JP4878248B2 - 固体撮像装置及び撮像システム - Google Patents
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図1に第1実施例の固体撮像装置の平面図を示す。本実施例においては、増幅器の出力信号を外部へ出力するための複数の出力端子のいずれかが、複数の端子の配列方向において、端子配列の最も端に配置される。つまり、複数の出力端子は一方向に配列された端子配列を構成している。そして、この端子配列において複数の出力端子のいずれかが、配列方向の最も端に配置されている。ここで端子配列は1つに限られるものではなく複数有し、後述の画素領域を挟んで複数の領域に分けて配置されていてもよい。
したがって、差動出力型の場合、電源、GND配線の配線抵抗を低減することよりも、信号出力端子に信号を伝達する信号経路どうしの配線抵抗のばらつきを重視すべきである。よって、差動出力型の増幅器を用いる場合には、出力端子をGND、電源などの入力端子に比べて、端子配列方向における端部に配置するのが重要となるのである。
図4は第2の実施形態の固体撮像装置を模式的に示す平面図である。図1等と同様の機能を有するものには同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。また次段の信号処理部は省略している。
図6は第3の実施形態の固体撮像装置を模式的に示す平面図である。上述の実施例と同様の機能を有するものには同様の符号を付し詳細な説明は省略する。次段の信号処理部は省略している。
図7は第4の実施形態の固体撮像装置を模式的に示す平面図である。上述の実施例と同様の機能を有するものには同様の符号を付し詳細な説明は省略する。
図9は第5の実施形態の固体撮像装置を模式的に示す平面図である。上述の実施例と同様の機能を有するものには同様の符号を付し詳細な説明は省略する。
本実施例においては、差動出力型の増幅器からの第1出力及び第2出力が伝達される信号経路の長さの差に関して詳細に述べる。増幅器と出力端子間の信号経路において、基板等から外乱ノイズがのるが、外部での減算処理において、それらノイズ成分を効果的に除去するために、配線については以下の式を満たすよう設定する。
Fは駆動周波数、aは単位長さあたりの抵抗(Ω/μm)、bは単位長さあたりの容量(F/μm)、L1、L2は配線長(L1≦L2)である。
ここで、式1の導出に関して述べる。
まず信号の伝達時間と配線長の関係を考える。信号の振幅値は、CR時定数の影響を考慮に入れて最大振幅値と、容量、抵抗により式2により表される。
V=V0・(1−exp(−t/CR))・・・(2)
最大振幅の95%の振幅で使用するとすればV/V0=0.95である。ここで、2本の出力線の転送時間をそれぞれt1,t2とすれば、
t1=C1R1・(1−ln0.05)≒4.0・C1R1・・・(3)
t2=C2R2・(1−ln0.05)≒4.0・C2R2・・・(4)
と表される。ここで、R1=a・L1、R2=a・L2、C1=b・L1、C2=b・L2なので、信号伝達の時間差t1−t2は、
t1−t2=4.0・(C1R1−C2R2)=4.0・ab・(L1 2−L2 2)・・・(5)
であり、式5により信号伝達の時間差を配線長の差で表現することができる。
YA=Asinθ ・・・(6)
YB=Asin(θ+ω・Δt) ・・・(7)
と表すことができる。差動出力型の増幅器から出力された2つの出力について減算を行ったあとのノイズ成分は
YA−YB=Asinθ−Asin(θ+ω・Δt)
=A(1−cosω・Δt)・sinθ−Asinω・Δt・cosθ・・・(8)
となり、ノイズ成分の振幅(合成波の振幅)Nは、
N=A√2・(1−cosω・Δt)(1/2)・・・(9)
となる。ここで、ω=2πfにより
N=A√2・(1−cos2πf・Δt)(1/2)・・・(10)
となる。
A√2・(1−cos2πf・Δt)(1/2)≦(1/n)・A・・・(11)
上式で等号が成立するのは
cos2πf・Δt=1−(1/2n2)
Δt=ab・(L1 2−L2 2)/4
Arccos(1−(1/2n2))=2πf・ab・(L1 2−L2 2)/4
の時である。したがって以下の式が成り立つ。
ab・(L1 2−L2 2)=4・Arccos(1−(1/2n2))/2πf・・・(12)
図12は、実施例1〜6で説明した固体撮像装置をカメラに応用する場合の回路ブロックの例を示したものである。撮影レンズ1002の手前にはシャッター1001があり、露出を制御する。絞り1003により必要に応じ光量を制御し、固体撮像装置1004に結像させる。固体撮像装置1004から出力された信号は信号処理回路1005で処理され、A/D変換器1006によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。出力されるディジタル信号はさらに信号処理部1007で演算処理される。処理されたディジタル信号はメモリ1010に蓄えられたり、外部I/F1013を通して外部の機器に送られる。固体撮像装置1004、撮像信号処理回路1005、A/D変換器1006、信号処理部1007はタイミング発生部1008により制御される他、システム全体は全体制御部・演算部1009で制御される。記録媒体1012に画像を記録するために、出力ディジタル信号は全体制御部・演算部で制御される記録媒体制御I/F部1011を通して、記録される。
101 画素領域
102 増幅器
2 端子
2a〜2h 出力端子
Claims (7)
- 複数の画素が配された画素領域と、
前記画素領域からの信号を増幅する差動出力型の複数の増幅器と、
前記増幅器の出力信号を外部へ出力するための複数の出力端子を含む複数の端子と、
前記増幅器から出力端子へ信号を伝達する信号経路と、を有する固体撮像装置であって、
複数の前記出力端子は一方向に配列された端子配列を構成しており、該端子配列において前記複数の出力端子のいずれかが、前記配列方向の最も端に配置されており、同一の前記増幅器からの信号が出力される出力端子間の距離は、他の端子の端子間距離に比べて短いことを特徴とする固体撮像装置。 - 複数の画素が配された画素領域と、
前記画素領域からの信号を増幅する差動出力型の複数の増幅器と、
前記増幅器の出力信号を外部へ出力するための複数の出力端子を含む複数の端子と、
前記増幅器から複数の出力端子へ信号を伝達する複数の信号経路と、を有する固体撮像装置であって、
同一の前記増幅器からの信号が伝達される出力端子間の距離は、前記出力端子を除く他の端子どうしの端子間の距離及び前記出力端子と前記他の端子との間の距離に比べて短いことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記複数の出力端子は、前記画素領域をはさんで対向する領域に分けて配置されていることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記増幅器と出力端子との間に配された信号経路に保護回路が設けられており、前記保護回路を構成する保護素子は、前記出力端子よりも前記画素領域側に配されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記複数の端子は、電源電圧が供給される入力端子と、接地電位が供給される入力端子とを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- さらにパッケージを有し、前記パッケージは前記複数の端子のそれぞれと接続される複数のピンを有し、前記複数のピンは等ピッチで配置されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、該固体撮像装置へ光を結像する光学系と、該固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とする撮像システム。
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