되는 장치

·스포츠 용도 등을 위한 액션 카메라나 웨어러블 카메라 등의, 스포츠용으로 제공되는 장치

·밭이나 작물의 상태를 감시하기 위한 카메라 등의, 농업용으로 제공되는 장치

<본 개시에 관한 기술의 적용예>

본 개시에 관한 기술은, 다양한 제품에 적용할 수 있다. 이하에, 보다 구체적인 적용예에 대해 설명한다.

[본 개시의 전자기기]

여기에서는, 디지털 스틸 카메라나 비디오 카메라 등의 촬상 시스템이나, 휴대전화기 등의 촬상 기능을 갖는 휴대 단말 장치나, 화상 판독부에 촬상 장치를 사용하는 복사기 등의 전자기기에 적용하는 경우에 대해 설명한다.

(촬상 시스템)

도 17은, 본 개시의 전자기기의 일례인 촬상 시스템의 구성예를 나타내는 블록도이다.

도 17에 나타내는 바와 같이, 본 예에 관한 촬상 시스템(100)은, 렌즈군 등을 포함하는 촬상 광학계(101), 촬상부(102), DSP(Digital Signal Processor) 회로(103), 프레임 메모리(104), 표시 장치(105), 기록 장치(106), 조작계(107), 및, 전원계(108) 등을 가지고 있다. 그리고, DSP 회로(103), 프레임 메모리(104), 표시 장치(105), 기록 장치(106), 조작계(107), 및, 전원계(108)가 버스 라인(109)을 통해 서로 접속된 구성으로 되어 있다.

촬상 광학계(101)는, 피사체로부터의 입사광(상광)을 도입하여 촬상부(102)의 촬상면 상에 결상한다. 촬상부(102)는, 광학계(101)에 의해 촬상면 상에 결상된 입사광의 광량을 화소 단위로 전기 신호로 변환하여 화소 신호로서 출력한다. DSP 회로(103)는, 일반적인 카메라 신호 처리, 예를 들면, 화이트 밸런스 처리, 디모자이크 처리, 감마 보정 처리 등을 행한다.

프레임 메모리(104)는, DSP 회로(103)에서의 신호 처리의 과정에서 적절히 데이터의 저장에 사용된다. 표시 장치(105)는, 액정 표시 장치나 유기 EL(electro luminescence) 표시 장치 등의 패널형 표시 장치로 이루어지고, 촬상부(102)에서 촬상된 동영상 또는 정지 화상을 표시한다. 기록 장치(106)는, 촬상부(102)에서 촬상된 동영상 또는 정지 화상을, 가반형의 반도체 메모리나, 광디스크, HDD(Hard Disk Drive) 등의 기록 매체에 기록한다.

조작계(107)는, 사용자에 의한 조작 하에, 본 촬상 장치(100)가 갖는 다양한 기능에 대해서 조작 지령을 발한다. 전원계(108)는, DSP 회로(103), 프레임 메모리(104), 표시 장치(105), 기록 장치(106), 및, 조작계(107)의 동작 전원이 되는 각종의 전원을, 이들 공급 대상에 대하여 적절히 공급한다.

상기의 구성의 촬상 시스템(100)에 있어서, 촬상부(102)로서, 본 개시의 촬상 장치를 이용할 수 있다. 본 개시의 촬상 장치에 의하면, 노광 시간에 제약이 없는 파인 셔터를 실현함에 있어서, 어떠한 셔터 타이밍에서도, 어떠한 입력 화상에서도 셰이딩의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 촬상부(102)로서, 본 개시의 촬상 장치를 이용함으로써, 고품질의 촬상 화상을 얻을 수 있다.

[이동체에의 응용예]

본 개시에 관한 기술은, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 오토바이차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇, 건설 기계, 농업 기계(트랙터) 등의 어느 종류의 이동체에 탑재되는 촬상 장치로서 실현되어도 된다.

도 18는, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 일례인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성예를 나타내는 블록도이다.

차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 거쳐 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 18에 나타낸 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 보디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차재 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되어 있다.

구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련하는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구, 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.

보디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 보디계 제어 유닛(12020)은, 키리스 엔트리(keyless entry) 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 깜빡이 또는 안개등 등의 각종 램프 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 보디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 보디계 제어 유닛(12020)은, 이들 전파 또는 신호의 입력을 수신하여, 차량의 도어록 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.

차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시키고, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 기초하여, 사람, 차, 장애물, 표식 또는 노면 상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행해도 된다.

촬상부(12031)는 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 측거의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광하는 광은 가시광이어도 되고, 적외선 등의 비가시광이어도 된다.

차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면, 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)가 입력되는 검출 정보에 기초하여 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 되고, 운전자가 졸고 있지 않은지를 판별해도 된다.

마이크로컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차내외의 정보에 기초하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표값을 연산하여, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 혹은 충격 완화, 차간거리에 기초한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.

또한, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차량 주위의 정보에 기초하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함으로써, 운전자의 조작에 의존하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.

또한, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득되는 차외의 정보에 기초하여 보디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)으로 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 따라서 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 눈부심 방지를 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.

음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치로 음성 및 화상 중 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 18의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이 중 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다.

도 19는 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 나타내는 도면이다.

도 19에서는, 차량(12100)은, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.

촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노즈, 사이드 미러, 리어범퍼, 백 도어 및 차실내의 프런트 글래스의 상부 등의 위치에 설치된다. 프런트 노즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실내의 프런트 글래스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 촬상부(12101, 12105)에서 취득되는 전방의 화상은, 주로 선행 차량 또는 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 이용된다.

한편, 도 19에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위 일례가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트 노즈에 설치된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 설치된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어범퍼 또는 백 도어에 설치된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)에서 촬상된 화상 데이터가 중첩됨으로써, 차량(12100)을 상방으로부터 본 부감 화상이 얻어진다.

촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는 거리 정보를 취득하는 기능을 가지고 있어도 된다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는 복수의 촬상 장치로 이루어지는 스테레오 카메라여도 되고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 장치여도 된다.

예를 들면, 마이크로컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어지는 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에 있어서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대속도)를 구함으로써, 특히 차량(12100)의 진행로 상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 대략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0km/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로컴퓨터(12051)는, 선행차와의 사이에서 미리 확보해야 하는 차간거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함함)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함함) 등을 행할 수 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 의존하지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.

예를 들면, 마이크로컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 바탕으로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 이륜차, 보통 차량, 대형차량, 보행자, 전신주 등 그 외의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로컴퓨터(12051)는, 차량(12100) 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하여, 충돌 리스크가 설정값 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황일 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통해 드라이버에 경보를 출력하거나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통해 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수 있다.

촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라여도 된다. 예를 들면, 마이크로컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지 아닌지를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들면, 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에 있어서의 특징점을 추출하는 절차와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지 아닌지를 판별하는 절차에 의해 행해진다. 마이크로컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하여, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 원하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어해도 된다.

이상, 본 개시에 따른 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 일례에 대해서 설명하였다. 본 개시에 따른 기술은, 이상 설명한 구성 중, 예를 들면, 촬상부(12031) 등에 적용될 수 있다. 그리고, 촬상부(12031) 등에 본 개시에 따른 기술을 적용함으로써, 어떠한 셔터 타이밍에서도, 어떠한 입력 화상에서도 셰이딩의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 고품질의 촬상 화상을 얻을 수 있다.

<본 개시가 취할 수 있는 구성>

한편, 본 개시는, 이하와 같은 구성을 취할 수도 있다.

≪A. 촬상 장치≫

[A-01] 1 수평 동기 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 셔터 동작이 가능한 셔터 기능을 구비하고 있고,

수직 신호선을, 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선에 의해 쉴드하는,

촬상 장치.

[A-02] 노광 시간이 다른 복수의 화상을 촬상하고, 이들 복수의 화상을 합성 처리하여 하나의 화상을 생성함으로써, 광다이나믹 레인지의 화상을 생성하는 기능을 구비한, 상기 [A-01]에 기재된 촬상 장치.

[A-03] 노광 시간이 다른 복수의 화상은, 노광 시간이 상대적으로 긴 장시간 노광 화상, 및 노광 시간이 상대적으로 짧은 단시간 노광 화상인,

상기 [A-02]에 기재된 촬상 장치.

[A-04] 1 수평 동기 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 셔터 동작이 가능한 셔터 기능을 사용하여, 장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상의 촬상 시의 노광 시간을, 각각 개별적으로 조정하는,

상기 [A-03]에 기재된 촬상 장치.

[A-05] 화소 제어선이 배선된 배선층에는, 기존의 저전위측 전원 전압의 전원선이, 화소 제어선과 나란한 상태로 배선되어 있고,

쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선은, 기존의 저전위측 전원 전압의 전원선과 반대측에, 화소 제어선과 나란한 상태로 배선되어 있는,

상기 [A-01] 내지 상기 [A-04] 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치.

[A-06] 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선은, 수직 신호선이 배선된 배선층에, 수직 신호선과 나란한 상태에서 배선되어 있는,

[A-07] 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선은, 수직 신호선과 고전위측 전원 전압의 전원선의 사이에 배선되어 있는,

상기 [A-06]에 기재된 촬상 장치.

[A-08] 수직 신호선은, 고전위측 전원 전압의 전원선이 배선된 배선층과 다른 배선층에 배선되어 있고,

쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선은, 고전위측 전원 전압의 전원선이 배선된 배선층에 배선되어 있는,

[A-09] 화소는, 광전 변환부에서 광전 변환된 전하를 전하 전압 변환부로 전송하는 전송 트랜지스터를 갖고,

화소 제어선은, 전송 트랜지스터에 구동 신호를 전송하는 전송 제어선인,

상기 [A-01] 내지 상기 [A-08] 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치.

[A-10] 화소는, 전하 전압 변환부를 리셋하는 리셋 트랜지스터를 갖고,

화소 제어선은, 리셋 트랜지스터에 구동 신호를 전송하는 리셋 제어선인,

상기 [A-09]에 기재된 촬상 장치.

≪B. 전자기기≫

[B-01] 1 수평 동기 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 셔터 동작이 가능한 셔터 기능을 구비하고,

촬상 장치를 갖는 전자기기.

[B-02] 노광 시간이 다른 복수의 화상을 촬상하고, 이들 복수의 화상을 합성 처리하여 하나의 화상을 생성함으로써, 광다이나믹 레인지의 화상을 생성하는 기능을 구비하는, 상기 [B-01]에 기재된 전자기기.

[B-03] 노광 시간이 다른 복수의 화상은, 노광 시간이 상대적으로 긴 장시간 노광 화상, 및 노광 시간이 상대적으로 짧은 단시간 노광 화상인,

상기 [B-02]에 기재된 전자기기.

[B-04] 1 수평 동기 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 셔터 동작이 가능한 셔터 기능을 사용하여, 장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상의 촬상 시의 노광 시간을, 각각 개별적으로 조정하는,

상기 [B-03]에 기재된 전자기기.

[B-05] 화소 제어선이 배선된 배선층에는, 기존의 저전위측 전원 전압의 전원선이, 화소 제어선과 나란한 상태로 배선되어 있고,

상기 [B-01] 내지 상기 [B-04] 중 어느 하나에 기재된 전자기기.

[B-06] 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선은, 수직 신호선이 배선된 배선층에, 수직 신호선과 나란한 상태로 배선되어 있는,

상기 [B-01] 내지 상기 [B-04] 중 어느 하나에 기재된 전자기기.

[B-07] 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선은, 수직 신호선 및 고전위측 전원 전압의 전원선의 사이에 배선되어 있는,

상기 [B-06]에 기재된 전자기기.

[B-08] 수직 신호선은, 고전위측 전원 전압의 전원선이 배선된 배선층과 다른 배선층에 배선되어 있고,

상기 [B-01] 내지 상기 [B-04] 중 어느 하나에 기재된 전자기기.

[B-09] 화소는, 광전 변환부에서 광전 변환된 전하를 전하 전압 변환부로 전송하는 전송 트랜지스터를 갖고,

상기 [B-01] 내지 상기 [B-08] 중 어느 하나에 기재된 전자기기.

[B-10] 화소는, 전하 전압 변환부를 리셋하는 리셋 트랜지스터를 갖고,

상기 [B-09]에 기재된 전자기기.

1: CMOS 이미지 센서
11: 화소 어레이부
12: 행 선택부
13: 정전류원부
14: 아날로그-디지털 변환부
15: 참조 신호 생성부
16: 수평 전송 주사부
17: 신호 처리부
18: 타이밍 제어부
19: 수평 전송선
20: 화소
21(21_-1, 21_-2): 포토다이오드(PD)
22(22_-1, 22_-2): 전송 트랜지스터(TRG Tr.)
23: 리셋 트랜지스터(RST Tr.)
24: 증폭 트랜지스터(AMP Tr.)
25: 선택 트랜지스터(SEL Tr.)
31(31₁∼31m): 화소 제어선
32(32₁∼32n): 수직 신호선
33: 저전위측 전원 전압 V_SS의 전원선
34: 고전위측 전원 전압(V_DD)의 전원선
35∼39: 쉴드용의 저전위측 전원 전압 V_SS의 전원선
41: 1층째의 반도체 칩
42: 2층째의 반도체 칩
311: 전송 제어선
312: 전송 제어선
313: 리셋 제어선
314: 선택 제어선

Claims

촬상 장치로서,
1 수평 동기 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 셔터 동작이 가능한 셔터 기능을 구비하고 있고,
광전 변환부를 포함하는 화소가 행렬 형상으로 배열되고, 행렬 형상의 화소 배열에 대하여, 화소행마다 화소 제어선이 배선되며, 상기 화소 제어선의 배선층과 다른 배선층에, 화소열마다 수직 신호선 및 고전위측 전원 전압의 전원선이 배선되어 이루어지는 화소 레이아웃 구성에 있어서,
상기 수직 신호선을, 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선에 의해 쉴드하는,
촬상 장치.
제1항에 있어서,
노광 시간이 다른 복수의 화상을 촬상하고, 이들 복수의 화상을 합성 처리하여 하나의 화상을 생성함으로써, 광다이나믹 레인지의 화상을 생성하는 기능을 구비한 촬상 장치.
제2항에 있어서,
노광 시간이 다른 복수의 화상은, 노광 시간이 상대적으로 긴 장시간 노광 화상, 및 노광 시간이 상대적으로 짧은 단시간 노광 화상인 촬상 장치.
제3항에 있어서,
1 수평 동기 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 셔터 동작이 가능한 셔터 기능을 사용하여, 장시간 노광 화상 및 단시간 노광 화상의 촬상 시의 노광 시간을, 각각 개별적으로 조정하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
상기 화소 제어선이 배선된 배선층에는, 기존의 저전위측 전원 전압의 전원선이, 상기 화소 제어선과 나란한 상태로 배선되어 있고,
상기 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선은, 상기 기존의 저전위측 전원 전압의 전원선과 반대측에, 상기 화소 제어선과 나란한 상태로 배선되어 있는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
상기 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선은, 상기 수직 신호선이 배선된 배선층에, 상기 수직 신호선과 나란한 상태로 배선되어 있는 촬상 장치.
제6항에 있어서,
상기 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선은, 상기 수직 신호선과 상기 고전위측 전원 전압의 전원선의 사이에 배선되어 있는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
상기 수직 신호선은, 상기 고전위측 전원 전압의 전원선이 배선된 배선층과 다른 배선층에 배선되어 있고,
상기 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선은, 상기 고전위측 전원 전압의 전원선이 배선된 배선층에 배선되어 있는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
화소는, 광전 변환부에서 광전 변환된 전하를 전하 전압 변환부로 전송하는 전송 트랜지스터를 갖고,
상기 화소 제어선은, 상기 전송 트랜지스터에 구동 신호를 전송하는 전송 제어선인 촬상 장치.
제9항에 있어서,
화소는, 상기 전하 전압 변환부를 리셋하는 리셋 트랜지스터를 갖고,
상기 화소 제어선은, 상기 리셋 트랜지스터에 구동 신호를 전송하는 리셋 제어선인 촬상 장치.
1 수평 동기 기간 내에 있어서의 원하는 타이밍에서 셔터 동작이 가능한 셔터 기능을 구비하고,
광전 변환부를 포함하는 화소가 행렬 형상으로 배열되고, 행렬 형상의 화소 배열에 대하여, 화소행마다 화소 제어선이 배선되며, 상기 화소 제어선의 배선층과 다른 배선층에, 화소열마다 수직 신호선 및 고전위측 전원 전압의 전원선이 배선되어 이루어지는 화소 레이아웃 구성에 있어서,
상기 수직 신호선을, 쉴드용의 저전위측 전원 전압의 전원선에 의해 쉴드하는,
촬상 장치를 갖는 전자기기.