WO2019066056A1 - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents
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- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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- H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
Definitions
- the present invention relates to an imaging device and an imaging device.
- the imaging device photoelectrically converts the light transmitted through the first transmission portion transmitting the light in the first wavelength range to generate charges, and is arranged in the first direction and the second direction.
- Light that has been transmitted through a plurality of first photoelectric conversion units and a second transmission unit that transmits light in a second wavelength range is photoelectrically converted to generate charges, and the charge is disposed in the first direction and the second direction.
- the imaging device photoelectrically converts the light transmitted through the first transmission portion transmitting the light of the first wavelength range to generate charges, and is arranged in the first direction and the second direction.
- an imaging device includes the imaging element according to the first or second aspect, and a generation unit that generates image data based on a signal output from the imaging element.
- FIG. 7A is a view for explaining the wiring of the R pixel
- FIG. 7B is a view for explaining the wiring of the B pixel
- FIG. 7C is a view for explaining the wiring of the G pixel
- FIG. (D) is a figure explaining wiring of G pixel.
- FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining the wiring according to the first modification.
- FIG. 8 is a diagram for explaining a wiring according to a modification 2
- FIG. 14 is a diagram for explaining a wiring according to a modification 3;
- FIG. 1 is a view schematically showing a configuration example of a digital camera provided with an imaging device 101 according to an embodiment.
- the digital camera comprises an interchangeable lens 110 and a camera body 100, and the interchangeable lens 110 is mounted on the camera body 100 via a lens mounting portion 105.
- the digital camera may be configured as a lens integrated camera instead of the lens interchangeable type.
- xyz axes which define coordinate systems orthogonal to one another are defined.
- the light from the subject is assumed to be incident toward the z-axis plus direction in FIG.
- the paper front direction orthogonal to the z axis is the x axis plus direction
- the upper direction orthogonal to the z axis and the x axis is the y axis plus direction.
- coordinate axes are displayed so that the orientation of each figure can be known with reference to the coordinate axes in FIG.
- the interchangeable lens 110 includes, for example, a lens control unit 111, a zoom lens 112, a focus lens 113, a vibration reduction lens 114, an aperture 115, a lens operation unit 116, and the like.
- the lens control unit 111 includes a CPU and peripheral components such as a memory.
- the lens control unit 111 controls driving of the focus lens 113 and the diaphragm 115, detects the position of the zoom lens 112 and the focus lens 113, transmits lens information to the camera body 100, receives camera information from the camera body 100, and the like.
- the camera body 100 includes, for example, an imaging device 101, a body control unit 102, a body operation unit 103, a display unit 104, and the like.
- the imaging element 101 is disposed on a predetermined imaging surface (predetermined focal plane) of the interchangeable lens 110, and photoelectrically converts an object image formed by the interchangeable lens 110.
- the body operation unit 103 includes a shutter button, operation members for various settings, and the like.
- the display unit 104 is configured of, for example, a liquid crystal monitor (also referred to as a back monitor) mounted on the back of the camera body 100.
- the body control unit 102 includes a CPU and peripheral components such as a memory.
- the body control unit 102 performs operation control of the digital camera such as drive control of the imaging device 101, reading of an image signal from the imaging device 101, focus detection calculation and focusing of the interchangeable lens 110, processing and recording of an image signal.
- the body control unit 102 communicates with the lens control unit 111 via the electrical contact 106 provided in the lens attachment unit 105, and receives lens information and transmits camera information (such as defocus amount and aperture value). Do.
- An object image is formed on the light receiving surface of the imaging element 101 by the light flux that has passed through the interchangeable lens 110.
- the subject image is photoelectrically converted by the imaging device 101, and a signal after photoelectric conversion is sent to the body control unit 102.
- the body control unit 102 detects a focus adjustment state (defocus amount) of the interchangeable lens 110 by performing a known focus detection calculation based on a signal from the image sensor 101.
- the defocus amount detected by the body control unit 102 is sent to the lens control unit 111.
- the lens control unit 111 calculates the drive amount of the focus lens 113 based on the received defocus amount. Then, by driving a motor or the like (not shown) based on the calculated drive amount, the focus lens 113 is moved to the in-focus position.
- the body control unit 102 processes a signal from the imaging element 101 to generate image data, and stores the image data in a memory card (not shown).
- the body control unit 102 further causes the display unit 104 to display a monitor image (also referred to as a through image) based on the signal from the imaging element 101.
- FIG. 2 is a schematic view for explaining the outline of the imaging device 101.
- the imaging device 101 is configured of a CMOS image sensor.
- the imaging device 101 includes a pixel area 201, a vertical control unit 202, a horizontal control unit 203, an output unit 204, and a control unit 205.
- the power supply unit and the detailed circuit are omitted.
- the pixel area 201 includes, for example, a plurality of pixels arranged two-dimensionally in the horizontal direction (row direction) parallel to the x axis and the vertical direction (column direction) parallel to the y axis.
- Each pixel has a photodiode (photoelectric conversion unit) that generates a charge according to the amount of incident light.
- the plurality of pixels are respectively driven by the vertical control unit 202 and the horizontal control unit 203, and a signal based on the charge generated by the photodiode of each pixel is read out via the signal line 210.
- the output unit 204 performs correlated double sampling (CDS) on the signal read from each pixel, and applies a gain as needed.
- CDS correlated double sampling
- the signal processed by the output unit 204 is output to a signal processing unit (not shown) at a subsequent stage.
- the output unit 204 outputs an analog signal to the signal processing unit in the subsequent stage.
- the output unit 204 includes an A / D converter, and digitally outputs the signal after A / D conversion. It may be configured.
- the output unit 204 inputs signals from a plurality of blocks in parallel, processes the signals from the plurality of blocks in parallel, and performs signal processing in a subsequent stage (not shown) Can be output in parallel.
- the control unit 205 controls each unit of the image pickup device 101 described above. That is, the operation of the imaging device 101 described below is performed based on the control of the control unit 205 that has received the command of the body control unit 102.
- a photodiode and a readout portion for reading out a signal based on the charge generated by the photodiode are referred to as a “pixel”.
- the readout unit includes each transfer transistor, a floating diffusion (FD) region, an amplification transistor, and a selection transistor described later will be described, the range of the readout unit may not necessarily be as in this example.
- FIG. 3 is a diagram for explaining the cross section of the imaging device 101. As shown in FIG. In FIG. 3, only a part of the cross section of the entire imaging device 101 is shown.
- the imaging device 101 is a so-called back-illuminated imaging device.
- the image sensor 101 photoelectrically converts incident light traveling in the z-axis plus direction.
- the imaging device 101 is configured by, for example, stacking a first semiconductor substrate 70 and a second semiconductor substrate 80.
- the first semiconductor substrate 70 includes at least a PD layer 71 and a wiring layer 72.
- the PD layer 71 is disposed on the back surface side (z-axis minus side) of the wiring layer 72.
- a plurality of photodiodes PD are two-dimensionally arranged.
- a signal line 210 and the like are formed by the wiring 61, the wiring 62, the wiring 63, and the wiring 64.
- the wirings 61 to 64 are formed in different layers of the wiring layer 72, respectively. Although four layers of wiring are illustrated in FIG. 3, the number of layers may be changed as appropriate.
- the layers of the wiring layer 72 can be connected, for example, by vias (not shown).
- various circuits such as the output unit 204 are disposed on the second semiconductor substrate 80.
- the second semiconductor substrate 80 may also be configured in multiple layers.
- a plurality of color filters 73 corresponding to each of the plurality of photodiodes PD are provided on the incident side (z-axis minus side) of incident light in the PD layer 71.
- the color filter 73 includes, for example, a plurality of types that transmit light in wavelength regions respectively corresponding to red (R), green (G), and blue (B).
- three types of color filters 73 corresponding to red (R), green (G), and blue (B) are arranged to form the Bayer array illustrated in FIG. 4.
- the Bayer arrangement is described as an example in the present embodiment, the color filters 73 may be arranged other than the Bayer arrangement.
- the photodiode PD provided with the color filter 73 transmitting light in different wavelength regions is adjacent, while in the arrangement other than the Bayer arrangement, the color filter transmitting light in the same wavelength region There may be a case where the photodiode PD provided with 73 is adjacent.
- a plurality of microlenses 74 corresponding to each of the plurality of color filters 73 are provided on the incident side (z-axis minus side) of the color filter 73.
- the microlens 74 condenses the incident light toward the corresponding photodiode PD.
- Incident light that has passed through the micro lens 74 is transmitted through only a part of the wavelength region by the color filter 73 and enters the photodiode PD.
- the photodiode PD photoelectrically converts incident light to generate charge.
- a plurality of bonding pads 75 are disposed on the surface (z-axis plus side) of the wiring layer 72.
- a plurality of bonding pads 76 facing the plurality of bonding pads 75 are disposed on the surface (the z-axis minus side) of the second semiconductor substrate 80 facing the wiring layer 72.
- the plurality of bonding pads 75 and the plurality of bonding pads 76 are bonded to each other.
- the first semiconductor substrate 70 and the second semiconductor substrate 80 are electrically connected via the plurality of bonding pads 75 and the plurality of bonding pads 76.
- the number of bonding pads 75 and bonding pads 76 may each be equal to the number of blocks described above. That is, a pair of bonding pads 75 and bonding pads 76 are provided corresponding to one block.
- one pixel unit 30 of the imaging element 101 is configured by the first pixel unit 30 x provided on the first semiconductor substrate 70 and the second pixel unit 30 y provided on the second semiconductor substrate 80. Be done.
- the first pixel unit 30x includes, in addition to the microlens 74, the color filter 73, and the photodiode PD, a transistor described in detail later, a wiring 61 from the wiring 61 connecting between the pixel units 30, and the like.
- the second pixel unit 30y includes a circuit such as the output unit 204.
- FIG. 5 is a circuit diagram for explaining the configuration of a block of the imaging device 101.
- One block includes a plurality of (for example, N) first pixel units 30x-1 to 30x-N.
- One first pixel unit 30x includes a photodiode PD, four transistors (a transfer transistor Tx, a reset transistor RST, an amplification transistor SF, a selection transistor SEL), and an FD region.
- Each part of the first pixel part 30x is connected as shown in FIG.
- a symbol VDD indicates a power supply voltage.
- the transfer transistor Tx transfers the charge generated by the photodiode PD to the FD region.
- the transfer transistor Tx is turned on to transfer charges when the control signal ⁇ Tx is at the high level, and is turned off when the control signal ⁇ Tx is at the low level.
- the FD region converts the transferred charge into a voltage.
- the amplification transistor SF forms a source follower circuit, and amplifies a signal according to the potential of the FD region.
- the reset transistor RST resets the charge of the FD region and the photodiode PD.
- the reset transistor RST is turned on when the control signal ⁇ RST goes high, and turned off when the control signal ⁇ RST goes low.
- the selection transistor SEL outputs the signal amplified by the amplification transistor SF to the block signal line 60.
- the block signal line 60 mutually connects the first pixel units 30x-1 to 30x-N in the block.
- the block signal line 60 is connected to the signal line 210 corresponding to the block.
- the selection transistor SEL is turned on to output a signal when the control signal ⁇ SEL is at the high level, and is turned off when the control signal ⁇ SEL is at the low level.
- Independent control signals ⁇ SEL-1 to ⁇ SEL-N are supplied to the selection transistors SEL of the first pixel units 30x-1 to 30x-N in the block. Therefore, for example, when control signals 205 SEL-1 to ⁇ SEL-N at High level are sequentially supplied by control unit 205, select transistors SEL-1 to SEL-N are sequentially turned ON to block signal lines. A signal is output to the signal line 210 through 60.
- control signals 205 SEL-1 to ⁇ SEL -N at a high level are simultaneously supplied by control unit 205, select transistors SEL-1 to SEL-N are simultaneously turned on, and via block signal line 60. The signal is then output to the signal line 210.
- select transistors SEL-1 to SEL-N output the signals all at once, the signals output from the first pixel units 30x-1 to 30x-N are added to the signal line 210, so that the first pixels in the block are added. Binning can be performed by the units 30x-1 to 30x-N. Note that the signal may be output to the signal line 210 through the block signal line 60 by an arbitrary combination of the selection transistors SEL-1 to SEL-N.
- signals can be individually read out from any of the first pixel units 30x-1 to 30x-N in the block, or binning can be performed between at least two of the first pixel units 30x-1 to 30x-N. You can do
- one block is configured by a plurality of pixels of the same color. That is, pixel units 30 having the same wavelength range of light passing through the color filter 73 described above are combined into one block.
- FIG. 6 is a schematic view explaining a block. In a range surrounded by a solid line around a pixel section 30 (referred to as an R pixel) having a color filter 73 transmitting light in a wavelength range corresponding to red (R), the R pixel and eight R pixels surrounding the R pixel
- the R color block 301 is configured by nine R pixels consisting of
- a B pixel having a color filter 73 transmitting light in a wavelength range corresponding to blue (B)
- the B pixel and eight B pixels are surrounded.
- a B color block 302 is configured by nine B pixels of B pixels.
- the first G color block 303 is constituted by nine G pixels consisting of eight G pixels surrounding the G pixels. Furthermore, in a range surrounded by a two-dot chain line centering on a pixel section 30 (referred to as a G pixel) having a color filter 73 located on the GB column and transmitting light in a wavelength range corresponding to green (G)
- a second G color block 304 is constituted by nine G pixels consisting of G pixels and eight G pixels surrounding the G pixels.
- upper and lower portions of the R color block 301 and the first G color block 303 overlap each other. Further, the left and right portions of the B color block 302 and the first G color block 303 overlap each other.
- N pixel units 30 in a block of the same color are connected to block signal line 60 corresponding to that block in wiring layer 72 (FIG. 3). .
- the output terminals of the selection transistors SEL of the N pixel units 30 in the block of the same color are connected to each other.
- the wiring connected to the block signal line 60 in the block of the same color is formed by the wiring 61 to the wiring 64 in the wiring layer 72.
- wiring is performed in different layers of the wiring layer 72 according to the color of the block so that the wiring in the block does not contact between the blocks of other colors overlapping spatially in the pixel area 201 (FIG. 2).
- the first G color block 303 and the second G color block 304 are treated as different colors for the sake of convenience.
- spatial overlap refers to a relationship in which the upper and lower portions or the left and right portions overlap with blocks of different colors in FIG.
- FIG. 7A is a view exemplifying the wiring 61 of the block signal line 60 which connects the outputs of the selection transistor SEL of the R pixel of the R color block 301.
- the wiring 61 is shown by hatching.
- FIG. 7B is a view exemplifying the wiring 62 of the block signal line 60 that connects the outputs of the selection transistor SEL of the B pixel of the B color block 302.
- the wires 62 are shown in vertical stripes.
- FIG. 7C is a view exemplifying the wiring 63 of the block signal line 60 that connects the outputs of the selection transistors SEL of the G pixels of the first G color block 303.
- the wires 63 are indicated by dots.
- FIG. 7D is a view exemplifying the wiring 64 of the block signal line 60 which connects the outputs of the selection transistor SEL of the G pixel of the second G color block 304.
- the wires 64 are shown in horizontal stripes.
- the wirings 61 to 64 are formed in different layers in the wiring layer 72. As described above, the wirings 61 to 64 different for each color are formed in the wiring layer 72, and the pixel unit 30 in the block of each color is connected by the wirings 61 to 64. When spatially overlapping, it is possible to appropriately connect only the pixel units 30 in blocks of the same color in each block.
- the wiring of FIG. 7 is a "day" shape. As shown in FIGS. 7A to 7D, the wirings 61 to 64 are point-symmetrical with respect to the pixel unit 30 located at the center of the blocks 301 to 304 of the respective colors. The wirings 61 to 64 are line symmetrical with respect to a straight line in the horizontal direction (row direction) or the vertical direction (column direction) passing through the pixel units 30 located at the centers of the blocks 301 to 304 of the respective colors.
- the centers of gravity of the N pixel units 30 in the blocks 301 to 304 of the respective colors are called color centers of gravity.
- the position of the pixel unit 30 located at the center of the nine pixel units 30 constituting the blocks 301 to 304 of each color is the color gravity center of the blocks 301 to 304. 6 and 7, the pixel units 30 corresponding to the color gravity centers of the present example are displayed in different modes. That is, the color centroid of the R color block 301 is indicated by hatching, the color centroid of the B color block 302 is indicated by vertical stripes, the color centroid of the first G color block 303 is indicated by dots, and the second G color block 304 is indicated. The color center of gravity is shown by horizontal stripes.
- the signals after binning maintain the Bayer arrangement.
- the color centroids of the blocks 301 to 304 of each color are arranged at equal intervals, and no bias occurs in the color centroids.
- the positions where the bonding pads 75 are provided in the blocks 301 to 304 of the respective colors are preferably provided in the vicinity of the N pixel units 30, but are not necessarily provided at the positions of the color gravity centers.
- the image sensor 101 has a pixel area 201 in which the plurality of pixels 30 for photoelectrically converting light are arranged in the row direction (x-axis direction) and the column direction (y-axis), and the pixel area 201 has a common wavelength range.
- a plurality of blocks 301 to 304 divided into a plurality of pixels 30 for photoelectrically converting light, a plurality of signal lines 210 respectively provided to the plurality of blocks 301 to 304, and a plurality of blocks 301 to 304; And a block signal line 60 interconnecting the plurality of pixels 30 in each of the blocks 301 to 304.
- each block 301 to 304 is composed of a plurality of pixels 30 that photoelectrically convert light in a common wavelength range
- signal binning of the same color can be easily performed simply by adding the signals in each block 301 to 304. .
- signal binning processing of the same color is overwhelmingly simplified as compared to the prior art in which pixels that photoelectrically convert light of different wavelength ranges are mixed in a block.
- the signal line 210 is provided for each of the blocks 301 to 304, signals for each color can be output in parallel. For example, when pixels that photoelectrically convert light of different wavelength ranges are mixed in a block, signals can be output in a short time as compared to the case where signals for respective colors are output by time division.
- the block signal line 60 is connected to the signal line 210 corresponding to the blocks 301 to 304, and the plurality of pixels 30 in the blocks 301 to 304 are output terminals of the amplification transistor SF of the pixel 30 And the block signal line 60 are connected or disconnected.
- the signals of all the pixels 30 in the blocks 301 to 304 can be output to the signal line 210, or only the signal of any pixel 30 can be output to the signal line 210 in each block.
- a plurality of pixels 30 for photoelectrically converting light of different wavelength ranges are repeatedly arranged in the row direction and the column direction.
- the blocks 301 to 304 are, for example, within a range of two pixels (five pixels) from the pixel unit 30 (referred to as a target pixel) that photoelectrically converts light in the wavelength range corresponding to red (R) in FIG. It is configured by the pixel 30 that photoelectrically converts light of the same wavelength range as the target pixel in ⁇ 5 pixels).
- the R color block 301 can be configured using the located R pixel. The same applies to the B color block 302, the first G color block 303, and the second G color block 304.
- blocks 301 to 304 center on the pixel unit 30 (referred to as a target pixel) that photoelectrically converts light in the wavelength region corresponding to red (R) in FIG.
- An R color block 301 is configured by nine R pixels including the R pixel and eight R pixels surrounding the R pixel. The same applies to the B color block 302, the first G color block 303, and the second G color block 304. With this configuration, when the R, G, and B pixels are in the Bayer arrangement, the color gravity centers of the blocks 301 to 304 also maintain the Bayer arrangement. Therefore, regardless of the presence or absence of binning, the Bayer arrangement The image processing engine assumed can be used as it is.
- the plurality of blocks 301 to 304 are spatially overlapped in the pixel area 201.
- the density of the center of gravity of the blocks can be increased as compared to the case where the blocks do not overlap spatially.
- the imaging element 101 includes the wiring layer 72 connecting the block signal lines 60.
- the block signal line 60 of the R color block 301 having a plurality of pixels 30 for photoelectrically converting light in the wavelength region of red (R), for example, among the plurality of blocks 301 to 304 is a first layer of the wiring layer 72
- the block signal line 60 of the B color block 302 having a plurality of pixels 30 connected by the wiring 61 of FIG. 7 (FIG. 7A) and photoelectrically converting light in the wavelength range of blue (B) Are connected by the wiring 62 (FIG. 7 (b)) of the upper layer.
- the block signal line 60 of the first G color block 303 having a plurality of pixels 30 for photoelectrically converting light in the green (G) wavelength range is the wiring 63 of the third layer of the wiring layer 72 (FIG. c)
- the block signal line 60 of the second G color block 304 having a plurality of pixels 30 connected by the above and having the plurality of pixels 30 for photoelectrically converting light in the green (G) wavelength range is the wiring of the fourth layer of the wiring layer 72 64 (FIG. 7 (d)).
- Modification 1 In the first modification, in the pixel area 201, the wirings in the block are divided so that the wirings in the block do not contact the wirings in the other color block overlapping in space, and the wiring of two colors is performed in one layer of the wiring layer. As in the above embodiment, the first block of G color and the second block of G color are treated as different colors for the sake of convenience.
- FIGS. 8A and 8B are schematic views for explaining the wiring of each color according to the first modification.
- the wiring 61-1 connecting the R pixels of the R color block and the wiring 61-2 connecting the B pixels of the B color block are in the same layer. Form.
- the wiring 61-1 is shown by hatching.
- the wires 61-2 are shown in vertical stripes.
- the wiring 62-1 connecting the G pixels of the first block of G and the wiring 62-2 connecting the G pixels of the second block of G are the same. Form in layers.
- the wiring 62-1 is indicated by dots.
- the wires 62-2 are shown in horizontal stripes.
- the interconnections 61-1 and 61-2 and the interconnections 62-1 and 62-2 are formed in different layers in the interconnection layer 72.
- the number of layers formed in the wiring layer 72 for wiring connection of the pixel section 30 in the block is reduced from four to two as compared with the wiring of the above embodiment (FIG. 7). Can be reduced.
- the wirings 61-1 to 62-1 and 2 have point symmetry with respect to the pixel unit 30 located at the center of the blocks 301 to 304 of the respective colors. It is.
- the imaging element 101 includes the wiring layer 72 connecting the block signal lines 60.
- the block signal line 60 of the R color block 301 having the plurality of pixels 30 for photoelectrically converting light in the red (R) wavelength range, and the blue (B) wavelength range
- the block signal line 60 of the B color block 302 having a plurality of pixels 30 for photoelectrically converting light is connected to each other by the wiring 61-1 and the wiring 61-2 in the same layer of the wiring layer 72 (FIG. 8A) ).
- the number of layers used is reduced from 2 to 1, and the cost is reduced, compared to the case where two wiring layers 72 are used to connect the block signal lines 60 in the blocks 301 and 302. be able to.
- the block signal lines 60 of the second G color block 304 having the pixels 30 are respectively connected by the wiring 62-1 and the wiring 62-2 in the same layer of the wiring layer 72 (FIG. 8 (b)).
- the number of layers used is reduced from 2 to 1 and cost is reduced compared to the case where two wiring layers 72 are used to connect the block signal lines 60 in the blocks 303 and 304. be able to.
- the wiring of FIG. 8 is a "king" shape.
- Modification 2 In the second modification, the wiring in the block is divided in the pixel area 201 so as not to contact the wiring between the other color blocks overlapping in space, and the wiring of four colors is performed in one layer of the wiring layer. As in the above-described embodiment and the first modification, it is assumed that the G first block and the G second block are treated as different colors for the sake of convenience.
- FIG. 9 is a schematic view illustrating the wiring of each color according to the second modification.
- the pixel portions 30 are spirally connected and wired from the pixel portion 30 located at the center of the block as a starting point.
- the R pixel located at the center of the R color block 301 is connected by the wiring 61-1 to the R pixel separated by two pixel pitches in the upper direction, and the wiring 61-1 is connected to the R pixel separated by two pixel pitches in the right direction.
- the R pixel located at the center of the R color block 301 to the R pixel separated by 2 pixel pitches in the right direction are connected by the wiring 61-1 and the R pixel separated by 2 pixel pitches further in the lower direction Connect with 1.
- the R pixel located at the center of the R color block 301 to the R pixel separated by two pixel pitches downward is connected by the wiring 61-1 and the R pixel separated by two pixel pitches further to the left by the wiring 61- Connect with 1.
- the R pixel located at the center of the R color block 301 to the R pixel separated by 2 pixel pitches in the left direction is connected by the wiring 61-1 and the R pixel is further separated by 2 pixel pitches in the upper direction. Connect with -1.
- the interconnections 61-1 in the R color block are shaded.
- the pixel parts 30 of the same color are connected starting from the pixel part 30 located at the center of each block Wire
- the wires 61-2 in the B color block are shown in vertical stripes.
- the wiring 61-3 in the first G color block is indicated by dots.
- the interconnections 61-4 in the second G color block are shown in horizontal stripes.
- the wires 61-1 to 61-4 of each color are formed in the same layer of the wiring layer 72. As shown in FIG. 9, the wires 61-1 to 61-4 are point-symmetrical with respect to the pixel unit 30 located at the center of each color block.
- the number of layers formed in the wiring layer 72 can be reduced from 2 to 1 in order to connect the pixel sections 30 in the block, compared to the first modification, and the cost can be suppressed.
- the number of layers formed in the wiring layer 72 is reduced in this way, when blocks spatially overlap with blocks of other colors in the pixel area 201, only the pixel portion 30 in blocks of the same color in each block is appropriate Can be connected to
- the block signal line 60 of the image sensor 101 is separated by the pixel 61 (for example, the R pixel) of the R color block 301 and the first pixel A pixel (R pixel) and a second pixel (R pixel) separated by two pixel pitches in the column direction from the first pixel (R pixel) are mutually connected, and a pixel of interest (R pixel) and a pixel of interest (R) A third pixel (R pixel) spaced 2 pixel pitch from the pixel) in the column direction and a fourth pixel (R pixel) spaced 2 pixel pitch away from the third pixel (R pixel) in the row direction are connected to each other.
- the target pixel and the R pixel surrounding the target pixel in the R color block 301 are mutually connected.
- the B color block 302, the first G color block 303, and the second G color block 304 are similarly connected. That is, the B color block 302 is connected by the wiring 61-2, the first G color block 303 is connected by the wiring 61-3, and the second G color block 304 is connected by the wiring 61-4.
- the B color block 302 is connected by the wiring 61-2
- the first G color block 303 is connected by the wiring 61-3
- the second G color block 304 is connected by the wiring 61-4.
- blocks 301 to 304 have the same wavelength range as that of the pixel of interest within the range of 2 pixels from the pixel of interest (the block size is 5 pixels in the row direction ⁇ 5 pixels in the column direction) in the pixel area 201
- the pixel 30 photoelectrically converts light of the above-mentioned light, but the block size may be further expanded.
- FIG. 10 is a schematic view for explaining the wiring of each color according to the third modification.
- an R pixel and 24 R pixels surrounding the R pixel are centered on a pixel unit 30 (referred to as a pixel of interest) that photoelectrically converts light in a wavelength region corresponding to red (R)
- An R color block 301 is configured by 25 R pixels. That is, the pixel area 201 is configured by the pixels 30 that photoelectrically convert light of the same wavelength range as the target pixel within the range of 4 pixels from the target pixel (the block size is 9 pixels in the row direction ⁇ 9 pixels in the column direction).
- the pixel portions 30 can be spirally connected and wired starting from the pixel portion 30 located at the center of the block.
- the wires 61-1 to 61-4 are point-symmetrical with respect to the pixel unit 30 located at the center of the block of each color.
- Modification 4 When the size of the block is further increased, it is difficult to connect the pixel portions 30 in the block to each other only by using one wiring layer 72.
- two wiring layers 72 may be used. For example, a small block of 9 pixels in the row direction and 9 pixels in the column direction as illustrated in FIG. 10 is combined to form a large block by combining a total of nines of three in the row direction and three in the column direction.
- one wiring layer 72 is used for wiring (referred to as local wiring) for connecting the pixel units 30 in each small block.
- the other layer of the wiring layer 72 is used for a wiring (referred to as a global wiring) that connects nine pixel units 30 located at the center of nine small blocks.
- Global wiring similarly to the local wiring, connects the pixel units 30 located at the center of the small block in a spiral from the pixel unit 30 located at the center of the large block as a starting point.
- the fourth modification even when the layout of the wiring of the block signal line 60 becomes complicated as the block size increases, different layers of the wiring layer 72 may be used for the local wiring and the global wiring. Thus, it is possible to appropriately connect the pixel units 30 in the block while suppressing the number of used layers in the wiring layer 72.
- the present invention is not limited to these contents. Other embodiments considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.
- the “N” character shape, the “Oh” character shape, and the spiral wiring are illustrated. It may be wired in a shape or “Z” shape or “H” shape.
- the above-mentioned “day” -shaped or “royal” -shaped wire was illustrated as the shape of the line symmetrical with respect to the pixel unit 30 located at the center of each color block, You may
- Reference Signs List 30 pixel portion 30x-1 to 30x-N first pixel portion 60 block signal line 61 to 64 wiring 71 PD layer 72 wiring layer 73 color filter 100 camera body 101 imaging element 102 body control Unit 201: Pixel area 204: Output unit 205: Control unit 210: Signal line 301 to 304: Block PD: Photodiode SEL: Selection transistor SF: Amplification transistor Tx: Transfer transistor
Landscapes
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- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
撮像素子は、第1波長域の光を透過する第1透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、第1方向および第2方向に配置される複数の第1光電変換部と、第2波長域の光を透過する第2透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、前記第1方向および前記第2方向に配置される複数の第2光電変換部と、点対称または線対称な配線を有し、複数の前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される第1信号線と、点対称または線対称な配線を有し、複数の前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される第2信号線と、を備える。
Description
本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。
複数の画素をブロックにまとめて、ブロック単位で信号を並列に読出す撮像素子が知られている(特許文献1参照)。このような撮像素子では、同色信号間のビニング処理が困難であった。
発明の第1の態様によると、撮像素子は、第1波長域の光を透過する第1透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、第1方向および第2方向に配置される複数の第1光電変換部と、第2波長域の光を透過する第2透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、前記第1方向および前記第2方向に配置される複数の第2光電変換部と、点対称または線対称な配線を有し、複数の前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される第1信号線と、点対称または線対称な配線を有し、複数の前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される第2信号線と、を備える。
発明の第2の態様によると、撮像素子は、第1波長域の光を透過する第1透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、第1方向および第2方向に配置される複数の第1光電変換部と、第2波長域の光を透過する第2透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、前記第1方向および前記第2方向に配置される複数の第2光電変換部と、複数の前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される第1信号線と、複数の前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される第2信号線と、前記第1信号線と前記第2信号線とが配置される配線層と、を備える。
発明の第3の態様によると、撮像装置は、第1または第2の態様による撮像素子と、前記撮像素子から出力される信号に基づいて画像データを生成する生成部と、を備える。
発明の第2の態様によると、撮像素子は、第1波長域の光を透過する第1透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、第1方向および第2方向に配置される複数の第1光電変換部と、第2波長域の光を透過する第2透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、前記第1方向および前記第2方向に配置される複数の第2光電変換部と、複数の前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される第1信号線と、複数の前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される第2信号線と、前記第1信号線と前記第2信号線とが配置される配線層と、を備える。
発明の第3の態様によると、撮像装置は、第1または第2の態様による撮像素子と、前記撮像素子から出力される信号に基づいて画像データを生成する生成部と、を備える。
本実施の形態による撮像素子は、複数の画素をブロックにまとめて、画素で生成された信号をブロック単位で並列に読出すことが可能に構成される。以下、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、一実施の形態による撮像素子101を備えるデジタルカメラの構成例を模式的に示す図である。デジタルカメラは、交換レンズ110とカメラボディ100とから構成され、交換レンズ110がレンズ取り付け部105を介してカメラボディ100に装着される。
なお、デジタルカメラをレンズ交換式ではなく、レンズ一体式のカメラとして構成してもよい。
図1は、一実施の形態による撮像素子101を備えるデジタルカメラの構成例を模式的に示す図である。デジタルカメラは、交換レンズ110とカメラボディ100とから構成され、交換レンズ110がレンズ取り付け部105を介してカメラボディ100に装着される。
なお、デジタルカメラをレンズ交換式ではなく、レンズ一体式のカメラとして構成してもよい。
図1において、互いに直交する座標系を構成するxyz軸を規定する。被写体からの光は、図1のz軸プラス方向に向かって入射するものとする。また、座標軸に示すように、z軸に直交する紙面手前方向をx軸プラス方向、z軸およびx軸に直交する上方向をy軸プラス方向とする。以降のいくつかの図においては、図1の座標軸を基準として、それぞれの図の向きがわかるように座標軸を表示する。
交換レンズ110は、例えば、レンズ制御部111、ズームレンズ112、フォーカスレンズ113、防振レンズ114、絞り115、レンズ操作部116などを備えている。
レンズ制御部111は、CPUとメモリなどの周辺部品とを含む。レンズ制御部111は、フォーカスレンズ113および絞り115の駆動制御、ズームレンズ112やフォーカスレンズ113の位置検出、カメラボディ100へのレンズ情報の送信およびカメラボディ100からのカメラ情報の受信などを行う。
レンズ制御部111は、CPUとメモリなどの周辺部品とを含む。レンズ制御部111は、フォーカスレンズ113および絞り115の駆動制御、ズームレンズ112やフォーカスレンズ113の位置検出、カメラボディ100へのレンズ情報の送信およびカメラボディ100からのカメラ情報の受信などを行う。
カメラボディ100は、例えば、撮像素子101、ボディ制御部102、ボディ操作部103、および表示部104などを備えている。撮像素子101は、交換レンズ110の予定結像面(予定焦点面)に配置され、交換レンズ110により結像された被写体像を光電変換する。ボディ操作部103は、シャッターボタンや、各種設定のための操作部材などを含む。表示部104は、例えばカメラボディ100の背面に搭載された液晶モニタ(背面モニタとも称される)によって構成される。
ボディ制御部102は、CPUとメモリなどの周辺部品とを含む。ボディ制御部102は、撮像素子101の駆動制御、撮像素子101からの画像信号の読み出し、焦点検出演算および交換レンズ110の焦点調節、画像信号の処理および記録などデジタルカメラの動作制御を行う。また、ボディ制御部102は、レンズ取り付け部105に設けられた電気接点106を介してレンズ制御部111と通信を行い、レンズ情報の受信およびカメラ情報(デフォーカス量や絞り値など)の送信を行う。
交換レンズ110を通過した光束により、撮像素子101の受光面上に被写体像が形成される。この被写体像は撮像素子101によって光電変換され、光電変換後の信号がボディ制御部102へ送られる。
ボディ制御部102は、撮像素子101からの信号に基づいて公知の焦点検出演算を行うことにより、交換レンズ110の焦点調節状態(デフォーカス量)を検出する。ボディ制御部102によって検出されたデフォーカス量は、レンズ制御部111へ送出される。
レンズ制御部111は、受信したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ113の駆動量を算出する。そして、算出した駆動量に基づいて不図示のモーター等を駆動することにより、フォーカスレンズ113を合焦位置へ移動させる。
レンズ制御部111は、受信したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ113の駆動量を算出する。そして、算出した駆動量に基づいて不図示のモーター等を駆動することにより、フォーカスレンズ113を合焦位置へ移動させる。
また、ボディ制御部102は、撮像素子101からの信号を処理して画像データを生成し、不図示のメモリカードに格納する。ボディ制御部102はさらに、撮像素子101からの信号に基づくモニタ用画像(スルー画像とも称される)を表示部104に表示させる。
<撮像素子の構成>
図2は、撮像素子101の概要を説明する模式図である。撮像素子101は、CMOSイメージセンサによって構成される。撮像素子101は、画素エリア201と、垂直制御部202と、水平制御部203と、出力部204と、制御部205とを有する。なお、図2では、電源部や詳細回路は省略している。
図2は、撮像素子101の概要を説明する模式図である。撮像素子101は、CMOSイメージセンサによって構成される。撮像素子101は、画素エリア201と、垂直制御部202と、水平制御部203と、出力部204と、制御部205とを有する。なお、図2では、電源部や詳細回路は省略している。
画素エリア201には、例えばx軸と平行な水平方向(行方向)、および、y軸と平行な垂直方向(列方向)に二次元状に配置された複数の画素を有する。各画素は、入射光量に応じた電荷を生成するフォトダイオード(光電変換部)を有する。複数の画素は、それぞれが垂直制御部202および水平制御部203によって駆動され、各画素のフォトダイオードで生成された電荷に基づく信号が、信号線210を介して読出される。
出力部204は、各画素から読出された信号に対して相関二重サンプリング(CDS)を行ったり、必要に応じてゲインをかけたりする。出力部204で処理された信号は、後段の信号処理部(不図示)へ出力される。
なお、以上の説明では、出力部204が後段の信号処理部へアナログ信号として出力する例を説明したが、出力部204にA/Dコンバータを備え、A/D変換後の信号をデジタル出力する構成にしてもよい。
本実施の形態では、上述したように、複数の画素をまとめてブロックを構成し、ブロック内の画素で生成された信号を、同じ信号線210を介して読出す。このため、信号線210の数はブロックの数と等しい。このように構成したので、出力部204は、複数のブロックからの信号を並列に入力し、入力した複数のブロックからの信号に対して並列に処理を行い、後段の信号処理部(不図示)へ並列に出力することができる。
制御部205は、上述した撮像素子101の各部を制御する。すなわち、以降に説明する撮像素子101の動作は、ボディ制御部102の指令を受けた制御部205の制御に基づいて行われる。
なお、本実施の形態では、フォトダイオードと、フォトダイオードで生成された電荷に基づく信号を読出す読出し部とを含めて「画素」と呼ぶ。読出し部は、後述する各転送トランジスタ、フローティングディフュージョン(FD)領域、増幅トランジスタ、および選択トランジスタを含む例を説明するが、読出し部の範囲は、必ずしも本例の通りでなくてもよい。
なお、本実施の形態では、フォトダイオードと、フォトダイオードで生成された電荷に基づく信号を読出す読出し部とを含めて「画素」と呼ぶ。読出し部は、後述する各転送トランジスタ、フローティングディフュージョン(FD)領域、増幅トランジスタ、および選択トランジスタを含む例を説明するが、読出し部の範囲は、必ずしも本例の通りでなくてもよい。
図3は、撮像素子101の断面を説明する図である。なお図3では、撮像素子101の全体のうち、一部の断面のみを示している。撮像素子101は、いわゆる裏面照射型の撮像素子である。撮像素子101は、z軸プラス方向に向かう入射光を光電変換する。撮像素子101は、例えば、第1半導体基板70と、第2半導体基板80とが積層して構成されている。
第1半導体基板70は、少なくともPD層71と、配線層72とを備える。PD層71は、配線層72の裏面側(z軸マイナス側)に配置される。PD層71には、複数のフォトダイオードPDが二次元状に配置される。配線層72には、配線61、配線62、配線63、配線64によって信号線210等が形成される。配線61から配線64は、それぞれ配線層72の異なる層に形成される。図3には4層の配線を例示したが、層数は適宜変更して構わない。配線層72の層間は、例えば不図示のビア(via)によって接続することができる。第2半導体基板80には、例えば、上記出力部204等の各種回路が配置される。第2半導体基板80も多層に構成されて構わない。
PD層71における入射光の入射側(z軸マイナス側)には、複数のフォトダイオードPDの各々に対応する複数のカラーフィルタ73が設けられる。カラーフィルタ73には、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)にそれぞれ対応する波長領域の光を透過する複数の種類が存在する。カラーフィルタ73は、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)に対応する3種類が、図4に例示するベイヤー配列を為すように配列される。
なお、本実施の形態ではベイヤー配列を例に説明するが、カラーフィルタ73をベイヤー配列以外の配列にしてもよい。ベイヤー配列では、異なる波長領域の光を透過するカラ-フィルタ73が設けられたフォトダイオードPDが隣接しているのに対し、ベイヤー配列以外の配列では、同じ波長領域の光を透過するカラ-フィルタ73が設けられたフォトダイオードPDが隣接する場合がある。
なお、本実施の形態ではベイヤー配列を例に説明するが、カラーフィルタ73をベイヤー配列以外の配列にしてもよい。ベイヤー配列では、異なる波長領域の光を透過するカラ-フィルタ73が設けられたフォトダイオードPDが隣接しているのに対し、ベイヤー配列以外の配列では、同じ波長領域の光を透過するカラ-フィルタ73が設けられたフォトダイオードPDが隣接する場合がある。
カラーフィルタ73における入射光の入射側(z軸マイナス側)には、複数のカラーフィルタ73の各々に対応する複数のマイクロレンズ74が設けられる。マイクロレンズ74は、対応するフォトダイオードPDに向けて入射光を集光する。マイクロレンズ74を通過した入射光は、カラーフィルタ73により一部の波長領域のみが透過され、フォトダイオードPDに入射する。フォトダイオードPDは、入射光を光電変換して電荷を生成する。
配線層72の表面(z軸プラス側)には複数の接合パッド75が配置される。第2半導体基板80の、配線層72に対向する面(z軸マイナス側)には、複数の接合パッド75に対向する複数の接合パッド76が配置される。複数の接合パッド75と複数の接合パッド76とは互いに接合されている。複数の接合パッド75と複数の接合パッド76とを介して、第1半導体基板70と第2半導体基板80とが電気的に接続される。
接合パッド75および複数の接合パッド76の数は、それぞれ上述したブロックの数と等しくすることができる。すなわち、一つのブロックに対応して一組の接合パッド75、接合パッド76が設けられる。以上のように構成することにより、ブロックごとの信号線の長さを略等しく構成できるので、配線のインピーダンスがブロック間でばらつくことを抑えるというメリットがある。
接合パッド75および複数の接合パッド76の数は、それぞれ上述したブロックの数と等しくすることができる。すなわち、一つのブロックに対応して一組の接合パッド75、接合パッド76が設けられる。以上のように構成することにより、ブロックごとの信号線の長さを略等しく構成できるので、配線のインピーダンスがブロック間でばらつくことを抑えるというメリットがある。
本実施の形態では、撮像素子101の1つの画素部30が、第1半導体基板70に設けられた第1画素部30xと、第2半導体基板80に設けられた第2画素部30yとによって構成される。第1画素部30xには、マイクロレンズ74、カラーフィルタ73、フォトダイオードPDの他に、後に詳述するトランジスタや、画素部30間を接続する配線61から配線64等が含まれる。第2画素部30yには、上記出力部204等の回路が含まれる。
<ブロックの説明>
図5は、撮像素子101のブロックの構成を説明する回路図である。一つのブロックは、複数(例えばN個)の第1画素部30x-1~30x-Nを含む。一つの第1画素部30xは、フォトダイオードPDと、4つのトランジスタ(転送トランジスタTx、リセットトランジスタRST、増幅トランジスタSF、選択トランジスタSEL)と、FD領域とを有する。第1画素部30xの各部は、図5に示すように接続されている。図5において符号VDDは、電源電圧を示す。
図5は、撮像素子101のブロックの構成を説明する回路図である。一つのブロックは、複数(例えばN個)の第1画素部30x-1~30x-Nを含む。一つの第1画素部30xは、フォトダイオードPDと、4つのトランジスタ(転送トランジスタTx、リセットトランジスタRST、増幅トランジスタSF、選択トランジスタSEL)と、FD領域とを有する。第1画素部30xの各部は、図5に示すように接続されている。図5において符号VDDは、電源電圧を示す。
転送トランジスタTxは、フォトダイオードPDで生成された電荷をFD領域へ転送する。転送トランジスタTxは、制御信号φTxがHighレベルになるとオンして電荷を転送し、制御信号φTxがLowレベルになるとオフする。
FD領域は、転送された電荷を電圧に変換する。増幅トランジスタSFは、ソースフォロワ回路を形成し、FD領域の電位に応じた信号を増幅する。リセットトランジスタRSTは、FD領域やフォトダイオードPDの電荷をリセットする。リセットトランジスタRSTは、制御信号φRSTがHighレベルになるとオンし、制御信号φRSTがLowレベルになるとオフする。
選択トランジスタSELは、増幅トランジスタSFで増幅された信号を、ブロック信号線60へ出力する。ブロック信号線60は、ブロック内の第1画素部30x-1~30x-Nを相互に接続する。ブロック信号線60は、そのブロックに対応する信号線210と接続されている。選択トランジスタSELは、制御信号φSELがHighレベルになるとオンして信号を出力し、制御信号φSELがLowレベルになるとオフする。
ブロック内の第1画素部30x-1~30x-Nの選択トランジスタSELには、それぞれ独立した制御信号φSEL-1~φSEL-Nが供給される。このため、例えば、制御部205によってHighレベルの制御信号φSEL-1~φSEL-Nが順番に供給される場合には、選択トランジスタSEL-1~SEL-Nが、順番にオンしてブロック信号線60を介して信号線210へ信号を出力する。
また、制御部205によってHighレベルの制御信号φSEL-1~φSEL-Nが一斉に供給される場合には、選択トランジスタSEL-1~SEL-Nが、一斉にオンしてブロック信号線60を介して信号線210へ信号を出力する。選択トランジスタSEL-1~SEL-Nが一斉に信号を出力する場合、信号線210において第1画素部30x-1~30x-Nから出力された信号が加算されるので、ブロック内の第1画素部30x-1~30x-Nによるビニングを行うことができる。
なお、選択トランジスタSEL-1~SEL-Nのうち任意の組み合わせによりブロック信号線60を介して信号線210へ信号を出力させてもよい。この場合は、信号線210において第1画素部30x-1~30x-Nのうちの一部から出力された信号が加算されるので、ブロック内の第1画素部30x-1~30x-Nの任意の組み合わせによるビニングを行うことができる。
なお、選択トランジスタSEL-1~SEL-Nのうち任意の組み合わせによりブロック信号線60を介して信号線210へ信号を出力させてもよい。この場合は、信号線210において第1画素部30x-1~30x-Nのうちの一部から出力された信号が加算されるので、ブロック内の第1画素部30x-1~30x-Nの任意の組み合わせによるビニングを行うことができる。
以上の構成により、ブロック内の第1画素部30x-1~30x-Nのいずれからも、個別に信号を読出したり、第1画素部30x-1~30x-Nのうち少なくとも2つの間でビニングを行ったりすることができる。
本実施の形態では、同色の複数の画素によって一つのブロックを構成する。すなわち、上述したカラーフィルタ73を透過する光の波長域が同じ画素部30を組み合わせて一つのブロックとする。図6は、ブロックを説明する模式図である。赤(R)に対応する波長領域の光を透過するカラーフィルタ73を有する画素部30(R画素と称する)を中心に実線で囲む範囲において、そのR画素およびそのR画素を囲む8つのR画素からなる9つのR画素によってR色ブロック301を構成する。また、青(B)に対応する波長領域の光を透過するカラーフィルタ73を有する画素部30(B画素と称する)を中心に破線で囲む範囲において、そのB画素およびそのB画素を囲む8つのB画素からなる9つのB画素によってB色ブロック302を構成する。
さらに、GR列上に位置して緑(G)に対応する波長領域の光を透過するカラーフィルタ73を有する画素部30(G画素と称する)を中心に一点鎖線で囲む範囲において、そのG画素およびそのG画素を囲む8つのG画素からなる9つのG画素によって第1のG色ブロック303を構成する。さらにまた、GB列上に位置して緑(G)に対応する波長領域の光を透過するカラーフィルタ73を有する画素部30(G画素と称する)を中心に二点鎖線で囲む範囲において、そのG画素およびそのG画素を中心に囲む8つのG画素からなる9つのG画素によって第2のG色ブロック304を構成する。
図6によると、R色ブロック301と、第1のG色ブロック303とは、互いにブロックの上下部分が重なり合う。また、B色ブロック302と、第1のG色ブロック303とは、互いにブロックの左右部分が重なり合う。
さらに、B色ブロック302と、第2のG色ブロック304とは、互いにブロックの上下部分が重なり合う。さらにまた、R色ブロック301と、第2のG色ブロック304とは、互いにブロックの左右部分が重なり合う。
一方、図5の回路図を参照して説明すると、同色のブロック内のN個の画素部30は、それぞれが配線層72(図3)においてそのブロックに対応するブロック信号線60と接続される。このため、同色のブロック内のN個の画素部30の選択トランジスタSELの出力端子同士が接続されることになる。当然ながら、他色のブロックのブロック信号線60とは接続されない。上述したように、同色のブロック内でブロック信号線60と接続する配線は、配線層72における配線61から配線64によって形成される。
本実施の形態では、画素エリア201(図2)において空間的に重なり合う他色のブロックとの間で、ブロック内の配線が接触しないように、ブロックの色によって配線層72の異なる層で配線する。
なお、第1のG色ブロック303と第2のG色ブロック304とは、便宜上異なる色として扱うものとする。また、「空間的に重なり合う」とは、図6において異なる色のブロックとの間で上下部分または左右部分が重なり合う関係をいう。
本実施の形態では、画素エリア201(図2)において空間的に重なり合う他色のブロックとの間で、ブロック内の配線が接触しないように、ブロックの色によって配線層72の異なる層で配線する。
なお、第1のG色ブロック303と第2のG色ブロック304とは、便宜上異なる色として扱うものとする。また、「空間的に重なり合う」とは、図6において異なる色のブロックとの間で上下部分または左右部分が重なり合う関係をいう。
図7(a)~図7(d)は、各色の配線を説明する模式図である。図7(a)は、R色ブロック301のR画素の選択トランジスタSELの出力同士を接続するブロック信号線60の配線61を例示する図である。配線61は、網掛けで示される。図7(b)は、B色ブロック302のB画素の選択トランジスタSELの出力同士を接続するブロック信号線60の配線62を例示する図である。配線62は、縦縞で示される。
図7(c)は、第1のG色ブロック303のG画素の選択トランジスタSELの出力同士を接続するブロック信号線60の配線63を例示する図である。配線63は、ドットで示される。図7(d)は、第2のG色ブロック304のG画素の選択トランジスタSELの出力同士を接続するブロック信号線60の配線64を例示する図である。配線64は、横縞で示される。
配線61~配線64は、配線層72において異なる層に形成される。このように、配線層72において色別に異なる配線61~64を形成し、各配線61~64によって各色のブロック内の画素部30を配線接続したので、画素エリア201においてブロックが他色のブロックと空間的に重なり合う場合に、各ブロックにおいて同色のブロック内の画素部30のみを適切に接続することができる。なお、図7の配線は、「日」字状である。
図7(a)~図7(d)に示されるように、配線61~64は、各色のブロック301~304の中心に位置する画素部30に対して点対称である。また、配線61~64は、各色のブロック301~304の中心に位置する画素部30を通る水平方向(行方向)または垂直方向(列方向)の直線に対して線対称である。
図7(a)~図7(d)に示されるように、配線61~64は、各色のブロック301~304の中心に位置する画素部30に対して点対称である。また、配線61~64は、各色のブロック301~304の中心に位置する画素部30を通る水平方向(行方向)または垂直方向(列方向)の直線に対して線対称である。
以上説明したブロック301~304において、各色のブロック301~304におけるN個の画素部30の重心を色重心と呼ぶ。本実施の形態では、各色のブロック301~304を構成する9つの画素部30の中心に位置する画素部30の位置が、そのブロック301~304の色重心となる。図6および図7において、本例の色重心に相当する画素部30をそれぞれ異なる態様で表示した。すなわち、R色ブロック301の色重心を網掛けで示し、B色ブロック302の色重心を縦縞で示し、第1のG色ブロック303の色重心をドットで示し、第2のG色ブロック304の色重心を横縞で示した。図6において各ブロック301~304の色重心に注目すると、ベイヤー配列であることがわかる。このことは、各色のブロック301~304内の第1画素部30x-1~30x-Nによるビニングを行った場合に、ビニング後の信号がベイヤー配列を保つことを意味する。本実施の形態によれば、各色のブロック301~304の色重心は等間隔に配置され、色重心に偏りが生じていない。
各色のブロック301~304において接合パッド75が設けられる位置は、N個の画素部30の近傍に設けることが好ましいが、必ずしも色重心の位置に設ける必要はない。
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)撮像素子101は、光を光電変換する複数の画素30が行方向(x軸方向)および列方向(y軸)に配置された画素エリア201と、画素エリア201が共通の波長域の光を光電変換する複数の画素30に小分けされた複数のブロック301~304と、複数のブロック301~304にそれぞれ設けられた複数の信号線210と、複数のブロック301~304にそれぞれ設けられ、ブロック301~304毎の複数の画素30を相互に接続するブロック信号線60とを備える。
各ブロック301~304が共通の波長域の光を光電変換する複数の画素30で構成されるので、各ブロック301~304内の信号を加算するだけで同色の信号ビニングを簡単に行うことができる。例えば、ブロック内に異なる波長域の光を光電変換する画素が混在する従来技術に比べて、同色の信号ビニング処理が圧倒的に簡単になる。
また、信号線210をブロック301~304毎に設けたので、色毎の信号を並行して出力させることができる。例えば、ブロック内に異なる波長域の光を光電変換する画素が混在する場合において色毎の信号を時分割で出力させる場合と比較して、短時間で出力させることができる。
(1)撮像素子101は、光を光電変換する複数の画素30が行方向(x軸方向)および列方向(y軸)に配置された画素エリア201と、画素エリア201が共通の波長域の光を光電変換する複数の画素30に小分けされた複数のブロック301~304と、複数のブロック301~304にそれぞれ設けられた複数の信号線210と、複数のブロック301~304にそれぞれ設けられ、ブロック301~304毎の複数の画素30を相互に接続するブロック信号線60とを備える。
各ブロック301~304が共通の波長域の光を光電変換する複数の画素30で構成されるので、各ブロック301~304内の信号を加算するだけで同色の信号ビニングを簡単に行うことができる。例えば、ブロック内に異なる波長域の光を光電変換する画素が混在する従来技術に比べて、同色の信号ビニング処理が圧倒的に簡単になる。
また、信号線210をブロック301~304毎に設けたので、色毎の信号を並行して出力させることができる。例えば、ブロック内に異なる波長域の光を光電変換する画素が混在する場合において色毎の信号を時分割で出力させる場合と比較して、短時間で出力させることができる。
(2)撮像素子101において、ブロック信号線60は、ブロック301~304に対応する信号線210と接続され、ブロック301~304内の複数の画素30はそれぞれ、画素30の増幅トランジスタSFの出力端子とブロック信号線60との間を接続または切断する選択トランジスタSELを備える。このように構成したので、ブロック301~304内の全画素30の信号を信号線210へ出力したり、各ブロックにおいて任意の画素30の信号のみを信号線210へ出力したりすることができる。
(3)撮像素子101において、画素エリア201は異なる波長域の光を光電変換する複数の画素30が行方向および列方向に繰り返し配置される。そして、ブロック301~304は、画素エリア201において例えば、図6の赤(R)に対応する波長領域の光を光電変換する画素部30(注目画素とする)から2ピクセルの範囲内(5ピクセル×5ピクセル)で注目画素と同じ波長域の光を光電変換する画素30により構成されるようにした。このように構成したので、例えば、図6の赤(R)に対応する波長領域の光を光電変換する画素部30(注目画素とする)を中心に、そのR画素およびそのR画素の近傍に位置するR画素を用いてR色ブロック301を構成することができる。B色ブロック302、第1のG色ブロック303および第2のG色ブロック304についても同様である。
(4)撮像素子101において、ブロック301~304は画素エリア201において、例えば、図6の赤(R)に対応する波長領域の光を光電変換する画素部30(注目画素とする)を中心に、そのR画素およびそのR画素を囲む8つのR画素からなる9つのR画素によってR色ブロック301を構成する。B色ブロック302、第1のG色ブロック303および第2のG色ブロック304についても同様である。
このように構成したので、R画素、G画素、B画素がベイヤー配列されている場合はブロック301~304の色重心もベイヤー配列を保つこととなるので、ビニングの有無にかかわらず、ベイヤー配列を前提とした画像処理エンジンをそのまま用いることができる。
このように構成したので、R画素、G画素、B画素がベイヤー配列されている場合はブロック301~304の色重心もベイヤー配列を保つこととなるので、ビニングの有無にかかわらず、ベイヤー配列を前提とした画像処理エンジンをそのまま用いることができる。
(5)撮像素子101において、複数のブロック301~304は、画素エリア201において空間的に重なり合うようにした。ブロックが空間的に重ならない場合に比べて、ブロックの重心の密度を高くすることができる。
(6)撮像素子101は、ブロック信号線60を接続する配線層72を備える。そして、複数のブロック301~304のうち、例えば赤(R)の波長域の光を光電変換する複数の画素30を有するR色ブロック301のブロック信号線60は、配線層72の第1の層の配線61(図7(a))により接続され、青(B)の波長域の光を光電変換する複数の画素30を有するB色ブロック302のブロック信号線60は、配線層72の第2の層の配線62(図7(b))により接続される。また、緑(G)の波長域の光を光電変換する複数の画素30を有する第1のG色ブロック303のブロック信号線60は、配線層72の第3の層の配線63(図7(c))により接続され、緑(G)の波長域の光を光電変換する複数の画素30を有する第2のG色ブロック304のブロック信号線60は、配線層72の第4の層の配線64(図7(d))により接続される。
このように構成したので、各ブロック301~304におけるブロック信号線60が、空間的に重なり合う他色のブロックのブロック信号線60と接触しないように適切に接続することができる。
このように構成したので、各ブロック301~304におけるブロック信号線60が、空間的に重なり合う他色のブロックのブロック信号線60と接触しないように適切に接続することができる。
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
(変形例1)
変形例1では、画素エリア201においてブロック内の配線が、空間的に重なり合う他色のブロック内の配線と接触しないように配線を分け、配線層の1層に2色分の配線を行う。なお、上記実施の形態と同様に、G色の第1ブロックとG色の第2ブロックとは、便宜上異なる色として扱うものとする。
(変形例1)
変形例1では、画素エリア201においてブロック内の配線が、空間的に重なり合う他色のブロック内の配線と接触しないように配線を分け、配線層の1層に2色分の配線を行う。なお、上記実施の形態と同様に、G色の第1ブロックとG色の第2ブロックとは、便宜上異なる色として扱うものとする。
図8(a)、図8(b)は、変形例1による各色の配線を説明する模式図である。変形例1では、例えば図8(a)に例示するように、R色ブロックのR画素を接続する配線61-1と、B色ブロックのB画素を接続する配線61-2とを同じ層に形成する。配線61-1は、網掛けで示される。配線61-2は、縦縞で示される。
さらに、図8(b)に例示するように、G色の第1ブロックのG画素を接続する配線62-1と、G色の第2ブロックのG画素を接続する配線62-2とを同じ層に形成する。
配線62-1は、ドットで示される。配線62-2は、横縞で示される。
配線61-1および61-2と、配線62-1および62-2とは、配線層72において異なる層に形成される。
さらに、図8(b)に例示するように、G色の第1ブロックのG画素を接続する配線62-1と、G色の第2ブロックのG画素を接続する配線62-2とを同じ層に形成する。
配線62-1は、ドットで示される。配線62-2は、横縞で示される。
配線61-1および61-2と、配線62-1および62-2とは、配線層72において異なる層に形成される。
このように配線することにより、上記実施の形態の配線(図7)に比べて、ブロック内の画素部30を配線接続するために配線層72に形成する層数を4から2へ減らし、コストを抑えることができる。
また、このように配線層72に形成する層数を減らしても、画素エリア201においてブロックが他色のブロックと空間的に重なり合う場合に、各ブロックにおいて同色のブロック内の画素部30のみを適切に接続することができる。
図8(a)、図8(b)に示されるように、配線61-1、2~62-1、2は、各色のブロック301~304の中心に位置する画素部30に対して点対称である。また、配線61-1、2~62-1、2は、各色のブロック301~304の中心に位置する画素部30を通る水平方向(行方向)または垂直方向(列方向)の直線に対して線対称である。
また、このように配線層72に形成する層数を減らしても、画素エリア201においてブロックが他色のブロックと空間的に重なり合う場合に、各ブロックにおいて同色のブロック内の画素部30のみを適切に接続することができる。
図8(a)、図8(b)に示されるように、配線61-1、2~62-1、2は、各色のブロック301~304の中心に位置する画素部30に対して点対称である。また、配線61-1、2~62-1、2は、各色のブロック301~304の中心に位置する画素部30を通る水平方向(行方向)または垂直方向(列方向)の直線に対して線対称である。
上述した変形例1によれば、以下の作用効果が得られる。すなわち、撮像素子101は、ブロック信号線60を接続する配線層72を備える。そして、複数のブロック301~304のうち、例えば赤(R)の波長域の光を光電変換する複数の画素30を有するR色ブロック301のブロック信号線60と、青(B)の波長域の光を光電変換する複数の画素30を有するB色ブロック302のブロック信号線60とを、それぞれ、配線層72の同じ層の配線61-1、配線61-2により接続する(図8(a))。このように配線することにより、ブロック301、302においてブロック信号線60を配線接続するために配線層72を2層分使用する場合に比べて、使用層数を2から1へ減らし、コストを抑えることができる。
また、緑(G)の波長域の光を光電変換する複数の画素30を有する第1のG色ブロック303のブロック信号線60と、緑(G)の波長域の光を光電変換する複数の画素30を有する第2のG色ブロック304のブロック信号線60とを、それぞれ、配線層72の同じ層の配線62-1、配線62-2により接続する(図8(b))。このように配線することにより、ブロック303、304においてブロック信号線60を配線接続するために配線層72を2層分使用する場合に比べて、使用層数を2から1へ減らし、コストを抑えることができる。
さらに、配線層72を使用する層数を減らすことは、層間を接続するためのviaの数を減らすことにもつながるので、配線のインピーダンスのばらつきを抑えるというメリットを得ることもできる。なお、図8の配線は、「王」字状である。
(変形例2)
変形例2では、画素エリア201においてブロック内の配線が、空間的に重なり合う他色のブロック間の配線と接触しないように配線を分け、配線層の1層に4色分の配線を行う。なお、上記実施の形態や変形例1と同様に、G色の第1ブロックとG色の第2ブロックとは、便宜上異なる色として扱うものとする。
変形例2では、画素エリア201においてブロック内の配線が、空間的に重なり合う他色のブロック間の配線と接触しないように配線を分け、配線層の1層に4色分の配線を行う。なお、上記実施の形態や変形例1と同様に、G色の第1ブロックとG色の第2ブロックとは、便宜上異なる色として扱うものとする。
図9は、変形例2による各色の配線を説明する模式図である。変形例2では、ブロックの中心に位置する画素部30を起点に、渦巻き状に画素部30間をつないで配線する。例えば、R色ブロック301の中心に位置するR画素から、上方向に2画素ピッチ離れたR画素まで配線61-1でつなぎ、さらに右方向に2画素ピッチ離れたR画素まで配線61-1つなぐ。続いて、上記R色ブロック301の中心に位置するR画素から、右方向に2画素ピッチ離れたR画素まで配線61-1でつなぎ、さらに下方向に2画素ピッチ離れたR画素まで配線61-1でつなぐ。
同様に、上記R色ブロック301の中心に位置するR画素から、下方向に2画素ピッチ離れたR画素まで配線61-1でつなぎ、さらに左方向に2画素ピッチ離れたR画素まで配線61-1でつなぐ。さらに続けて、上記R色ブロック301の中心に位置するR画素から、左方向に2画素ピッチ離れたR画素まで配線61-1でつなぎ、さらに上方向に2画素ピッチ離れたR画素まで配線61-1でつなぐ。R色ブロック内の配線61-1は、網掛けで示される。
第1のG色ブロック303、第2のG色ブロック304、およびB色ブロック302についても、同様に、各ブロックの中心に位置する画素部30を起点に、同色の画素部30間をつないで配線する。図9において、B色ブロック内の配線61-2は、縦縞で示される。また、第1のG色ブロック内の配線61-3は、ドットで示される。さらに、第2のG色ブロック内の配線61-4は、横縞で示される。各色の配線61-1~61-4は、配線層72の同一層に形成される。図9に示されるように、配線61-1~61-4は、各色のブロックの中心に位置する画素部30に対して点対称である。
このように配線することにより、上記変形例1に比べて、ブロック内の画素部30を配線接続するために配線層72に形成する層数を2から1へ減らし、コストを抑えることができる。
また、このように配線層72に形成する層数を減らしても、画素エリア201においてブロックが他色のブロックと空間的に重なり合う場合に、各ブロックにおいて同色のブロック内の画素部30のみを適切に接続することができる。
また、このように配線層72に形成する層数を減らしても、画素エリア201においてブロックが他色のブロックと空間的に重なり合う場合に、各ブロックにおいて同色のブロック内の画素部30のみを適切に接続することができる。
上述した変形例2によれば、以下の作用効果が得られる。すなわち、撮像素子101のブロック信号線60は、画素エリア201において、配線61-1により、R色ブロック301の注目画素(例えばR画素)と、注目画素から行方向へ2画素ピッチ離れた第1画素(R画素)と、第1画素(R画素)から列方向へ2画素ピッチ離れた第2画素(R画素)とを相互に接続するとともに、注目画素(R画素)と、注目画素(R画素)から列方向へ2画素ピッチ離れた第3画素(R画素)と、第3画素(R画素)から行方向へ2画素ピッチ離れた第4画素(R画素)とを相互に接続する。このような接続を行って、R色ブロック301において注目画素および注目画素を囲むR画素を相互に接続する。
B色ブロック302、第1のG色ブロック303、および第2のG色ブロック304についても同様に接続する。すなわち、B色ブロック302は配線61-2により接続し、第1のG色ブロック303は配線61-3により接続し、第2のG色ブロック304は配線61-4により接続する。このように構成したので、ブロック信号線60を配線接続するために配線層72を1層分使用するだけでよくなり、変形例1の場合に比べて、さらにコストを抑えることができる。
また、層間を接続するためのviaの数を減らすことにもつながるので、配線のインピーダンスのばらつきを抑えるというメリットを得ることもできる。
また、層間を接続するためのviaの数を減らすことにもつながるので、配線のインピーダンスのばらつきを抑えるというメリットを得ることもできる。
(変形例3)
変形例1および変形例2では、ブロック301~304は、画素エリア201において注目画素から2ピクセルの範囲内(ブロックのサイズは行方向5ピクセル×列方向5ピクセル)で、注目画素と同じ波長域の光を光電変換する画素30により構成したが、ブロックのサイズをさらに拡げてもよい。
変形例1および変形例2では、ブロック301~304は、画素エリア201において注目画素から2ピクセルの範囲内(ブロックのサイズは行方向5ピクセル×列方向5ピクセル)で、注目画素と同じ波長域の光を光電変換する画素30により構成したが、ブロックのサイズをさらに拡げてもよい。
図10は、変形例3による各色の配線を説明する模式図である。図10において、例えば、赤(R)に対応する波長領域の光を光電変換する画素部30(注目画素とする)を中心に、そのR画素およびそのR画素を囲む24個のR画素からなる25個のR画素によってR色ブロック301を構成する。すなわち、画素エリア201において注目画素から4ピクセルの範囲内(ブロックのサイズは行方向9ピクセル×列方向9ピクセル)で、注目画素と同じ波長域の光を光電変換する画素30により構成する。このように、ブロックサイズを大きくする場合でも、ブロックの中心に位置する画素部30を起点に、渦巻き状に画素部30間をつないで配線することができる。図10に示されるように、配線61-1~61-4は、各色のブロックの中心に位置する画素部30に対して点対称である。
(変形例4)
ブロックのサイズをさらに大型にする場合は、配線層72を1層分使用するだけではブロック内の画素部30を相互に接続することが困難になる。このような場合には、配線層72を2層分使用してもよい。例えば、図10に例示したような行方向9ピクセル×列方向9ピクセルの小ブロックを、行方向に3個、列方向に3個の計9個を組み合わせて大ブロックを構成するものとする。この場合は、各小ブロックにおける画素部30を接続する配線(ローカル配線と称する)のために配線層72を1層分使用する。そして、9個の小ブロックの中心に位置する9個の画素部30を接続する配線(グローバル配線と称する)のために配線層72の他の層を使用する。グローバル配線は、ローカル配線と同様に、大ブロックの中心に位置する画素部30を起点に、渦巻き状に小ブロックの中心に位置する画素部30間をつないで配線する。
ブロックのサイズをさらに大型にする場合は、配線層72を1層分使用するだけではブロック内の画素部30を相互に接続することが困難になる。このような場合には、配線層72を2層分使用してもよい。例えば、図10に例示したような行方向9ピクセル×列方向9ピクセルの小ブロックを、行方向に3個、列方向に3個の計9個を組み合わせて大ブロックを構成するものとする。この場合は、各小ブロックにおける画素部30を接続する配線(ローカル配線と称する)のために配線層72を1層分使用する。そして、9個の小ブロックの中心に位置する9個の画素部30を接続する配線(グローバル配線と称する)のために配線層72の他の層を使用する。グローバル配線は、ローカル配線と同様に、大ブロックの中心に位置する画素部30を起点に、渦巻き状に小ブロックの中心に位置する画素部30間をつないで配線する。
変形例4によれば、ブロックのサイズの大型化にともなって、ブロック信号線60の配線のレイアウトが複雑化してしまう場合でも、ローカル配線とグローバル配線とで配線層72の異なる層を使用することで、配線層72における使用層数を抑えつつ、適切にブロック内の画素部30を接続することができる。
以上の説明では、撮像素子101をデジタルカメラに搭載する例を説明したが、撮像素子101は、デジタルカメラ以外にもスマートフォンやタブレット端末、ウェアラブル端末等の電子機器に搭載してもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
例えば、各色のブロックの中心に位置する画素部30に対して点対称な配線の形状として、上記「日」字状や「王」字状、渦巻き状の配線を例示したが、「N」字状や「Z」字状や「H」字状に配線してもよい。また、各色のブロックの中心に位置する画素部30に対して線対称な配線の形状として、上記「日」字状や「王」字状の配線を例示したが、「H」字状に配線してもよい。
例えば、各色のブロックの中心に位置する画素部30に対して点対称な配線の形状として、上記「日」字状や「王」字状、渦巻き状の配線を例示したが、「N」字状や「Z」字状や「H」字状に配線してもよい。また、各色のブロックの中心に位置する画素部30に対して線対称な配線の形状として、上記「日」字状や「王」字状の配線を例示したが、「H」字状に配線してもよい。
次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特許出願2017年第192212号(2017年9月29日出願)
日本国特許出願2017年第192212号(2017年9月29日出願)
30…画素部
30x-1~30x-N…第1画素部
60…ブロック信号線
61~64…配線
71…PD層
72…配線層
73…カラーフィルタ
100…カメラボディ
101…撮像素子
102…ボディ制御部
201…画素エリア
204…出力部
205…制御部
210…信号線
301~304…ブロック
PD…フォトダイオード
SEL…選択トランジスタ
SF…増幅トランジスタ
Tx…転送トランジスタ
30x-1~30x-N…第1画素部
60…ブロック信号線
61~64…配線
71…PD層
72…配線層
73…カラーフィルタ
100…カメラボディ
101…撮像素子
102…ボディ制御部
201…画素エリア
204…出力部
205…制御部
210…信号線
301~304…ブロック
PD…フォトダイオード
SEL…選択トランジスタ
SF…増幅トランジスタ
Tx…転送トランジスタ
Claims (15)
- 第1波長域の光を透過する第1透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、第1方向および第2方向に配置される複数の第1光電変換部と、
第2波長域の光を透過する第2透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、前記第1方向および前記第2方向に配置される複数の第2光電変換部と、
点対称または線対称な配線を有し、複数の前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される第1信号線と、
点対称または線対称な配線を有し、複数の前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される第2信号線と、
を備える撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記第1信号線と前記第2信号線とが配置される配線層を備える撮像素子。 - 第1波長域の光を透過する第1透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、第1方向および第2方向に配置される複数の第1光電変換部と、
第2波長域の光を透過する第2透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、前記第1方向および前記第2方向に配置される複数の第2光電変換部と、
複数の前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される第1信号線と、
複数の前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号が出力される第2信号線と、
前記第1信号線と前記第2信号線とが配置される配線層と、
を備える撮像素子。 - 請求項3に記載の撮像素子において、
前記第1信号線と前記第2信号線とは、点対称または線対称な配線を有する撮像素子。 - 請求項2から4のいずれか一項に記載の撮像素子において、
複数の前記配線層を備え、
前記第1信号線と前記第2信号線とは、複数の前記配線層のうち第1配線層に配置される撮像素子。 - 請求項5に記載の撮像素子において、
前記第1信号線は、前記第1配線層において、前記第2信号線が設けられていない領域に配置される撮像素子。 - 請求項1から6いずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1信号線は、複数の前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号を加算した信号が出力され、
前記第2信号線は、複数の前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号を加算した信号が出力される撮像素子。 - 請求項1から7いずれか一項に記載の撮像素子において、
複数の前記第1光電変換部をそれぞれ有する複数の第1画素群と、
複数の前記第2光電変換部をそれぞれ有する複数の第2画素群と、を備え、
複数の前記第1画素群のそれぞれの重心と、複数の前記第2画素群のそれぞれの重心とは等間隔に配置される撮像素子。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の撮像素子において、
複数の前記第1光電変換部と複数の前記第2光電変換部と前記第1信号線と前記第2信号線とを有する第1基板と、
前記第1信号線により出力された信号を処理する第1処理部と、前記第2信号線により出力された信号を処理する第2処理部とを有し、前記第1基板と積層される第2基板を備える撮像素子。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の撮像素子において、
複数の前記第1光電変換部と複数の前記第2光電変換部とを有する第1基板と、
複数の配線層と、前記第1信号線により出力された信号を処理する第1処理部と、前記第2信号線により出力された信号を処理する第2処理部とを有し、前記第1基板と積層される第2基板と、
を備える撮像素子。 - 請求項9または10に記載の撮像素子において、
前記第1信号線を含み、前記第1光電変換部と前記第1処理部とを接続する第1接続線と、
前記第2信号線を含み、前記第2光電変換部と前記第2処理部とを接続する第2接続線と、を備え、
前記第1接続線の長さと前記第2接続線の長さとは略同じである撮像素子。 - 請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像素子において、
第3波長域の光を透過する第3透過部を透過した光を光電変換して電荷を生成し、第1方向および第2方向に配置される複数の第3光電変換部と、
複数の前記第3光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、前記第1信号線と前記第2信号線とが配置される配線層に配置される第3信号線と、
を備える撮像素子。 - 請求項12に記載の撮像素子において、
前記第3信号線は、点対称または線対称な配線を有する撮像素子。 - 請求項12または13に記載の撮像素子において、
前記第1光電変換部と前記第2光電変換部と前記第3光電変換部はベイヤー配列に基づいて配置される撮像素子。 - 請求項1から14のいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子から出力される信号に基づいて画像データを生成する生成部と、
を備える撮像装置。
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