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JP7056667B2 - Image sensor and image sensor - Google Patents
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Description

本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。 The present invention relates to an image pickup device and an image pickup apparatus.

画素が形成されたチップと、画素を駆動する画素駆動回路が形成されたチップとが積層された撮像素子が知られている(例えば特許文献1)。このような撮像素子は、画素数を多くすると、画素の信号の読み出し速度を高速化できない。 An image pickup device in which a chip on which a pixel is formed and a chip on which a pixel drive circuit for driving the pixel is formed is laminated is known (for example, Patent Document 1). In such an image pickup device, if the number of pixels is increased, the reading speed of the signal of the pixels cannot be increased.

日本国特開2010-225927号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-225927

第1の態様によると、撮像素子は、光を電荷に変換する光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、行方向および前記行方向と異なる列方向に複数設けられる出力部と、複数の前記出力部が接続された第1信号線に、複数の前記出力部から信号を出力させる第1信号を出力し、前記列方向に設けられる第1制御部と、前記出力部から出力される信号を読み出す読出部と、複数の前記読出部が接続された第2信号線に、複数の前記読出部に信号を読み出させる第2信号を出力し、前記列方向に設けられる第2制御部と、前記第1信号と前記第2信号とのズレを調節する調節部と、を備える。
第2の態様によると、撮像素子は、光を電荷に変換する光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、行方向および前記行方向と異なる列方向に複数設けられる出力部と、複数の前記出力部が接続された第1信号線に、複数の前記出力部から信号を出力させる第1信号を出力し、前記列方向に設けられる第1制御部と、前記出力部から出力される信号を増幅する増幅部と、複数の前記増幅部が接続された第2信号線に、複数の前記増幅部に信号を増幅させる第2信号を出力し、前記列方向に設けられる第2制御部と、前記第1信号と前記第2信号とのズレを調節する調節部と、を備える。
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を備える。
According to the first aspect, the image pickup device outputs a signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit that converts light into an electric charge, and is provided with a plurality of output units in a row direction and a column direction different from the row direction. A first signal for outputting signals from the plurality of output units is output to a first signal line to which the plurality of output units are connected, and is output from the first control unit provided in the column direction and the output unit. A second signal is output to the second signal line to which the reading unit for reading the signal and the plurality of reading units are connected, and the second signal for causing the plurality of reading units to read the signal is output, and the second control is provided in the column direction . A unit and an adjusting unit for adjusting the deviation between the first signal and the second signal are provided.
According to the second aspect, the image pickup device outputs a signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit that converts light into an electric charge, and is provided with a plurality of output units in a row direction and a column direction different from the row direction. A first signal for outputting signals from the plurality of output units is output to a first signal line to which the plurality of output units are connected, and is output from the first control unit provided in the column direction and the output unit. A second signal for amplifying a signal to the plurality of amplification units is output to a second signal line to which the amplification unit for amplifying the signal and the plurality of the amplification units are connected, and a second control provided in the column direction is provided. A unit and an adjusting unit for adjusting the deviation between the first signal and the second signal are provided.
According to the third aspect, the image pickup apparatus includes the image pickup device according to the first or second aspect.

撮像装置の構成を模式的に示す断面図Cross-sectional view schematically showing the configuration of the image pickup device 撮像素子の断面図Cross-sectional view of the image sensor 撮像素子の構成を模式的に示す平面図Top view schematically showing the configuration of the image sensor 画素部の構成を模式的に示す回路図Circuit diagram schematically showing the configuration of the pixel section 図3に示した各部の詳細な構成を示す回路図A circuit diagram showing a detailed configuration of each part shown in FIG. 1つの画素ブロックの動作タイミングを示すタイミングチャートTiming chart showing the operation timing of one pixel block 撮像装置の構成を模式的に示す断面図Cross-sectional view schematically showing the configuration of the image pickup device 図7に示した各部の詳細な構成を示す回路図A circuit diagram showing a detailed configuration of each part shown in FIG. 撮像素子の回路レイアウトを模式的に示す平面図Top view schematically showing the circuit layout of the image sensor 撮像装置の構成を模式的に示す断面図Cross-sectional view schematically showing the configuration of the image pickup device ダミー負荷の構成を模式的に示す回路図Circuit diagram schematically showing the configuration of the dummy load 位相差の調節過程を示すタイムチャートTime chart showing the phase difference adjustment process 撮像装置の構成を模式的に示す断面図Cross-sectional view schematically showing the configuration of the image pickup device 多段中継バッファの構成を模式的に示す回路図Circuit diagram schematically showing the configuration of the multi-stage relay buffer 位相差検出のブロック図Block diagram of phase difference detection

(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る撮像素子を用いた撮像装置の構成を模式的に示す断面図である。撮像装置1は、撮像光学系2、撮像素子3、制御部4、レンズ駆動部5、および表示部6を備える。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an image pickup apparatus using the image pickup device according to the first embodiment. The image pickup apparatus 1 includes an image pickup optical system 2, an image pickup element 3, a control unit 4, a lens drive unit 5, and a display unit 6.

撮像光学系2は、撮像素子3の撮像面に被写体像を結像させる。撮像光学系2は、レンズ2a、フォーカシングレンズ2b、およびレンズ2cから成る。フォーカシングレンズ2bは、撮像光学系2の焦点調節を行うためのレンズである。フォーカシングレンズ2bは、光軸O方向に駆動可能に構成されている。 The image pickup optical system 2 forms a subject image on the image pickup surface of the image pickup element 3. The imaging optical system 2 includes a lens 2a, a focusing lens 2b, and a lens 2c. The focusing lens 2b is a lens for adjusting the focus of the imaging optical system 2. The focusing lens 2b is configured to be driveable in the optical axis O direction.

レンズ駆動部5は、不図示のアクチュエータを有する。レンズ駆動部5は、このアクチュエータにより、フォーカシングレンズ2bを光軸O方向に所望の量だけ駆動する。撮像素子3は、被写体像を撮像して画像を出力する。制御部4は、撮像素子3等の各部を制御する。制御部4は、撮像素子3により出力された画像信号に対して画像処理等を施して、不図示の記録媒体に記録したり、表示部6に画像を表示したりする。表示部6は、例えば液晶パネル等の表示部材を有する表示装置である。 The lens driving unit 5 has an actuator (not shown). The lens driving unit 5 drives the focusing lens 2b in the optical axis O direction by a desired amount by this actuator. The image sensor 3 captures a subject image and outputs an image. The control unit 4 controls each unit such as the image sensor 3. The control unit 4 performs image processing or the like on the image signal output by the image pickup device 3 to record it on a recording medium (not shown) or display an image on the display unit 6. The display unit 6 is a display device having a display member such as a liquid crystal panel.

図2は、撮像素子3の断面図である。なお図2では、撮像素子3の全体のうち、一部の断面のみを示している。撮像素子3は、いわゆる裏面照射型の撮像素子である。撮像素子3は、紙面上方向からの入射光を光電変換する。撮像素子3は、第1半導体基板7と、第2半導体基板8とを備える。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the image pickup device 3. Note that FIG. 2 shows only a part of the cross section of the entire image sensor 3. The image pickup device 3 is a so-called back-illuminated image pickup device. The image sensor 3 photoelectrically converts the incident light from the paper surface direction. The image pickup device 3 includes a first semiconductor substrate 7 and a second semiconductor substrate 8.

第1半導体基板7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の裏面側に配置される。PD層71には、複数のフォトダイオード31が二次元状に配置される。第2半導体基板8には、フォトダイオード31から読み出された信号を変換したり記憶したりするための各種回路(後述)が配置される。 The first semiconductor substrate 7 includes at least a PD layer 71 and a wiring layer 72. The PD layer 71 is arranged on the back surface side of the wiring layer 72. A plurality of photodiodes 31 are arranged two-dimensionally on the PD layer 71. Various circuits (described later) for converting and storing the signal read from the photodiode 31 are arranged on the second semiconductor substrate 8.

PD層71における入射光の入射側には、複数のフォトダイオード31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、ベイヤー配列を為すように配列される。 A plurality of color filters 73 corresponding to each of the plurality of photodiodes 31 are provided on the incident side of the incident light in the PD layer 71. There are a plurality of types of color filters 73 that transmit through wavelength regions corresponding to, for example, red (R), green (G), and blue (B). In the color filter 73, for example, three types corresponding to red (R), green (G), and blue (B) are arranged so as to form a Bayer arrangement.

カラーフィルタ73における入射光の入射側には、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31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31に入射する。フォトダイオード31は、入射光を光電変換して電荷を生成する。 A plurality of microlenses 74 corresponding to each of the plurality of color filters 73 are provided on the incident side of the incident light in the color filter 73. The microlens 74 collects incident light toward the corresponding photodiode 31. The incident light that has passed through the microlens 74 is transmitted only in a part of the wavelength region by the color filter 73, and is incident on the photodiode 31. The photodiode 31 photoelectrically converts the incident light to generate an electric charge.

配線層72の表面には複数の接合パッド75が配置される。第2半導体基板8の、配線層72に対向する面には、複数の接合パッド75に対応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7と第2半導体基板8とが電気的に接続される。 A plurality of joining pads 75 are arranged on the surface of the wiring layer 72. A plurality of bonding pads 76 corresponding to the plurality of bonding pads 75 are arranged on the surface of the second semiconductor substrate 8 facing the wiring layer 72. The plurality of joining pads 75 and the plurality of joining pads 76 are joined to each other. The first semiconductor substrate 7 and the second semiconductor substrate 8 are electrically connected via the plurality of bonding pads 75 and the plurality of bonding pads 76.

詳細は後述するが、撮像素子3は複数の画素部30を有している。1つの画素部30は、第1半導体基板7に設けられた第1画素部30xと、第2半導体基板8に設けられた第2画素部30yとを含む。1つの第1画素部30xには、1つのマイクロレンズ74、1つのカラーフィルタ73、1つのフォトダイオード31等が含まれる。第1画素部30xにはこの他に、第1半導体基板7に設けられた種々の回路(後述)が含まれる。第2画素部30yには、第2半導体基板8に設けられた種々の回路(後述)が含まれる。 Although the details will be described later, the image pickup device 3 has a plurality of pixel units 30. One pixel unit 30 includes a first pixel unit 30x provided on the first semiconductor substrate 7 and a second pixel unit 30y provided on the second semiconductor substrate 8. One first pixel unit 30x includes one microlens 74, one color filter 73, one photodiode 31, and the like. In addition to this, the first pixel unit 30x includes various circuits (described later) provided on the first semiconductor substrate 7. The second pixel unit 30y includes various circuits (described later) provided on the second semiconductor substrate 8.

図3は、撮像素子3の構成を模式的に示す平面図である。撮像素子3は、データ転送制御部40と、水平方向(x方向)に配列されたn個(複数)の画素ブロック列33を有する。各々の画素ブロック列33は、垂直方向(y方向)に配列されたm個(複数)の画素ブロック32を有する。つまり、撮像素子3は、計m×n個の画素ブロック32を有する。 FIG. 3 is a plan view schematically showing the configuration of the image pickup device 3. The image pickup device 3 has a data transfer control unit 40 and n (plural) pixel block rows 33 arranged in the horizontal direction (x direction). Each pixel block row 33 has m (plural) pixel blocks 32 arranged in the vertical direction (y direction). That is, the image sensor 3 has a total of m × n pixel blocks 32.

画素ブロック32は、Ma行Na列に配列された、計Ma×Na個の画素部30を有する。前述の通り、画素ブロック32は全部でm×n個存在するので、画素部30は全部でm×n×Ma×Na個が存在する。なお、図3では画素部30が正方配列されているが、画素部30を正方とは異なる態様で配列してもよい。 The pixel block 32 has a total of Ma × Na pixel portions 30 arranged in Ma rows and Na columns. As described above, since the pixel block 32 has a total of m × n, the pixel unit 30 has a total of m × n × Ma × Na. Although the pixel portions 30 are arranged in a square in FIG. 3, the pixel portions 30 may be arranged in a manner different from the square.

画素ブロック32は、上述した画素部30に加えて、Ma+1個の中継バッファ34、およびNa個のアンプ回路35を備える。画素ブロック32のうち、図3において最も左側の画素ブロック列33(最もデータ転送制御部40に近い画素ブロック列33)に含まれない画素ブロック32は、更に、Ma+1個のダミー負荷36を備える。 In addition to the pixel unit 30 described above, the pixel block 32 includes Ma + 1 relay buffers 34 and Na amplifier circuits 35. Of the pixel blocks 32, the pixel block 32 not included in the leftmost pixel block row 33 (pixel block row 33 closest to the data transfer control unit 40) in FIG. 3 further includes Ma + 1 dummy loads 36.

データ転送制御部40は、Ma×m個(複数)の行選択制御部41と、m個(複数)のアンプ制御部42とを有する。つまり行選択制御部41の個数は、画素部30の行数と同一であり、アンプ制御部42の個数は、アンプ回路35の行数と同一である。行選択制御部41は一列に配列され、Ma個ごとにアンプ制御部42が配置される。すなわち、Ma個の行選択制御部41および1つのアンプ制御部42の並びが、m回繰り返される。 The data transfer control unit 40 includes Ma × m (plural) row selection control units 41 and m (plural) amplifier control units 42. That is, the number of row selection control units 41 is the same as the number of rows of the pixel unit 30, and the number of amplifier control units 42 is the same as the number of rows of the amplifier circuit 35. The row selection control unit 41 is arranged in a row, and the amplifier control unit 42 is arranged for each Ma. That is, the arrangement of Ma row selection control units 41 and one amplifier control unit 42 is repeated m times.

撮像素子3は、Ma×m個(複数)の行選択信号線51と、m個(複数)のアンプ信号線52とを有する。つまり行選択信号線51の個数は、画素部30の行数と同一であり、アンプ信号線52の個数は、アンプ回路35の行数と同一である。 The image pickup device 3 has Ma × m (plural) row selection signal lines 51 and m (plural) amplifier signal lines 52. That is, the number of line selection signal lines 51 is the same as the number of lines of the pixel unit 30, and the number of amplifier signal lines 52 is the same as the number of lines of the amplifier circuit 35.

行選択信号線51は、行選択制御部41と、n×Na個の画素部30とを接続する。n×Na個の画素部30とは、水平方向に隣接する画素ブロック32がそれぞれ有する、同一行に配列された複数の画素部30である。行選択制御部41と複数の画素部30との間には、中継バッファ34が設けられる。水平方向に隣接する画素ブロック32がそれぞれ有する、同一行に配列された複数の画素部30同士の間には、中継バッファ34およびダミー負荷36が設けられる。 The row selection signal line 51 connects the row selection control unit 41 and the n × Na pixel units 30. The n × Na pixel portions 30 are a plurality of pixel portions 30 arranged in the same row, each of the pixel blocks 32 adjacent to each other in the horizontal direction. A relay buffer 34 is provided between the row selection control unit 41 and the plurality of pixel units 30. A relay buffer 34 and a dummy load 36 are provided between the plurality of pixel portions 30 arranged in the same row of the pixel blocks 32 adjacent to each other in the horizontal direction.

アンプ信号線52は、アンプ制御部42と、n×Na個のアンプ回路35とを接続する。n×Na個のアンプ回路35とは、水平方向に隣接する画素ブロック32がそれぞれ有する、同一行に配列された複数のアンプ回路35である。アンプ制御部42と複数のアンプ回路35との間には、中継バッファ34が設けられる。水平方向に隣接する画素ブロック32がそれぞれ有する、同一行に配列された複数のアンプ回路35同士の間にも、中継バッファ34が設けられる。水平方向に隣接する画素ブロック32がそれぞれ有する、同一行に配列された複数のアンプ回路35同士の間には、ダミー負荷36が接続される。 The amplifier signal line 52 connects the amplifier control unit 42 and the n × Na amplifier circuits 35. The n × Na amplifier circuits 35 are a plurality of amplifier circuits 35 arranged in the same row, each of which is horizontally adjacent pixel blocks 32. A relay buffer 34 is provided between the amplifier control unit 42 and the plurality of amplifier circuits 35. A relay buffer 34 is also provided between the plurality of amplifier circuits 35 arranged in the same row, which each of the horizontally adjacent pixel blocks 32 has. A dummy load 36 is connected between a plurality of amplifier circuits 35 arranged in the same row, which each of the horizontally adjacent pixel blocks 32 has.

撮像素子3は、n×Na個の出力信号線54(垂直信号線)を有する。つまり出力信号線54の個数は、画素部30の列数と同一である。出力信号線54は、m×Ma個の画素部30を接続する。m×Ma個の画素部30とは、画素ブロック列33内の画素ブロック32(垂直方向に配列された画素ブロック32)がそれぞれ有する、同一列に配列された複数の画素部30である。垂直方向に隣接する画素ブロック32がそれぞれ有する、同一列に配列された複数の画素部30同士の間には、アンプ回路35が設けられる。また、最下行に配列された画素ブロック32にも、アンプ回路35が設けられる。 The image pickup device 3 has n × Na output signal lines 54 (vertical signal lines). That is, the number of output signal lines 54 is the same as the number of columns of the pixel unit 30. The output signal line 54 connects m × Ma pixel units 30. The m × Ma pixel portions 30 are a plurality of pixel portions 30 arranged in the same row, which are each possessed by the pixel blocks 32 (pixel blocks 32 arranged in the vertical direction) in the pixel block row 33. An amplifier circuit 35 is provided between a plurality of pixel portions 30 arranged in the same row of the pixel blocks 32 adjacent to each other in the vertical direction. Further, the amplifier circuit 35 is also provided in the pixel blocks 32 arranged in the bottom row.

なお、図3では、行選択信号線51、アンプ信号線52、および出力信号線54を、便宜上それぞれ1本の直線により図示している。実際には、これらの信号線は、それぞれ複数の信号線により構成されている(後述)。 In FIG. 3, the row selection signal line 51, the amplifier signal line 52, and the output signal line 54 are shown by one straight line for convenience. In reality, each of these signal lines is composed of a plurality of signal lines (described later).

最下行に配列された画素ブロック32に設けられたアンプ回路35の先には、不図示の出力I/F部が接続されている。出力I/F部は、例えばLVDSやSLVSなどのデータ形式で画像信号を出力する。 An output I / F unit (not shown) is connected to the end of the amplifier circuit 35 provided in the pixel block 32 arranged in the bottom row. The output I / F unit outputs an image signal in a data format such as LVDS or SLVS.

図4は、画素部30の構成を模式的に示す回路図である。画素部30は、第1半導体基板7に設けられた第1画素部30xと、第2半導体基板8に設けられた第2画素部30yとを含む。第1画素部30xおよび第2画素部30yは、接合パッド75、76により電気的に接続される。 FIG. 4 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the pixel unit 30. The pixel unit 30 includes a first pixel unit 30x provided on the first semiconductor substrate 7 and a second pixel unit 30y provided on the second semiconductor substrate 8. The first pixel portion 30x and the second pixel portion 30y are electrically connected by the joining pads 75 and 76.

第1画素部30xは、フォトダイオード31、転送トランジスタ62、リセットトランジスタ63、増幅トランジスタ64、および定電流源65を備える。フォトダイオード31は、入射光を光電変換して信号電荷を生成する。フォトダイオード31により生成された信号電荷は、転送トランジスタ62によって、転送トランジスタ62とリセットトランジスタ63と増幅トランジスタ64との間に設けられたフローティングディフュージョンFDに転送される。増幅トランジスタ64は、フローティングディフュージョンFDに蓄積されている信号電荷の量に応じた信号電圧を、接合パッド75、76を介して第2画素部30yに出力する。リセットトランジスタ63は、フローティングディフュージョンFDおよびフォトダイオード31に蓄積されている信号電荷をリセットする。 The first pixel unit 30x includes a photodiode 31, a transfer transistor 62, a reset transistor 63, an amplification transistor 64, and a constant current source 65. The photodiode 31 photoelectrically converts the incident light to generate a signal charge. The signal charge generated by the photodiode 31 is transferred by the transfer transistor 62 to the floating diffusion FD provided between the transfer transistor 62, the reset transistor 63, and the amplification transistor 64. The amplification transistor 64 outputs a signal voltage corresponding to the amount of signal charge stored in the floating diffusion FD to the second pixel unit 30y via the junction pads 75 and 76. The reset transistor 63 resets the signal charge stored in the floating diffusion FD and the photodiode 31.

第2画素部30yは、A/D変換部67および記憶部38を備える。接合パッド75、76を介して第1画素部30xから出力された信号電圧は、A/D変換部67によりデジタル値に変換される。A/D変換部67は、Kビットのデジタル信号を、K本の信号線により記憶部38に出力する。 The second pixel unit 30y includes an A / D conversion unit 67 and a storage unit 38. The signal voltage output from the first pixel unit 30x via the bonding pads 75 and 76 is converted into a digital value by the A / D conversion unit 67. The A / D conversion unit 67 outputs a K-bit digital signal to the storage unit 38 by means of K signal lines.

記憶部38は、K個の記憶回路68と、選択スイッチ69とを備える。記憶回路68は、例えばフリップフロップ等の、1ビットのデジタル値を記憶する回路である。記憶部38は、K個の記憶回路68により、A/D変換部67が出力したKビットのデジタル信号(デジタル値)を記憶する。上述のように、第1画素部30xは、光電変換部(フォトダイオード)31で生成された電荷に基づく信号(電圧)を第2画素部30yに出力する。第2画素部30yのA/D変換部67は、光電変換部31で生成された電荷に基づく信号をデジタル信号に変換して記憶部38に出力する。記憶部38の記憶回路68は、光電変換部31で生成された電荷に基づくデジタル信号を記憶する。 The storage unit 38 includes K storage circuits 68 and a selection switch 69. The storage circuit 68 is a circuit that stores a 1-bit digital value such as a flip-flop. The storage unit 38 stores the K-bit digital signal (digital value) output by the A / D conversion unit 67 by the K storage circuits 68. As described above, the first pixel unit 30x outputs a signal (voltage) based on the electric charge generated by the photoelectric conversion unit (photodiode) 31 to the second pixel unit 30y. The A / D conversion unit 67 of the second pixel unit 30y converts the signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit 31 into a digital signal and outputs the signal to the storage unit 38. The storage circuit 68 of the storage unit 38 stores a digital signal based on the electric charge generated by the photoelectric conversion unit 31.

出力信号線54は、出力信号としてKビットのデジタル値の相補信号を伝達できるように、K×2本の信号線から構成されている。選択スイッチ69は、行選択信号線51に出力された行選択信号に応じて、K個の記憶回路68により記憶されているKビットのデジタル信号を、出力信号線54に出力する。選択スイッチ69は、記憶回路68に記憶された光電変換部31で生成された電荷に基づくデジタル信号を、出力信号線54に出力する。行選択信号線51には、信号線SELが含まれる。なお、A/D変換部67は、光電変換部31で生成された電荷に基づく信号をデジタル信号に変換して選択スイッチ69に出力するようにしてもよい。選択スイッチ69は、行選択信号線51に出力された信号に基づき、A/D変換部67から出力されたデジタル信号を、出力信号線54に出力するようにしてもよい。選択スイッチ69は、光電変換部31で生成された電荷に基づく信号を出力する出力部である。行選択制御部41は、行選択信号線51に、複数の選択スイッチ69から信号を出力させる信号(信号線SELの信号)を出力する。行選択制御部41は、複数の選択スイッチ69が接続された行選択信号線51に、複数の選択スイッチ69から信号を出力させる信号を出力する制御部である。 The output signal line 54 is composed of K × 2 signal lines so that a complementary signal of a digital value of K bits can be transmitted as an output signal. The selection switch 69 outputs the K-bit digital signal stored in the K storage circuits 68 to the output signal line 54 in response to the line selection signal output to the line selection signal line 51. The selection switch 69 outputs a digital signal based on the electric charge generated by the photoelectric conversion unit 31 stored in the storage circuit 68 to the output signal line 54. The line selection signal line 51 includes a signal line SEL. The A / D conversion unit 67 may convert a signal based on the electric charge generated by the photoelectric conversion unit 31 into a digital signal and output it to the selection switch 69. The selection switch 69 may output the digital signal output from the A / D conversion unit 67 to the output signal line 54 based on the signal output to the row selection signal line 51. The selection switch 69 is an output unit that outputs a signal based on the electric charge generated by the photoelectric conversion unit 31. The row selection control unit 41 outputs a signal (signal line SEL signal) for outputting a signal from a plurality of selection switches 69 to the row selection signal line 51. The row selection control unit 41 is a control unit that outputs a signal for outputting a signal from the plurality of selection switches 69 to the row selection signal line 51 to which the plurality of selection switches 69 are connected.

図5は、図3に示した各部の詳細な構成を示す回路図である。なお、図5では1つの記憶部38が有するK個の記憶回路68のうち、1つの記憶回路68に関する部分のみを図示している。つまり、図5には、1つの記憶部38につき1ビット分の出力に関する部分のみを図示している。 FIG. 5 is a circuit diagram showing a detailed configuration of each part shown in FIG. Note that FIG. 5 illustrates only the portion related to one storage circuit 68 among the K storage circuits 68 possessed by one storage unit 38. That is, FIG. 5 illustrates only the portion related to the output of one bit per storage unit 38.

記憶回路68から出力される相補信号Q、/Qは、出力信号線54が有する正論理信号線54pと負論理信号線54nにそれぞれ出力される。行選択制御部41には、行選択信号線51に含まれる信号線EQBを介して、イコライズ回路71が接続される。図4には図示されていないが、イコライズ回路71は、垂直方向に隣接する画素部30の間ごとに配置される。アンプ制御部42には、アンプ信号線52に含まれる信号線PREBを介して、プリチャージ回路72が接続される。イコライズ回路71およびプリチャージ回路72は、正論理信号線54pと負論理信号線54nに対して後述するプリチャージ動作を行う。プリチャージ動作後、相補信号Q、/Qを読み出し、アンプ回路35を介して次の画素ブロック32に出力する。アンプ制御部42には、アンプ信号線52に含まれる信号線ASWBおよび信号線AEを介して、アンプ回路35が接続される。アンプ回路35は、信号線ASWBおよび信号線AEにより制御される。アンプ信号線52には更に、信号線SELAが含まれる。信号線SELAによって、アンプ回路35からの出力が次の画素ブロック32に出力される。アンプ回路35は、選択スイッチ69から出力される信号を読み出す読出部である。アンプ制御部42は、複数のアンプ回路35が接続されたアンプ信号線52に、複数のアンプ回路35に信号を読み出させる信号を出力する制御部である。図5に示す回路の動作については後に詳述する。 The complementary signals Q and / Q output from the storage circuit 68 are output to the positive logic signal line 54p and the negative logic signal line 54n of the output signal line 54, respectively. The equalizing circuit 71 is connected to the row selection control unit 41 via the signal line EQB included in the row selection signal line 51. Although not shown in FIG. 4, the equalization circuit 71 is arranged between the vertically adjacent pixel portions 30. The precharge circuit 72 is connected to the amplifier control unit 42 via the signal line PREB included in the amplifier signal line 52. The equalize circuit 71 and the precharge circuit 72 perform a precharge operation described later with respect to the positive logic signal line 54p and the negative logic signal line 54n. After the precharge operation, the complementary signals Q and / Q are read out and output to the next pixel block 32 via the amplifier circuit 35. The amplifier circuit 35 is connected to the amplifier control unit 42 via the signal line ASWB and the signal line AE included in the amplifier signal line 52. The amplifier circuit 35 is controlled by the signal line ASWB and the signal line AE. The amplifier signal line 52 further includes a signal line SELA. The output from the amplifier circuit 35 is output to the next pixel block 32 by the signal line SELA. The amplifier circuit 35 is a reading unit that reads out a signal output from the selection switch 69. The amplifier control unit 42 is a control unit that outputs a signal to be read by a plurality of amplifier circuits 35 to an amplifier signal line 52 to which a plurality of amplifier circuits 35 are connected. The operation of the circuit shown in FIG. 5 will be described in detail later.

行選択信号線51に含まれる各信号線およびアンプ信号線52に含まれる各信号線(以下、これらの信号線を水平信号線と総称する)には、水平方向に隣接する画素ブロック32の間ごとに、ダミー負荷36が接続される。ダミー負荷36は、それぞれが個別に調節されたサイズを有する。各々のダミー負荷36のサイズは、例えば撮像素子3の設計時に、撮像素子3の回路シミュレーションにより決定される。ダミー負荷36のサイズの決定方法については後に詳述する。 Each signal line included in the line selection signal line 51 and each signal line included in the amplifier signal line 52 (hereinafter, these signal lines are collectively referred to as horizontal signal lines) are located between pixel blocks 32 adjacent to each other in the horizontal direction. A dummy load 36 is connected each time. Each of the dummy loads 36 has an individually adjusted size. The size of each dummy load 36 is determined, for example, by circuit simulation of the image pickup element 3 at the time of designing the image pickup element 3. The method for determining the size of the dummy load 36 will be described in detail later.

図6は、1つの画素ブロック32の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図6では、対象となる画素ブロック32に接続されている複数の行選択信号線51のうち、1行目の信号線SELを信号線SEL<1>、2行目の信号線SELを信号線SEL<2>、3行目の信号線SELを信号線SEL<3>と表記している。また、出力信号線54を信号線Qおよび信号線/Q、アンプ回路35内の出力信号を信号線Rおよび信号線/Rと表記している(図5参照)。 FIG. 6 is a timing chart showing the operation timing of one pixel block 32. In FIG. 6, among a plurality of line selection signal lines 51 connected to the target pixel block 32, the signal line SEL of the first line is the signal line SEL <1>, and the signal line SEL of the second line is the signal line. SEL <2> The signal line SEL on the third line is referred to as a signal line SEL <3>. Further, the output signal line 54 is referred to as a signal line Q and a signal line / Q, and the output signal in the amplifier circuit 35 is referred to as a signal line R and a signal line / R (see FIG. 5).

時刻t31までは、信号線EQBおよび信号線PREBの信号レベルをLレベルにして信号線Qおよび信号線/Q共にHレベルにする(プリチャージ動作)。このプリチャージ動作により、アンプ回路35内の信号線Rおよび信号線/Rの信号レベルには、信号線Qおよび信号線/Qの変化が反映される。すなわち、アンプ回路35内の信号線Rおよび信号線/Rの信号レベルは、いずれもHレベルになる。 Until time t31, the signal levels of the signal line EQB and the signal line PREB are set to L level, and both the signal line Q and the signal line / Q are set to H level (precharge operation). Due to this precharging operation, changes in the signal line Q and the signal line / Q are reflected in the signal levels of the signal line R and the signal line / R in the amplifier circuit 35. That is, the signal levels of the signal line R and the signal line / R in the amplifier circuit 35 are both H levels.

時刻t31において、データ転送制御部40は、信号線SEL<1>にHレベルの信号を出力すると共に、信号線EQBおよび信号線PREBにHレベルの信号を出力し、信号線ASWBにLレベルの信号を出力する。信号線SEL<1>にHレベルの信号を出力したことにより、1行目の画素部30において、選択スイッチ69がオンされ、出力信号線54に出力信号が出力される。前述の通り、出力信号は相補信号であり、信号線Qおよび信号線/Qの一方にはHレベルの信号が出力され、他方にはLレベルの信号が出力される。プリチャージ動作により信号線Qおよび信号線/Qの信号レベルがいずれもHレベルにされていたところに、このような出力信号が出力されることで、信号線Qおよび信号線/Qの一方の信号レベルはHレベルのままとなり、他方の信号レベルは徐々にLレベルに近づいていく(電位が低下していく)。出力信号線54は行方向(図5の紙面縦方向)に一定の距離があるため、アンプ回路35までLレベルの信号はすぐに伝達しない。信号線ASWBの信号レベルは時刻t31からLレベルのままであるため、アンプ回路35内の信号線Rおよび信号線/Rの信号レベルには、信号線Qおよび信号線/Qの変化が反映される。すなわち、信号線Rおよび信号線/Rの信号レベルは、一方がHレベルのままとなり、他方が徐々にLレベルに近づいていく。 At time t31, the data transfer control unit 40 outputs an H level signal to the signal line SEL <1>, outputs an H level signal to the signal line EQB and the signal line PREB, and outputs an H level signal to the signal line ASWB. Output a signal. By outputting the H level signal to the signal line SEL <1>, the selection switch 69 is turned on in the pixel unit 30 of the first line, and the output signal is output to the output signal line 54. As described above, the output signal is a complementary signal, and an H level signal is output to one of the signal line Q and the signal line / Q, and an L level signal is output to the other. When the signal levels of the signal line Q and the signal line / Q are both set to the H level by the precharge operation, such an output signal is output, so that one of the signal line Q and the signal line / Q is output. The signal level remains at the H level, and the other signal level gradually approaches the L level (the potential decreases). Since the output signal line 54 has a certain distance in the row direction (vertical direction on the paper in FIG. 5), the L level signal is not immediately transmitted to the amplifier circuit 35. Since the signal level of the signal line ASWB remains at the L level from time t31, the changes in the signal line Q and the signal line / Q are reflected in the signal levels of the signal line R and the signal line / R in the amplifier circuit 35. To. That is, the signal levels of the signal line R and the signal line / R remain at the H level on one side and gradually approach the L level on the other side.

時刻t31から待ち時間T2が経過した後の時刻t32において、データ転送制御部40は、信号線ASWBにLレベルの信号を出力すると共に、信号線AEにHレベルの信号を出力する。これにより、信号線ASWBおよび信号線AEの信号レベルはLレベルからHレベルに変化する。信号線ASWBの信号レベルがHレベルになると、アンプ回路35内の信号線Rおよび信号線/Rが信号線Qおよび信号線/Qから切り離される。信号線AEの信号レベルがHレベルになると、アンプ回路35が活性化される。すなわち、信号線ASWBおよび信号線AEの信号レベルがHレベルになると、信号線Qおよび信号線/Qの信号レベルがラッチされると共に、そのラッチされた信号レベルに応じてHレベルかLレベルの信号がアンプ回路35から出力される。以上の動作を行ごとに行うことで、各行に属する画素部30からの出力信号がアンプ回路35により中継される。 At time t32 after the waiting time T2 has elapsed from time t31, the data transfer control unit 40 outputs an L level signal to the signal line ASWB and outputs an H level signal to the signal line AE. As a result, the signal levels of the signal line ASWB and the signal line AE change from the L level to the H level. When the signal level of the signal line ASWB becomes H level, the signal line R and the signal line / R in the amplifier circuit 35 are separated from the signal line Q and the signal line / Q. When the signal level of the signal line AE becomes H level, the amplifier circuit 35 is activated. That is, when the signal levels of the signal line ASWB and the signal line AE reach the H level, the signal levels of the signal line Q and the signal line / Q are latched, and the H level or the L level depends on the latched signal level. The signal is output from the amplifier circuit 35. By performing the above operation row by row, the output signal from the pixel unit 30 belonging to each row is relayed by the amplifier circuit 35.

撮像素子3が有する信号線SEL、信号線EQB、信号線PREB、信号線ASWB、信号線AEは、多数の画素ブロック32に渡って水平方向に長く伸びている。そのため、データ転送制御部40からこれらの信号線に出力された信号が、最初の(左端の)画素ブロック32に達してから、最後の(右端の)画素ブロック32に達するまでには、相対的に長い時間が必要になる。また、これらの信号線には多数の回路素子(トランジスタ等)が接続されており、その個数や種類、サイズなどは信号線ごとに異なっているため、出力された信号の遅れ時間には、信号線ごとにバラツキが生じる。 The signal line SEL, the signal line EQB, the signal line PREB, the signal line ASWB, and the signal line AE of the image pickup device 3 extend horizontally long over a large number of pixel blocks 32. Therefore, the signals output from the data transfer control unit 40 to these signal lines are relative from the first (leftmost) pixel block 32 to the last (rightmost) pixel block 32. Will take a long time. In addition, many circuit elements (transistors, etc.) are connected to these signal lines, and the number, type, size, etc. of these are different for each signal line. Therefore, the delay time of the output signal is a signal. Variation occurs for each line.

信号の遅れ時間が信号線ごとに異なると、例えば図6に示した信号線SELに流れる信号と、信号線AEに流れる信号とが、左右方向にずれる可能性が高くなる。従って、読み出し対象の画素部30から読み出された信号を確実にラッチするためには、行選択信号を十分に長い期間出力し、信号線AEにHレベルの信号を出力する期間も、十分に長くする必要がある。その結果、撮像信号の読み出し速度が低速になってしまう。 If the delay time of the signal is different for each signal line, for example, the signal flowing through the signal line SEL shown in FIG. 6 and the signal flowing through the signal line AE are more likely to be displaced in the left-right direction. Therefore, in order to reliably latch the signal read from the pixel unit 30 to be read, the row selection signal is output for a sufficiently long period, and the H level signal is output to the signal line AE for a sufficiently long period. It needs to be long. As a result, the reading speed of the image pickup signal becomes slow.

本実施の形態では、このような信号線ごとの信号の遅れ時間のバラツキを調節し、全ての信号線で信号の遅れ時間が揃うように、ダミー負荷36が設けられている。ダミー負荷36は、全ての信号線で信号線のインピーダンスが揃うようにサイズが調節されている。例えば撮像素子3の回路設計時に回路シミュレーションを行うことにより、信号線のインピーダンスを揃えるために必要なダミー負荷36のサイズが決定される。例えば、インピーダンスが小さい信号線には大きなサイズのダミー負荷36が設けられ、逆に、インピーダンスが大きい信号線には小さなサイズのダミー負荷36が設けられる。 In the present embodiment, a dummy load 36 is provided so as to adjust the variation in the signal delay time for each signal line and to make the signal delay times uniform in all the signal lines. The size of the dummy load 36 is adjusted so that the impedances of the signal lines are the same for all signal lines. For example, by performing a circuit simulation at the time of circuit design of the image pickup device 3, the size of the dummy load 36 required for aligning the impedance of the signal line is determined. For example, a signal line having a small impedance is provided with a dummy load 36 having a large size, and conversely, a signal line having a large impedance is provided with a dummy load 36 having a small size.

このように、ダミー負荷36を設けることによって、信号線ごとのインピーダンスの差が小さくなり、信号線ごとの信号の遅れ時間の差が小さくなる。従って、信号線ごとの信号の位相差(ズレ)が小さくなり、ダミー負荷36を設けない場合に比べて、撮像信号を高速に読み出すことができる。
画素並列読み出し構成のイメージセンサでは、各画素ごとにA/D変換器や記憶部を配置する必要があり、記憶部の出力を制御する制御線や記憶部の出力データ転送中に増幅するアンプの制御線に多くの負荷がかかる。そのようなイメージセンサは、記憶部の制御線と増幅アンプの制御線の位相誤差が出やすくなるため、画像信号(撮像信号)を高速に転送することができない。これに対して、本実施の形態では、ダミー負荷36を設けることにより、記憶部の制御線すなわち行選択信号線51と増幅アンプの制御線すなわちアンプ信号線52の位相誤差が抑止され、撮像信号を高速に読み出すことができる。
By providing the dummy load 36 in this way, the difference in impedance for each signal line becomes small, and the difference in signal delay time for each signal line becomes small. Therefore, the phase difference (deviation) of the signal for each signal line becomes small, and the image pickup signal can be read out at a higher speed than in the case where the dummy load 36 is not provided.
In an image sensor with a pixel parallel readout configuration, it is necessary to arrange an A / D converter and a storage unit for each pixel, and the control line that controls the output of the storage unit and the amplifier that amplifies during the output data transfer of the storage unit. A lot of load is applied to the control line. In such an image sensor, a phase error between the control line of the storage unit and the control line of the amplification amplifier tends to occur, so that the image signal (imaging signal) cannot be transferred at high speed. On the other hand, in the present embodiment, by providing the dummy load 36, the phase error between the control line of the storage unit, that is, the row selection signal line 51 and the control line of the amplification amplifier, that is, the amplifier signal line 52 is suppressed, and the imaging signal is captured. Can be read at high speed.

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)データ転送制御部40は、アンプ信号線52と複数の行選択信号線51とが接続され、複数の行選択信号線51に対して行選択信号を順次出力し、複数の行選択信号線51に対して行選択信号を出力する度にアンプ信号線52に対してアンプ信号を出力する。ダミー負荷36は、行選択信号とアンプ信号との位相差(ズレ)を調節する。このようにしたので、画素部30同士の距離に起因する信号遅延を抑止することができ、高画素数と高速な読み出し速度とを両立することが可能になる。
According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The data transfer control unit 40 connects an amplifier signal line 52 and a plurality of line selection signal lines 51, sequentially outputs line selection signals to the plurality of line selection signal lines 51, and sequentially outputs a plurality of line selection signals. Every time a line selection signal is output to the line 51, an amplifier signal is output to the amplifier signal line 52. The dummy load 36 adjusts the phase difference (shift) between the row selection signal and the amplifier signal. Since this is done, it is possible to suppress the signal delay caused by the distance between the pixel units 30, and it is possible to achieve both a high number of pixels and a high read speed.

(2)デジタル値を記憶可能な複数の記憶部38と、ダミー負荷36と、を含む複数の画素ブロック32のうち、終端の画素ブロック32を除く他の画素ブロック32において、複数の出力信号線54は、別の画素ブロック32の複数の出力信号線54に接続されている。このようにすることで、アンプ回路35により画素ブロック32間の信号が中継されるので、長距離のデータ転送が可能になり、画素部30が多数存在する場合にも高速な読み出し速度を達成することができる。 (2) Among a plurality of pixel blocks 32 including a plurality of storage units 38 capable of storing digital values and a dummy load 36, a plurality of output signal lines in other pixel blocks 32 excluding the terminal pixel block 32. 54 is connected to a plurality of output signal lines 54 of another pixel block 32. By doing so, since the signal between the pixel blocks 32 is relayed by the amplifier circuit 35, long-distance data transfer becomes possible, and high-speed read speed is achieved even when a large number of pixel units 30 are present. be able to.

(3)複数の画素ブロック32をそれぞれ含む複数の画素ブロック列33は、互いに複数の行選択信号線51を介して接続されており、複数の画素ブロック列33間には、行選択信号を中継する中継バッファ34が設けられる。このようにしたので、行選択制御部41から遠く離れた画素部30においても、信号遅延等が行選択信号に与える影響を最小化することができる。 (3) The plurality of pixel block columns 33 including the plurality of pixel blocks 32 are connected to each other via the plurality of row selection signal lines 51, and the row selection signal is relayed between the plurality of pixel block columns 33. A relay buffer 34 is provided. Since this is done, even in the pixel unit 30 far away from the row selection control unit 41, the influence of the signal delay or the like on the row selection signal can be minimized.

(4)ダミー負荷36は、アンプ信号線52および行選択信号線51のインピーダンスを調節することにより、行選択信号とアンプ信号との位相差を調節する。このようにしたので、行選択制御部41から遠く離れた画素部30においても、信号遅延等が行選択信号に与える影響を最小化することができる。 (4) The dummy load 36 adjusts the phase difference between the row selection signal and the amplifier signal by adjusting the impedances of the amplifier signal line 52 and the row selection signal line 51. Since this is done, even in the pixel unit 30 far away from the row selection control unit 41, the influence of the signal delay or the like on the row selection signal can be minimized.

(5)記憶部38の各々に対応する複数のフォトダイオード31を更に備え、記憶部38は、複数のフォトダイオード31により出力された光電変換信号のデジタル値を記憶する。このようにしたので、画素部30ごとにデジタル信号を出力することができ、アナログ信号に比べて出力信号の伝達が容易になる。 (5) A plurality of photodiodes 31 corresponding to each of the storage units 38 are further provided, and the storage unit 38 stores the digital values of the photoelectric conversion signals output by the plurality of photodiodes 31. Since this is done, a digital signal can be output for each pixel unit 30, and the transmission of the output signal becomes easier than that of an analog signal.

(6)第1半導体基板7には、複数のフォトダイオード31が設けられる。複数の記憶部38およびアンプ回路35は、第1半導体基板7とは異なる場所に設けられる。このようにしたので、複数の記憶部38やアンプ回路35によってフォトダイオード31の開口面積が圧迫されない。 (6) A plurality of photodiodes 31 are provided on the first semiconductor substrate 7. The plurality of storage units 38 and the amplifier circuit 35 are provided in a place different from that of the first semiconductor substrate 7. Since this is done, the opening area of the photodiode 31 is not compressed by the plurality of storage units 38 and the amplifier circuit 35.

(第2の実施の形態)
以下、第1の実施の形態に係る撮像素子との相違点について説明する。
(Second embodiment)
Hereinafter, the differences from the image pickup device according to the first embodiment will be described.

図7は、撮像素子の構成を模式的に示す平面図である。図3との相違点は、ダミー負荷36が存在しない点と、中継バッファ34の代わりに遅延調整付きのバッファ37が設けられている点である。 FIG. 7 is a plan view schematically showing the configuration of the image pickup device. The difference from FIG. 3 is that the dummy load 36 does not exist and the buffer 37 with delay adjustment is provided instead of the relay buffer 34.

図8は、図7に示した各部の詳細な構成を示す回路図である。図5との相違点は、ダミー負荷36が存在しない点と、中継バッファ34の代わりにバッファ37が設けられている点である。 FIG. 8 is a circuit diagram showing a detailed configuration of each part shown in FIG. 7. The difference from FIG. 5 is that the dummy load 36 does not exist and the buffer 37 is provided instead of the relay buffer 34.

バッファ37は、直列に接続された1つ以上の中継バッファ34を有する。1つのバッファ37に含まれる中継バッファ34の個数は、信号線ごとの信号の遅れ時間に差が生じないよう、信号線ごとに個別に決定される。例えば、撮像素子3の設計時に回路シミュレーションを行うことにより、信号線ごとの信号の遅れ時間を求め、この遅れ時間が各信号線で揃うように、中継バッファ34の個数が決定される。例えば、遅れ時間が大きい信号線にはより少ない個数の中継バッファ34が設けられ、逆に、遅れ時間が小さい信号線にはより多くの中継バッファ34が設けられる。 The buffer 37 has one or more relay buffers 34 connected in series. The number of relay buffers 34 included in one buffer 37 is individually determined for each signal line so that there is no difference in the signal delay time for each signal line. For example, by performing a circuit simulation at the time of designing the image pickup device 3, the signal delay time for each signal line is obtained, and the number of relay buffers 34 is determined so that the delay time is uniform for each signal line. For example, a signal line having a large delay time is provided with a smaller number of relay buffers 34, and conversely, a signal line having a small delay time is provided with a larger number of relay buffers 34.

つまり、第1の実施の形態ではダミー負荷36のサイズにより信号線ごとの信号の遅れ時間を調節していたのに対して、第2の実施の形態では、バッファ37に含まれる中継バッファ34の個数により信号線ごとの信号の遅れ時間を調節している。 That is, in the first embodiment, the signal delay time for each signal line is adjusted by the size of the dummy load 36, whereas in the second embodiment, the relay buffer 34 included in the buffer 37 The signal delay time for each signal line is adjusted according to the number of signals.

以上で説明した第2の実施の形態は、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏する。 The second embodiment described above has the same effect as that of the first embodiment.

(第3の実施の形態)
本実施の形態に係る撮像素子は、ダミー負荷36が存在しないことを除き、図3に示した第1の実施の形態に係る撮像素子と同様の構成を有している。以下、第1の実施の形態に係る撮像素子との相違点について説明する。
(Third embodiment)
The image pickup device according to the present embodiment has the same configuration as the image pickup device according to the first embodiment shown in FIG. 3, except that the dummy load 36 does not exist. Hereinafter, the differences from the image pickup device according to the first embodiment will be described.

図9は、撮像素子の回路レイアウトを模式的に示す平面図である。本実施の形態では、信号線SELの配線幅W1、信号線EQBの配線幅W2、信号線PREBの配線幅W3、信号線ASWBの配線幅W4、信号線AEの配線幅W5、および信号線SELAの配線幅W6が、信号線ごとに個別に決定される。 FIG. 9 is a plan view schematically showing the circuit layout of the image sensor. In the present embodiment, the wiring width W1 of the signal line SEL, the wiring width W2 of the signal line EQB, the wiring width W3 of the signal line PREB, the wiring width W4 of the signal line ASWB, the wiring width W5 of the signal line AE, and the signal line SELA. Wiring width W6 is individually determined for each signal line.

例えば、撮像素子3の設計時に回路シミュレーションを行うことにより、信号線ごとの信号の遅れ時間を求め、この遅れ時間が各信号線で揃うように、各信号線の配線幅W1~W6が決定される。例えば、遅れ時間が大きい信号線はより広い配線幅で信号線が形成され、逆に、遅れ時間が小さい信号線にはより狭い配線幅で信号線が形成される。このように、配線幅W1~W6は、信号線ごとのインピーダンスが揃うように決定される。 For example, by performing a circuit simulation at the time of designing the image sensor 3, the signal delay time for each signal line is obtained, and the wiring widths W1 to W6 of each signal line are determined so that the delay time is uniform for each signal line. Ru. For example, a signal line having a large delay time has a wider wiring width, and conversely, a signal line having a small delay time has a narrower wiring width. In this way, the wiring widths W1 to W6 are determined so that the impedances of the signal lines are uniform.

つまり、第1の実施の形態ではダミー負荷36のサイズにより信号線ごとの信号の遅れ時間を調節していたのに対して、第3の実施の形態では、信号線ごとの配線幅により信号線ごとの信号の遅れ時間を調節している。 That is, in the first embodiment, the signal delay time for each signal line is adjusted by the size of the dummy load 36, whereas in the third embodiment, the signal line is adjusted by the wiring width for each signal line. The delay time of each signal is adjusted.

以上で説明した第3の実施の形態は、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏する。 The third embodiment described above has the same effect as that of the first embodiment.

(第4の実施の形態)
以下、第1の実施の形態に係る撮像素子との相違点について説明する。
(Fourth Embodiment)
Hereinafter, the differences from the image pickup device according to the first embodiment will be described.

図10は、撮像素子の構成を模式的に示す平面図である。図3との相違点は、ダミー負荷36の代わりに第1ダミー負荷38および第2ダミー負荷39が設けられている点、遅延制御部80および位相差検出部90が新たに設けられている点である。 FIG. 10 is a plan view schematically showing the configuration of the image pickup device. The difference from FIG. 3 is that the first dummy load 38 and the second dummy load 39 are provided instead of the dummy load 36, and the delay control unit 80 and the phase difference detection unit 90 are newly provided. Is.

水平方向に隣接する画素ブロック32の間ごとに、行選択信号線51に接続される第1ダミー負荷38と、アンプ信号線52に接続される第2ダミー負荷39とが設けられる。すなわち、第1ダミー負荷38は、1つの画素ブロック32ごとにMa個設けられ、第2ダミー負荷39は、1つの画素ブロック32ごとに1個設けられる。ただし、最も左端の画素ブロック32(最もデータ転送制御部40に近い画素ブロック)には、第1ダミー負荷38も第2ダミー負荷39も設けられていない。 A first dummy load 38 connected to the row selection signal line 51 and a second dummy load 39 connected to the amplifier signal line 52 are provided between the pixel blocks 32 adjacent to each other in the horizontal direction. That is, Ma first dummy loads 38 are provided for each pixel block 32, and one second dummy load 39 is provided for each pixel block 32. However, neither the first dummy load 38 nor the second dummy load 39 is provided in the leftmost pixel block 32 (the pixel block closest to the data transfer control unit 40).

遅延制御部80は、行遅延信号出力部81およびアンプ遅延信号出力部82をそれぞれ複数有している。行遅延信号出力部81は、画素ブロック32の1行ごとに1つ設けられる。つまり行遅延信号出力部81は全部でm個設けられる。行遅延信号出力部81は、行遅延信号線57を介して、1行の画素ブロック32が有する全ての第1ダミー負荷38と接続される。 The delay control unit 80 has a plurality of row delay signal output units 81 and a plurality of amplifier delay signal output units 82, respectively. One line delay signal output unit 81 is provided for each line of the pixel block 32. That is, a total of m line delay signal output units 81 are provided. The row delay signal output unit 81 is connected to all the first dummy loads 38 of the pixel block 32 in one row via the row delay signal line 57.

アンプ遅延信号出力部82は、画素ブロック32の1行ごとに1つ設けられる。つまりアンプ遅延信号出力部82は全部でm個設けられる。アンプ遅延信号出力部82は、アンプ遅延信号線58を介して、1行の画素ブロック32が有する全ての第2ダミー負荷39と接続される。 One amplifier delay signal output unit 82 is provided for each line of the pixel block 32. That is, a total of m amplifier delay signal output units 82 are provided. The amplifier delay signal output unit 82 is connected to all the second dummy loads 39 of the pixel block 32 in one line via the amplifier delay signal line 58.

行選択信号線51およびアンプ信号線52の末端には、画素ブロック32ごとに、位相差検出部90が設けられる。つまり位相差検出部90は全部でm個設けられる。1つの位相差検出部90には、Ma個の行選択信号線51と、1つのアンプ信号線52が接続される。全ての位相差検出部90は、位相差信号線59を介して、遅延制御部80に接続される。 At the ends of the row selection signal line 51 and the amplifier signal line 52, a phase difference detection unit 90 is provided for each pixel block 32. That is, a total of m phase difference detection units 90 are provided. Ma line selection signal lines 51 and one amplifier signal line 52 are connected to one phase difference detection unit 90. All the phase difference detection units 90 are connected to the delay control unit 80 via the phase difference signal line 59.

図11(a)は、第1ダミー負荷38の構成を模式的に示す回路図である。第1ダミー負荷38は、ダミー負荷38a、ダミー負荷38b、ダミー負荷38c、およびダミー負荷38dを含む。ダミー負荷38a、ダミー負荷38b、ダミー負荷38c、およびダミー負荷38dは、それぞれトランジスタ78a、トランジスタ78b、トランジスタ78c、およびトランジスタ78dを介して、行選択信号線51に接続される。 FIG. 11A is a circuit diagram schematically showing the configuration of the first dummy load 38. The first dummy load 38 includes a dummy load 38a, a dummy load 38b, a dummy load 38c, and a dummy load 38d. The dummy load 38a, the dummy load 38b, the dummy load 38c, and the dummy load 38d are connected to the row selection signal line 51 via the transistor 78a, the transistor 78b, the transistor 78c, and the transistor 78d, respectively.

ダミー負荷38aは、所定のサイズのトランジスタにより構成される。ダミー負荷38bは、ダミー負荷38aの半分のサイズのトランジスタにより構成される。ダミー負荷38cは、ダミー負荷38bの半分のサイズのトランジスタにより構成される。ダミー負荷38dは、ダミー負荷38cの半分のサイズのトランジスタにより構成される。つまり、ダミー負荷38aのサイズを基準にすると、ダミー負荷38bのサイズは1/2、ダミー負荷38cのサイズは1/4、ダミー負荷38dのサイズは1/8である。 The dummy load 38a is composed of transistors having a predetermined size. The dummy load 38b is composed of transistors having a size half that of the dummy load 38a. The dummy load 38c is composed of transistors having a size half that of the dummy load 38b. The dummy load 38d is composed of transistors having a size half that of the dummy load 38c. That is, based on the size of the dummy load 38a, the size of the dummy load 38b is 1/2, the size of the dummy load 38c is 1/4, and the size of the dummy load 38d is 1/8.

行遅延信号線57は、4つの信号線を含む。これら4つの信号線は、それぞれトランジスタ78a、トランジスタ78b、トランジスタ78c、およびトランジスタ78dに接続される。これら4つの信号線を流れる信号により、トランジスタ78a、トランジスタ78b、トランジスタ78c、およびトランジスタ78dが個別にオンオフされる。トランジスタ78a、トランジスタ78b、トランジスタ78c、およびトランジスタ78dのオンオフにより、ダミー負荷38a、ダミー負荷38b、ダミー負荷38c、およびダミー負荷38dは、行選択信号線51に接続されたり、行選択信号線51から切り離されたりする。 The line delay signal line 57 includes four signal lines. These four signal lines are connected to the transistor 78a, the transistor 78b, the transistor 78c, and the transistor 78d, respectively. The signals flowing through these four signal lines individually turn on and off the transistor 78a, the transistor 78b, the transistor 78c, and the transistor 78d. By turning on / off the transistor 78a, the transistor 78b, the transistor 78c, and the transistor 78d, the dummy load 38a, the dummy load 38b, the dummy load 38c, and the dummy load 38d are connected to the row selection signal line 51 or are connected to the row selection signal line 51 or from the row selection signal line 51. It may be separated.

図11(b)は、第2ダミー負荷39の構成を模式的に示す回路図である。第2ダミー負荷39は、ダミー負荷39a、ダミー負荷39b、ダミー負荷39c、およびダミー負荷39dを含む。ダミー負荷39a、ダミー負荷39b、ダミー負荷39c、およびダミー負荷39dは、それぞれトランジスタ79a、トランジスタ79b、トランジスタ79c、およびトランジスタ79dを介して、アンプ信号線52に接続される。 FIG. 11B is a circuit diagram schematically showing the configuration of the second dummy load 39. The second dummy load 39 includes a dummy load 39a, a dummy load 39b, a dummy load 39c, and a dummy load 39d. The dummy load 39a, the dummy load 39b, the dummy load 39c, and the dummy load 39d are connected to the amplifier signal line 52 via the transistor 79a, the transistor 79b, the transistor 79c, and the transistor 79d, respectively.

ダミー負荷39aは、所定のサイズのトランジスタにより構成される。ダミー負荷39bは、ダミー負荷39aの半分のサイズのトランジスタにより構成される。ダミー負荷39cは、ダミー負荷39bの半分のサイズのトランジスタにより構成される。ダミー負荷39dは、ダミー負荷39cの半分のサイズのトランジスタにより構成される。つまり、ダミー負荷39aのサイズを基準にすると、ダミー負荷39bのサイズは1/2、ダミー負荷39cのサイズは1/4、ダミー負荷39dのサイズは1/8である。 The dummy load 39a is composed of transistors having a predetermined size. The dummy load 39b is composed of transistors having a size half that of the dummy load 39a. The dummy load 39c is composed of transistors having a size half that of the dummy load 39b. The dummy load 39d is composed of transistors having a size half that of the dummy load 39c. That is, based on the size of the dummy load 39a, the size of the dummy load 39b is 1/2, the size of the dummy load 39c is 1/4, and the size of the dummy load 39d is 1/8.

アンプ遅延信号線58は、4つの信号線を含む。これら4つの信号線は、それぞれトランジスタ79a、トランジスタ79b、トランジスタ79c、およびトランジスタ79dに接続される。これら4つの信号線を流れる信号により、トランジスタ79a、トランジスタ79b、トランジスタ79c、およびトランジスタ79dが個別にオンオフされる。トランジスタ79a、トランジスタ79b、トランジスタ79c、およびトランジスタ79dのオンオフにより、ダミー負荷39a、ダミー負荷39b、ダミー負荷39c、およびダミー負荷39dは、アンプ信号線52に接続されたり、アンプ信号線52から切り離されたりする。 The amplifier delay signal line 58 includes four signal lines. These four signal lines are connected to the transistor 79a, the transistor 79b, the transistor 79c, and the transistor 79d, respectively. The signals flowing through these four signal lines individually turn on and off the transistor 79a, the transistor 79b, the transistor 79c, and the transistor 79d. By turning on / off the transistor 79a, the transistor 79b, the transistor 79c, and the transistor 79d, the dummy load 39a, the dummy load 39b, the dummy load 39c, and the dummy load 39d are connected to the amplifier signal line 52 or disconnected from the amplifier signal line 52. Or something.

本実施の形態では、位相差検出部90が信号線ごとの信号の位相差(ズレ)を動的に検出し、遅延制御部80が、検出された位相差に基づき第1ダミー負荷38および第2ダミー負荷39を制御することで、信号線ごとの位相差のバラツキを動的に抑止する。以下、図12を用いて、位相差の制御について説明する。 In the present embodiment, the phase difference detecting unit 90 dynamically detects the phase difference (deviation) of the signal for each signal line, and the delay control unit 80 sets the first dummy load 38 and the first dummy load 38 based on the detected phase difference. 2 By controlling the dummy load 39, the variation in the phase difference for each signal line is dynamically suppressed. Hereinafter, the control of the phase difference will be described with reference to FIG.

図12は、位相差の調節過程を示すタイムチャートである。時刻t41において、行選択制御部41が、信号線SELにHレベルの信号(行選択信号)を出力する。その後の時刻t42において、アンプ制御部42が、信号線AEにHレベルの信号(アンプ信号)を出力する。以下、時刻t41と時刻t42との差、すなわち行選択信号に対するアンプ信号の遅れを、Δt1と表記する。 FIG. 12 is a time chart showing the process of adjusting the phase difference. At time t41, the row selection control unit 41 outputs an H level signal (row selection signal) to the signal line SEL. At the subsequent time t42, the amplifier control unit 42 outputs an H level signal (amplifier signal) to the signal line AE. Hereinafter, the difference between the time t41 and the time t42, that is, the delay of the amplifier signal with respect to the row selection signal is referred to as Δt1.

時刻t42より後の時刻t43において、行選択信号が位相差検出部90に到達する。時刻t42より後の時刻t44において、アンプ信号が位相差検出部90に到達する。以下、時刻t43と時刻t44との差、すなわち行選択信号の検出時刻に対するアンプ信号の検出時刻の遅れを、Δt2と表記する。 At time t43 after time t42, the row selection signal reaches the phase difference detection unit 90. At time t44 after time t42, the amplifier signal reaches the phase difference detection unit 90. Hereinafter, the difference between the time t43 and the time t44, that is, the delay of the detection time of the amplifier signal with respect to the detection time of the row selection signal is referred to as Δt2.

理想的には、Δt1とΔt2が等しくなる。すなわち理想的には、位相差検出部90において、アンプ信号は、行選択信号に対してΔt1だけ遅れていることが検出されるはずである。実際には、各実施の形態の説明において述べた通り、信号線ごとのインピーダンスの違い等によって、Δt2はΔt1とは異なる。つまり、位相差検出部90において、Δt1とは異なる遅れ(位相差)が検出される。例えば、アンプ信号がΔt1よりも大きく行選択信号から遅れていることが検出される場合もあれば、逆に、アンプ信号が行選択信号よりも進んでいる(行選択信号がアンプ信号よりも遅れている)ことが検出される場合もある。 Ideally, Δt1 and Δt2 are equal. That is, ideally, the phase difference detection unit 90 should detect that the amplifier signal is delayed by Δt1 with respect to the row selection signal. Actually, as described in the description of each embodiment, Δt2 is different from Δt1 due to the difference in impedance for each signal line and the like. That is, the phase difference detection unit 90 detects a delay (phase difference) different from that of Δt1. For example, it may be detected that the amplifier signal is larger than Δt1 and lags behind the row selection signal, and conversely, the amplifier signal is ahead of the row selection signal (the row selection signal is behind the amplifier signal). ) May be detected.

位相差検出部90は、不図示の記憶部に予め記憶されている位相差の期待値を読み出す。この位相差の期待値は、例えば設計時に回路シミュレーション等により決定され、撮像素子3の製造時に不図示の記憶部に記憶される。 The phase difference detection unit 90 reads out the expected value of the phase difference stored in advance in a storage unit (not shown). The expected value of this phase difference is determined, for example, by circuit simulation or the like at the time of design, and is stored in a storage unit (not shown) at the time of manufacturing the image pickup device 3.

位相差検出部90は、位相差検出部90においてアンプ信号が検出されると、位相差検出部90はΔt2、すなわち行選択信号とアンプ信号との位相差を演算する。位相差検出部90は、演算された実際の位相差と位相差の期待値とを比較し、位相差の誤差を求める。位相差検出部90は、位相差信号線59に位相差の誤差を示す信号を出力する。 When the amplifier signal is detected by the phase difference detection unit 90, the phase difference detection unit 90 calculates Δt2, that is, the phase difference between the row selection signal and the amplifier signal. The phase difference detection unit 90 compares the calculated actual phase difference with the expected value of the phase difference, and obtains the error of the phase difference. The phase difference detection unit 90 outputs a signal indicating a phase difference error to the phase difference signal line 59.

遅延制御部80は、位相差信号線59を介して入力された位相差の誤差を示す信号に基づき、行遅延信号線57およびアンプ遅延信号線58に、第1ダミー負荷38および第2ダミー負荷39を調節するための信号を出力する。遅延制御部80は、位相差の誤差が打ち消され、少なくとも位相差が所定のしきい値以下になるような信号を、行遅延信号線57およびアンプ遅延信号線58に出力する。第1ダミー負荷38および第2ダミー負荷39には、互いにサイズの異なる複数のダミー負荷が含まれているので、これらの行選択信号線51やアンプ信号線52への接続を個別に制御することにより、十分な精度で位相差の誤差を打ち消すことができる。 The delay control unit 80 adds a first dummy load 38 and a second dummy load to the row delay signal line 57 and the amplifier delay signal line 58 based on the signal indicating the phase difference error input via the phase difference signal line 59. A signal for adjusting 39 is output. The delay control unit 80 outputs a signal to the row delay signal line 57 and the amplifier delay signal line 58 so that the error of the phase difference is canceled and the phase difference is at least equal to or less than a predetermined threshold value. Since the first dummy load 38 and the second dummy load 39 include a plurality of dummy loads having different sizes from each other, the connection to these line selection signal lines 51 and the amplifier signal line 52 should be individually controlled. Therefore, the error of the phase difference can be canceled with sufficient accuracy.

なお、第1ダミー負荷38に含まれるダミー負荷の数は4つより多くても少なくてもよい。また、各々のサイズは上述した説明と異なっていてもよい。第2ダミー負荷39についても同様である。上述した位相差のしきい値は、第1ダミー負荷38に含まれるダミー負荷の数やサイズによって適宜決定すればよい。 The number of dummy loads included in the first dummy load 38 may be more than or less than four. Moreover, each size may be different from the above-mentioned description. The same applies to the second dummy load 39. The above-mentioned phase difference threshold value may be appropriately determined depending on the number and size of the dummy loads included in the first dummy load 38.

図15は、位相差検出のブロック図である。遅延制御部80の行遅延信号出力部81により信号線SEL<0>に接続された第1ダミー負荷38の切り替えが行われる。同様に、遅延制御部80のアンプ遅延信号出力部82により信号線AEに接続された第2ダミー負荷39の切り替えが行われる。信号線SEL<0>および信号線AEについて検出された位相差と位相方向が、別途生成された所定の位相差期待値と比較され、位相差誤差がカウントされる。カウントされた位相差誤差は、遅延制御部80にフィードバックされる。 FIG. 15 is a block diagram of phase difference detection. The row delay signal output unit 81 of the delay control unit 80 switches the first dummy load 38 connected to the signal line SEL <0>. Similarly, the amplifier delay signal output unit 82 of the delay control unit 80 switches the second dummy load 39 connected to the signal line AE. The phase difference and the phase direction detected for the signal line SEL <0> and the signal line AE are compared with a predetermined phase difference expected value generated separately, and the phase difference error is counted. The counted phase difference error is fed back to the delay control unit 80.

上述した実施の形態によれば、第1の実施の形態で説明した作用効果に加えて、更に次の作用効果が得られる。
(1)設計時に決定された位相差ではなく、動的に検出された位相差に基づき位相差を調節するので、製造プロセスや温度、電圧などの外部環境によって生じた位相差にも対応可能な、より高性能な撮像素子を提供することができる。
According to the above-described embodiment, in addition to the action and effect described in the first embodiment, the following action and effect can be further obtained.
(1) Since the phase difference is adjusted based on the dynamically detected phase difference instead of the phase difference determined at the time of design, it is possible to deal with the phase difference caused by the external environment such as the manufacturing process, temperature, and voltage. , A higher performance image pickup device can be provided.

(第5の実施の形態)
以下、第4の実施の形態に係る撮像素子との相違点について説明する。
(Fifth Embodiment)
Hereinafter, the differences from the image pickup device according to the fourth embodiment will be described.

図13は、撮像素子の構成を模式的に示す平面図である。図10との相違点は、第1ダミー負荷38および第2ダミー負荷39が存在しない点、一部の中継バッファ34が第1多段中継バッファ94および第2多段中継バッファ95に置き換えられている点である。 FIG. 13 is a plan view schematically showing the configuration of the image pickup device. The difference from FIG. 10 is that the first dummy load 38 and the second dummy load 39 do not exist, and a part of the relay buffer 34 is replaced with the first multi-stage relay buffer 94 and the second multi-stage relay buffer 95. Is.

最も左端の画素ブロック32(最もデータ転送制御部40に近い画素ブロック)を除いて、画素ブロック32ごとに、行選択信号線51に接続される第1多段中継バッファ94と、アンプ信号線52に接続される第2多段中継バッファ95とが設けられる。すなわち、第1多段中継バッファ94は、1つの画素ブロック32ごとにMa個設けられ、第2多段中継バッファ95は、1つの画素ブロック32ごとに1個設けられる。ただし、最も左端の画素ブロック32(最もデータ転送制御部40に近い画素ブロック)には、第1多段中継バッファ94でも第2多段中継バッファ95でもなく、中継バッファ34が設けられている。 Except for the leftmost pixel block 32 (the pixel block closest to the data transfer control unit 40), each pixel block 32 is connected to the first multi-stage relay buffer 94 connected to the row selection signal line 51 and the amplifier signal line 52. A second multi-stage relay buffer 95 to be connected is provided. That is, Ma first multi-stage relay buffers 94 are provided for each pixel block 32, and one second multi-stage relay buffer 95 is provided for each pixel block 32. However, the leftmost pixel block 32 (the pixel block closest to the data transfer control unit 40) is provided with a relay buffer 34, not a first multi-stage relay buffer 94 or a second multi-stage relay buffer 95.

行遅延信号出力部81は、行遅延信号線57を介して、1行の画素ブロック32が有する全ての第1多段中継バッファ94と接続される。アンプ遅延信号出力部82は、アンプ遅延信号線58を介して、1行の画素ブロック32が有する全ての第2多段中継バッファ95と接続される。 The row delay signal output unit 81 is connected to all the first multi-stage relay buffers 94 included in the pixel block 32 of one row via the row delay signal line 57. The amplifier delay signal output unit 82 is connected to all the second multi-stage relay buffers 95 of the pixel block 32 in one line via the amplifier delay signal line 58.

図14(a)は、第1多段中継バッファ94の構成を模式的に示す回路図である。第1多段中継バッファ94は、バッファ94a、バッファ94b、バッファ94c、およびバッファ94dを含む。バッファ94a、バッファ94b、バッファ94c、およびバッファ94dは、それぞれトランジスタ98a、トランジスタ98b、トランジスタ98c、およびトランジスタ98dを介して、行選択信号線51に接続される。 FIG. 14A is a circuit diagram schematically showing the configuration of the first multi-stage relay buffer 94. The first multi-stage relay buffer 94 includes a buffer 94a, a buffer 94b, a buffer 94c, and a buffer 94d. The buffer 94a, the buffer 94b, the buffer 94c, and the buffer 94d are connected to the row selection signal line 51 via the transistor 98a, the transistor 98b, the transistor 98c, and the transistor 98d, respectively.

行遅延信号線57は、4つの信号線を含む。これら4つの信号線は、それぞれトランジスタ98a、トランジスタ98b、トランジスタ98c、およびトランジスタ98dに接続される。これら4つの信号線を流れる信号により、トランジスタ98a、トランジスタ98b、トランジスタ98c、およびトランジスタ98dが個別にオンオフされる。トランジスタ98a、トランジスタ98b、トランジスタ98c、およびトランジスタ98dのオンオフにより、バッファ94a、バッファ94b、バッファ94c、およびバッファ94dは、行選択信号線51に接続されたり、行選択信号線51から切り離されたりする。 The line delay signal line 57 includes four signal lines. These four signal lines are connected to the transistor 98a, the transistor 98b, the transistor 98c, and the transistor 98d, respectively. The signals flowing through these four signal lines individually turn on and off the transistor 98a, the transistor 98b, the transistor 98c, and the transistor 98d. By turning on / off the transistor 98a, the transistor 98b, the transistor 98c, and the transistor 98d, the buffer 94a, the buffer 94b, the buffer 94c, and the buffer 94d are connected to the row selection signal line 51 or disconnected from the row selection signal line 51. ..

図14(b)は、第2多段中継バッファ95の構成を模式的に示す回路図である。第2多段中継バッファ95は、バッファ95a、バッファ95b、バッファ95c、およびバッファ95dを含む。バッファ95a、バッファ95b、バッファ95c、およびバッファ95dは、それぞれトランジスタ99a、トランジスタ99b、トランジスタ99c、およびトランジスタ99dを介して、アンプ信号線52に接続される。 FIG. 14B is a circuit diagram schematically showing the configuration of the second multi-stage relay buffer 95. The second multi-stage relay buffer 95 includes a buffer 95a, a buffer 95b, a buffer 95c, and a buffer 95d. The buffer 95a, the buffer 95b, the buffer 95c, and the buffer 95d are connected to the amplifier signal line 52 via the transistor 99a, the transistor 99b, the transistor 99c, and the transistor 99d, respectively.

アンプ遅延信号線58は、4つの信号線を含む。これら4つの信号線は、それぞれトランジスタ99a、トランジスタ99b、トランジスタ99c、およびトランジスタ99dに接続される。これら4つの信号線を流れる信号により、トランジスタ99a、トランジスタ99b、トランジスタ99c、およびトランジスタ99dが個別にオンオフされる。トランジスタ99a、トランジスタ99b、トランジスタ99c、およびトランジスタ99dのオンオフにより、バッファ95a、バッファ95b、バッファ95c、およびバッファ95dは、アンプ信号線52に接続されたり、アンプ信号線52から切り離されたりする。 The amplifier delay signal line 58 includes four signal lines. These four signal lines are connected to the transistor 99a, the transistor 99b, the transistor 99c, and the transistor 99d, respectively. The signals flowing through these four signal lines individually turn on and off the transistor 99a, the transistor 99b, the transistor 99c, and the transistor 99d. By turning on / off the transistor 99a, the transistor 99b, the transistor 99c, and the transistor 99d, the buffer 95a, the buffer 95b, the buffer 95c, and the buffer 95d are connected to the amplifier signal line 52 or disconnected from the amplifier signal line 52.

第4の実施の形態では、図11に示したように、複数のダミー負荷を信号線に接続したり信号線から切り離したりすることで、信号線ごとのインピーダンスを動的に調節することにより、信号線ごとの信号の位相差(ズレ)を動的に調節していた。これに対して、本実施の形態では、複数のバッファを信号線に接続したり信号線から切り離したりすることで、信号線ごとの信号の遅延を動的に調節することにより、信号線ごとの信号の位相差を動的に調節する。 In the fourth embodiment, as shown in FIG. 11, by connecting a plurality of dummy loads to the signal line or disconnecting from the signal line, the impedance of each signal line is dynamically adjusted. The phase difference (deviation) of the signal for each signal line was dynamically adjusted. On the other hand, in the present embodiment, by connecting a plurality of buffers to the signal line or disconnecting from the signal line, the delay of the signal for each signal line is dynamically adjusted, so that each signal line can be used. Dynamically adjust the phase difference of the signal.

なお、第1多段中継バッファ94に含まれるバッファの数は4つより多くても少なくてもよい。第2多段中継バッファ95についても同様である。 The number of buffers included in the first multi-stage relay buffer 94 may be more or less than four. The same applies to the second multi-stage relay buffer 95.

以上で説明した第5の実施の形態は、第4の実施の形態と同様の作用効果を奏する。 The fifth embodiment described above has the same effect as that of the fourth embodiment.

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)
上述した各実施の形態では、ダミー負荷をMOSトランジスタにより構成していたが、ダミー負荷はこれ以外の回路素子により構成することも可能である。例えばMIM(Metal-Insulator-Metal)やMOM(Metal-Oxide-Metal)による容量をダミー負荷として用いることができる。
The following modifications are also within the scope of the present invention, and one or more of the modifications can be combined with the above-described embodiment.
(Modification 1)
In each of the above-described embodiments, the dummy load is configured by the MOS transistor, but the dummy load can also be configured by other circuit elements. For example, a capacitance by MIM (Metal-Insulator-Metal) or MOM (Metal-Oxide-Metal) can be used as a dummy load.

(変形例2)
画素ブロック32ごとに、グローバル配線とローカル配線とを分離してもよい。すなわち、水平方向の信号線に各々の画素部30を直接接続するのではなく、バッファ等を介して画素ブロック32内の画素部30を並列に接続してもよい。
(Modification 2)
The global wiring and the local wiring may be separated for each pixel block 32. That is, instead of directly connecting each pixel unit 30 to the signal line in the horizontal direction, the pixel unit 30 in the pixel block 32 may be connected in parallel via a buffer or the like.

(変形例3)
撮像素子3に含まれる種々のトランジスタと配線とを接続するコンタクトの数を増減させてもよい。コンタクトの数を増減させることにより、信号線のインピーダンスを調節することが可能である。
(Modification 3)
The number of contacts connecting various transistors and wirings included in the image sensor 3 may be increased or decreased. It is possible to adjust the impedance of the signal line by increasing or decreasing the number of contacts.

(変形例4)
1つの信号線を、複数の配線層により構成してもよい。複数の配線層にそれぞれ形成した信号線を束ねて1つの信号線とすることで、配線幅を増やした場合と同様に、信号線のインピーダンスを低下させることができる。
(Modification example 4)
One signal line may be composed of a plurality of wiring layers. By bundling the signal lines formed in each of the plurality of wiring layers into one signal line, the impedance of the signal line can be lowered as in the case of increasing the wiring width.

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。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other aspects considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.

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192213号(2017年9月29日出願)
The disclosure content of the following priority basic application is incorporated here as a quotation.
Japanese Patent Application No. 1922313 (filed on September 29, 2017)

1…撮像装置、2…撮像光学系、3…撮像素子、30…画素部、31…フォトダイオード、32…画素ブロック、33…画素ブロック列、34…中継バッファ、35…アンプ回路、38…記憶部、40…データ転送制御部、41…行選択制御部、42…アンプ制御部、51…行選択信号線、52…アンプ信号線、54…出力信号線 1 ... Image pickup device, 2 ... Image pickup optical system, 3 ... Image sensor, 30 ... Pixel part, 31 ... Photodiode, 32 ... Pixel block, 33 ... Pixel block sequence, 34 ... Relay buffer, 35 ... Amplifier circuit, 38 ... Storage Unit, 40 ... Data transfer control unit, 41 ... Line selection control unit, 42 ... Amplifier control unit, 51 ... Line selection signal line, 52 ... Amplifier signal line, 54 ... Output signal line

Claims (19)

光を電荷に変換する光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、行方向および前記行方向と異なる列方向に複数設けられる出力部と、
複数の前記出力部が接続された第1信号線に、複数の前記出力部から信号を出力させる第1信号を出力し、前記列方向に設けられる第1制御部と、
前記出力部から出力される信号を読み出す読出部と、
複数の前記読出部が接続された第2信号線に、複数の前記読出部に信号を読み出させる第2信号を出力し、前記列方向に設けられる第2制御部と、
前記第1信号と前記第2信号とのズレを調節する調節部と、
を備える撮像素子。
Outputs a signal based on the electric charge generated by the photoelectric conversion unit that converts light into electric charge, and a plurality of output units provided in the row direction and a column direction different from the row direction.
A first control unit provided in the column direction , which outputs a first signal for outputting signals from the plurality of output units to a first signal line to which the plurality of output units are connected,
A reading unit that reads out the signal output from the output unit, and a reading unit.
A second control unit provided in the column direction , which outputs a second signal for causing the plurality of reading units to read a signal, to a second signal line to which the plurality of reading units are connected.
An adjusting unit that adjusts the deviation between the first signal and the second signal,
An image sensor comprising.
光を電荷に変換する光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、行方向および前記行方向と異なる列方向に複数設けられる出力部と、
複数の前記出力部が接続された第1信号線に、複数の前記出力部から信号を出力させる第1信号を出力し、前記列方向に設けられる第1制御部と、
前記出力部から出力される信号を増幅する増幅部と、
複数の前記増幅部が接続された第2信号線に、複数の前記増幅部に信号を増幅させる第2信号を出力し、前記列方向に設けられる第2制御部と、
前記第1信号と前記第2信号とのズレを調節する調節部と、
を備える撮像素子。
Outputs a signal based on the electric charge generated by the photoelectric conversion unit that converts light into electric charge, and a plurality of output units provided in the row direction and a column direction different from the row direction.
A first control unit provided in the column direction , which outputs a first signal for outputting signals from the plurality of output units to a first signal line to which the plurality of output units are connected,
An amplification unit that amplifies the signal output from the output unit, and
A second control unit provided in the column direction , which outputs a second signal for amplifying a signal to the plurality of amplification units, to a second signal line to which the plurality of amplification units are connected.
An adjusting unit that adjusts the deviation between the first signal and the second signal,
An image sensor comprising.
請求項2に記載の撮像素子において、
前記増幅部は、前記列方向において、複数の前記出力部の間に設けられる撮像素子。
In the image pickup device according to claim 2,
The amplification unit is an image pickup device provided between a plurality of output units in the column direction .
請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記調節部は、複数の前記出力部の間に配置される撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 3.
The adjustment unit is an image pickup device arranged between the plurality of output units.
請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記ズレを検出する検出部を備え、
前記調節部は、前記検出部により検出された前記ズレを調節する撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 4.
It is equipped with a detection unit that detects the deviation.
The adjusting unit is an image pickup device that adjusts the deviation detected by the detecting unit.
請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記調節部は、前記ズレが小さくなるよう調節する撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 5.
The adjusting unit is an image pickup device that adjusts the deviation so as to be small.
請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記調節部は、前記第1信号線および前記第2信号線のインピーダンスを調節することにより、前記ズレを調節する撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 6.
The adjusting unit is an image pickup device that adjusts the deviation by adjusting the impedances of the first signal line and the second signal line.
請求項1から7のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記調節部は、前記第1信号線および前記第2信号線のインピーダンスの差を小さくすることにより、前記ズレを小さくする撮像素子。
In the image pickup device according to any one of claims 1 to 7.
The adjusting unit is an image pickup device that reduces the deviation by reducing the difference in impedance between the first signal line and the second signal line.
請求項1から8のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記調節部は、前記第1信号線および前記第2信号線に接続された負荷である撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 8.
The adjusting unit is an image pickup device which is a load connected to the first signal line and the second signal line.
請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記調節部は、前記第1信号および前記第2信号の一方の遅れに基づいて、他方を調節することにより、前記ズレを調節する撮像素子。
In the image pickup device according to any one of claims 1 to 6.
The adjusting unit is an image pickup device that adjusts the deviation by adjusting the other based on the delay of one of the first signal and the second signal.
請求項10に記載の撮像素子において、
前記調節部は、前記第1信号および前記第2信号のうち遅れている一方に他方を合わせることにより、前記ズレを調節する撮像素子。
In the image pickup device according to claim 10,
The adjusting unit is an image pickup device that adjusts the deviation by matching one of the first signal and the second signal, which is delayed, with the other.
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、
前記調節部は、前記第1信号および前記第2信号を中継するバッファである撮像素子。
In the image pickup device according to any one of claims 1 to 11.
The adjusting unit is an image pickup device that is a buffer that relays the first signal and the second signal.
請求項1から12のいずれか1項に記載の撮像素子において、
複数の前記調節部を備え、
複数の前記調節部は、複数の前記出力部の間にそれぞれ配置される撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 12.
Equipped with a plurality of the above-mentioned adjustment units
The plurality of adjustment units are image pickup devices arranged between the plurality of output units.
請求項1から13のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を記憶する記憶部を備え、
前記出力部は、前記記憶部に記憶された信号を出力する撮像素子。
In the image pickup device according to any one of claims 1 to 13.
A storage unit for storing a signal based on the electric charge generated by the photoelectric conversion unit is provided.
The output unit is an image pickup device that outputs a signal stored in the storage unit.
請求項1から14のいずれか1項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、前記行方向に設けられる撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 14.
The first signal line and the second signal line are image pickup devices provided in the row direction .
請求項1から15のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1制御部と前記第2制御部とは、前記列方向に複数設けられる撮像素子。
The image pickup device according to any one of claims 1 to 15.
The first control unit and the second control unit are a plurality of image pickup elements provided in the column direction .
請求項16に記載の撮像素子において、
前記第2制御部は、複数の前記第1制御部の間に設けられる撮像素子。
In the image pickup device according to claim 16,
The second control unit is an image pickup device provided between the plurality of first control units.
請求項16または17に記載の撮像素子において、
複数の前記第1制御部と複数の前記第2制御部とを有する制御部を備える撮像素子。
In the image pickup device according to claim 16 or 17.
An image pickup device including a control unit having a plurality of the first control units and a plurality of the second control units.
請求項1から請求項18までのいずれか一項に記載の撮像素子を備える撮像装置。 An image pickup apparatus comprising the image pickup device according to any one of claims 1 to 18.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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FR3102885B1 (en) * 2019-10-31 2022-03-18 Trixell Photosensitive sensor with joined elementary sensors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5359611B2 (en) * 2009-06-29 2013-12-04 ソニー株式会社 Solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, and electronic apparatus
WO2016009832A1 (en) * 2014-07-14 2016-01-21 ソニー株式会社 Comparator, ad converter, solid-state image pickup device, electronic apparatus, and method for controlling comparator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014017771A (en) 2012-07-11 2014-01-30 Canon Inc Photoelectric conversion device and imaging system
JP2014120858A (en) 2012-12-14 2014-06-30 Canon Inc Solid-state imaging device
JP2015070591A (en) 2013-10-01 2015-04-13 オリンパス株式会社 Imaging device

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