以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。
The invention will now be described through its exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
図１には、本発明の第１実施形態の撮像装置１０および撮像システム３０の構成が示されている。撮像システム３０は、撮像装置１０および演算部２０を含みうる。撮像装置１０は、画像を撮像する他、温度を示す温度信号および該温度信号を補正するための参照信号を出力するように構成されうる。演算部２０は、該温度信号を該参照信号に基づいて補正することによって、補正された温度を求めるように構成されうる。
FIG. 1 shows the configurations of an imaging device 10 and an imaging system 30 according to the first embodiment of the present invention. The imaging system 30 can include the imaging device 10 and the computing section 20 . The imaging device 10 can be configured to output a temperature signal indicating temperature and a reference signal for correcting the temperature signal, in addition to capturing an image. The computing unit 20 may be configured to obtain a corrected temperature by correcting the temperature signal based on the reference signal.
撮像装置１０は、温度信号および参照信号をアナログ信号の形式で出力してもよいし、デジタル信号の形式で出力してもよいが、以下では、撮像装置１０が温度信号および参照信号をデジタル信号の形式で出力する例を説明する。なお、第１実施形態において、撮像装置および撮像システムという用語が相互に区別して使用されているが、これらは演算部の有無に注目した便宜的な表現に過ぎず、第１実施形態における撮像システム３０を撮像装置と呼ぶこともできる。
The imaging device 10 may output the temperature signal and the reference signal in the form of an analog signal or in the form of a digital signal. An example of outputting in the format of . In the first embodiment, the terms imaging device and imaging system are used to distinguish each other. 30 can also be called an imaging device.
撮像装置１０は、画素アレイ１０１、垂直選択回路１０２、複数の列回路１０３、センサ回路１２３ａ、１２３ｂ、水平選択回路１０４、信号処理回路１０５、温度センサ１０６、参照波発生回路３１２およびカウンタ３１４を備えうる。その他、撮像装置１０は、タイミングジェネレータ１０９を備えうる。後述されるように、タイミングジェネレータ１０９は、タイミングを制御するための各種の信号を発生する。画素アレイ１０１、垂直選択回路１０２、列回路１０３、センサ回路１２３ａ、１２３ｂ、水平選択回路１０４、信号処理回路１０５、温度センサ１０６、参照波発生回路３１２、カウンタ３１４、タイミングジェネレータ１０９は、１つの基板ＳＵＢに配されうる。１つの基板ＳＵＢは、例えば、半導体ウエハからダイシングによって分離された半導体チップである。
The imaging device 10 includes a pixel array 101, a vertical selection circuit 102, a plurality of column circuits 103, sensor circuits 123a and 123b, a horizontal selection circuit 104, a signal processing circuit 105, a temperature sensor 106, a reference wave generation circuit 312 and a counter 314. sell. Additionally, the imaging device 10 may include a timing generator 109 . As will be described later, the timing generator 109 generates various signals for controlling timing. The pixel array 101, vertical selection circuit 102, column circuit 103, sensor circuits 123a and 123b, horizontal selection circuit 104, signal processing circuit 105, temperature sensor 106, reference wave generation circuit 312, counter 314, and timing generator 109 are integrated into one substrate. SUB. One substrate SUB is, for example, a semiconductor chip separated from a semiconductor wafer by dicing.
画素アレイ１０１は、複数の行および複数の列を構成するように配列された複数の画素１００を有する。同一行に配された画素１００は、共通の制御線ＣＬを介して垂直選択回路１０２から供給される制御信号によって制御される。同一列に配された画素１００は、共通の信号線ＶＬに接続される。図示されてないが、信号線ＶＬは、電流源に接続されうる。各画素１００は、例えば、ノイズ信号Ｎおよび光信号Ｓを信号線ＶＬに出力する。各信号線ＶＬは、１つの列回路１０３に接続されうる。
The pixel array 101 has a plurality of pixels 100 arranged in rows and columns. The pixels 100 arranged in the same row are controlled by control signals supplied from the vertical selection circuit 102 via a common control line CL. Pixels 100 arranged in the same column are connected to a common signal line VL. Although not shown, the signal line VL can be connected to a current source. Each pixel 100 outputs, for example, a noise signal N and an optical signal S to a signal line VL. Each signal line VL can be connected to one column circuit 103 .
図１に示された例では、奇数列を構成する画素１００に接続された信号線ＶＬは、画素アレイ１０１の一方の側に配された列回路１０３に接続されている。また、偶数列を構成する画素１００に接続された信号線ＶＬは、画素アレイ１０１の他方の側に配置された列回路１０３に接続されている。しかし、これは一例に過ぎず、全ての信号線ＶＬが画素アレイ１０１の一方の側に配された列回路１０３に接続されてもよい。
In the example shown in FIG. 1, the signal lines VL connected to the pixels 100 forming the odd columns are connected to the column circuits 103 arranged on one side of the pixel array 101 . Also, the signal line VL connected to the pixels 100 forming the even columns is connected to the column circuit 103 arranged on the other side of the pixel array 101 . However, this is only an example, and all signal lines VL may be connected to the column circuits 103 arranged on one side of the pixel array 101 .
各列回路１０３は、画素１００から出力されたノイズ信号および光信号のアナログ信号をそれぞれデジタル形式のノイズ信号およびアナログ信号に変換する。複数の列回路１０３のそれぞれからノイズ信号および光信号の組が出力される。水平選択回路１０４は、複数の組から１つの組を順に選択して、選択された組のノイズ信号および光信号を信号処理回路１０５に供給する。
Each column circuit 103 converts analog signals of the noise signal and the optical signal output from the pixel 100 into digital noise signals and analog signals, respectively. A set of noise signal and optical signal is output from each of the plurality of column circuits 103 . The horizontal selection circuit 104 sequentially selects one set from a plurality of sets and supplies the selected set of noise signal and optical signal to the signal processing circuit 105 .
温度センサ１０６は、後述の温度検出素子に第１電流値の電流を流したときの温度信号および参照信号を出力し、また、温度検出素子に第２電流値の電流を流したときの温度信号および参照信号を出力するように構成されうる。センサ回路１２３ａは、温度信号をデジタル形式の温度信号に変換する。センサ回路１２３ｂは、参照信号をデジタル形式の参照信号に変換する。センサ回路１２３ａおよびセンサ回路１２３ｂは、列回路１０３と同様の構成を有しうる。
The temperature sensor 106 outputs a temperature signal and a reference signal when a current of a first current value is passed through a temperature detection element, which will be described later, and a temperature signal when a current of a second current value is passed through the temperature detection element. and a reference signal. The sensor circuit 123a converts the temperature signal into a digital temperature signal. The sensor circuit 123b converts the reference signal into a digital reference signal. Sensor circuit 123a and sensor circuit 123b can have a configuration similar to that of column circuit 103 .
信号処理回路１０５は、デジタル形式のノイズ信号および光信号の差分を演算することによって画素信号を生成するように構成されうる。また、信号処理回路１０５は、デジタル形式の温度信号をデジタル形式の参照信号に基づいて補正することによって、補正された温度を求めるように構成されうる。図１に示された例では、温度センサ１０６がセンサ回路１２３ａ、１２３ｂを介して１つの水平選択回路１０４に接続されるとともに他のセンサ回路１２３ａ、１２３ｂを介して他の水平選択回路１０４に接続されている。しかし、これは一例に過ぎず、温度センサ１０６は、センサ回路１２３ａ、１２３ｂを介して１つの水平選択回路１０４にのみ接続されてもよい。
The signal processing circuitry 105 may be configured to generate the pixel signal by computing the difference between the noise signal and the light signal in digital form. The signal processing circuitry 105 may also be configured to determine a corrected temperature by correcting the digital temperature signal based on the digital reference signal. In the example shown in FIG. 1, the temperature sensor 106 is connected to one horizontal selection circuit 104 via sensor circuits 123a, 123b and to another horizontal selection circuit 104 via other sensor circuits 123a, 123b. It is However, this is only an example, and the temperature sensor 106 may be connected to only one horizontal selection circuit 104 via the sensor circuits 123a, 123b.
図１に示された例では、画素アレイ１０１は、列回路１０３に接続されていない画素１００を有するが、これは一例に過ぎず、全ての画素１００がいずれの列回路１０３に接続された構成が採用されてよい。また、列回路１０３に接続されていない画素１００は、不図示の電流源に接続されてもよい。
In the example shown in FIG. 1, the pixel array 101 has pixels 100 that are not connected to any column circuit 103, but this is only an example, and all pixels 100 are connected to any column circuit 103. may be adopted. Also, the pixels 100 not connected to the column circuit 103 may be connected to a current source (not shown).
図２には、画素１００の構成例が示されている。制御信号Ｐ＿ＲＥＳ、Ｐ＿ＴＸ１、Ｐ＿ＴＸ２、Ｐ＿ＳＥＬは、前述の制御線ＣＬを介して画素１００に供給される制御信号である。図２に示された１つの画素１００は、２つの光電変換素子２０１－１、２０１－２を有する。また、１つの画素１００は、図示されていないいが、２つの光電変換素子２０１－１、２０１－２によって共有される１つのマイクロレンズを有しうる。２つの光電変換素子２０１－１、２０１－２は、例えば、フォトダイオードでありうる。
FIG. 2 shows a configuration example of the pixel 100. As shown in FIG. The control signals P_RES, P_TX1, P_TX2, and P_SEL are control signals supplied to the pixels 100 via the aforementioned control lines CL. One pixel 100 shown in FIG. 2 has two photoelectric conversion elements 201-1 and 201-2. Also, one pixel 100 can have one microlens shared by two photoelectric conversion elements 201-1 and 201-2, although not shown. The two photoelectric conversion elements 201-1 and 201-2 can be photodiodes, for example.
画素１００は、電荷電圧変換部２０３（フローティングディフュージョン）および転送ＭＯＳトランジスタ２０２－１、２０２－２を有しうる。転送ＭＯＳトランジスタ２０２－１は、転送制御信号Ｐ＿ＴＸ１が活性化されることによって光電変換素子２０１－１の電荷を電荷電圧変換部２０３に転送する。転送ＭＯＳトランジスタ２０２－２は、転送制御信号Ｐ＿ＴＸ２が活性化されることによって光電変換素子２０１－２の電荷を電荷電圧変換部２０３に転送する。電荷電圧変換部２０３は、容量で構成され、電荷（電荷量）を電圧に変換する。
The pixel 100 can have a charge-voltage converter 203 (floating diffusion) and transfer MOS transistors 202-1 and 202-2. The transfer MOS transistor 202-1 transfers the charge of the photoelectric conversion element 201-1 to the charge-voltage converter 203 when the transfer control signal P_TX1 is activated. The transfer MOS transistor 202-2 transfers the charge of the photoelectric conversion element 201-2 to the charge-voltage converter 203 when the transfer control signal P_TX2 is activated. The charge-voltage conversion unit 203 is composed of a capacitor, and converts charge (amount of charge) into voltage.
画素１００は、その他、リセットＭＯＳトランジスタ２０４、増幅ＭＯＳトランジスタ２０５および選択ＭＯＳトランジスタ２０６を有しうる。リセットＭＯＳトランジスタ２０４は、リセット制御信号Ｐ＿ＲＥＳが活性化されることによって、電荷電圧変換部２０３をリセット電圧にリセットする。増幅ＭＯＳトランジスタ２０５は、信号線ＶＬに接続された不図示の電流源とともにソースフォロア回路を構成し、電荷電圧変換部２０３の電圧に応じた信号を信号線ＶＬに出力する。換言すると、電荷電圧変換部２０３に転送された電荷（電荷量）に応じた信号が信号線ＶＬに出力される。選択ＭＯＳトランジスタ２０６は、選択制御信号Ｐ＿ＳＥＬが活性化されることによって、増幅ＭＯＳトランジスタ２０５と信号線ＶＬとを接続する。選択制御信号Ｐ＿ＳＥＬが活性化されることは、選択制御信号Ｐ＿ＳＥＬが供給される行の画素１００が選択されることを意味する。
The pixel 100 can also have a reset MOS transistor 204 , an amplification MOS transistor 205 and a selection MOS transistor 206 . The reset MOS transistor 204 resets the charge-voltage converter 203 to a reset voltage when the reset control signal P_RES is activated. The amplification MOS transistor 205 constitutes a source follower circuit together with a current source (not shown) connected to the signal line VL, and outputs a signal corresponding to the voltage of the charge-voltage converter 203 to the signal line VL. In other words, a signal corresponding to the charge (amount of charge) transferred to the charge-voltage converter 203 is output to the signal line VL. The selection MOS transistor 206 connects the amplification MOS transistor 205 and the signal line VL by activating the selection control signal P_SEL. Activation of the selection control signal P_SEL means that the pixels 100 in the row to which the selection control signal P_SEL is supplied are selected.
画素１００の構成は、上記の例に限定されるものではない。例えば、１つの画素１００が１つの光電変換素子、１つの電荷電圧変換部、１つのリセットＭＯＳトランジスタ、１つの転送ＭＯＳトランジスタ、１つの増幅トランジスタおよび１つの選択ＭＯＳトランジスタで構成されてもよい。また、電荷電圧変換部２０３のリセット電圧を制御することによって画素１００を選択する方式においては、選択ＭＯＳトランジスタ２０６は不要である。
The configuration of the pixel 100 is not limited to the above example. For example, one pixel 100 may be composed of one photoelectric conversion element, one charge-voltage converter, one reset MOS transistor, one transfer MOS transistor, one amplification transistor, and one selection MOS transistor. Further, in the method of selecting the pixel 100 by controlling the reset voltage of the charge-voltage converter 203, the selection MOS transistor 206 is unnecessary.
上記の例では、撮像装置１０がＭＯＳイメージセンサの形式で構成されているが、撮像装置１０は、ＣＣＤイメージセンサ等のような他の形式で構成されてもよい。
In the above example, the imaging device 10 is configured in the form of a MOS image sensor, but the imaging device 10 may be configured in other formats such as a CCD image sensor.
図３には、図１に示される撮像装置１０の一部を具体化した例が示されている。温度センサ１０６は、温度信号生成部４１１および参照信号生成部４１２を含む。温度信号生成部４１１および参照信号生成部４１２は、基板ＳＵＢにおける互いに異なる領域に配されうる。温度信号生成部４１１は、温度を示す温度信号を生成する。参照信号生成部４１２は、温度信号を補正するための参照信号を生成する。温度信号生成部４１１が生成する温度信号は、センサ回路１２３ａに供給され、参照信号生成部４１２が生成する参照信号は、センサ回路１２３ｂに供給される。温度信号生成部４１１およびセンサ回路１２３ａは、温度信号を出力する温度信号出力部４２１を構成し、参照信号生成部４１２およびセンサ回路１２３ｂは、参照信号を出力する参照信号出力部４２２を構成する。画素１００に接続された信号線ＶＬは、列回路１０３に接続される。
FIG. 3 shows an example in which part of the imaging device 10 shown in FIG. 1 is embodied. Temperature sensor 106 includes temperature signal generator 411 and reference signal generator 412 . The temperature signal generator 411 and the reference signal generator 412 can be arranged in different regions on the substrate SUB. The temperature signal generator 411 generates a temperature signal indicating temperature. The reference signal generator 412 generates a reference signal for correcting the temperature signal. The temperature signal generated by the temperature signal generator 411 is supplied to the sensor circuit 123a, and the reference signal generated by the reference signal generator 412 is supplied to the sensor circuit 123b. The temperature signal generation section 411 and the sensor circuit 123a constitute a temperature signal output section 421 that outputs a temperature signal, and the reference signal generation section 412 and the sensor circuit 123b constitute a reference signal output section 422 that outputs a reference signal. A signal line VL connected to the pixel 100 is connected to the column circuit 103 .
半導体ウエハから複数の撮像装置１０が製造される場合、温度信号を生成し出力する経路中の回路又は該経路中の回路に対して信号を供給する回路の特性は、撮像装置１０ごとに異なりうる。これは、半導体ウエハごとに製造時に発生する誤差が異なりうるからであり、又は、同一ウエハにおいても製造される素子の場所が離れていると、製造時に発生する誤差が異なりうるからである。該回路は、例えば、温度信号出力部４２１、センサ回路１２３ａ、参照波発生回路３１２、カウンタ３１４等である。
When a plurality of imaging devices 10 are manufactured from a semiconductor wafer, the characteristics of the circuit in the path that generates and outputs the temperature signal or the circuit that supplies the signal to the circuit in the path may differ for each imaging device 10. . This is because the errors that occur during manufacturing may differ for each semiconductor wafer, or if the devices manufactured on the same wafer are separated from each other, the errors that occur during manufacturing may differ. The circuits are, for example, the temperature signal output section 421, the sensor circuit 123a, the reference wave generation circuit 312, the counter 314, and the like.
第１実施形態では、温度信号出力部４２１が出力する温度信号を補正するための参照信号を出力する参照信号出力部４２２が、温度信号出力部４２１と同一の基板ＳＵＢに配されている。参照信号出力部４２２から出力される参照信号の温度依存性は、温度信号出力部４２１から出力される温度信号の温度依存性より小さい。同一の基板ＳＵＢに配された温度信号出力部４２１および参照信号出力部４２２は、同一の製造誤差（例えば、パターンの線幅誤差）を有しうる。したがって、参照信号出力部４２２は、温度信号出力部４２１から出力される温度信号の誤差の要因となる素子と相互性を有する素子を有する。そこで、温度信号出力部４２１から出力される温度信号は、参照信号出力部４２２から出力される参照信号に基づいて補正することができる。これによって、誤差が低減、または除去された温度（補正された温度）を得ることができる。
In the first embodiment, the reference signal output section 422 that outputs a reference signal for correcting the temperature signal output by the temperature signal output section 421 is arranged on the same substrate SUB as the temperature signal output section 421 . The temperature dependence of the reference signal output from the reference signal output section 422 is smaller than the temperature dependence of the temperature signal output from the temperature signal output section 421 . The temperature signal output section 421 and the reference signal output section 422 arranged on the same substrate SUB may have the same manufacturing error (for example, pattern line width error). Therefore, the reference signal output section 422 has an element having reciprocity with an element that causes an error in the temperature signal output from the temperature signal output section 421 . Therefore, the temperature signal output from the temperature signal output section 421 can be corrected based on the reference signal output from the reference signal output section 422 . This makes it possible to obtain a temperature with reduced or eliminated error (corrected temperature).
温度信号生成部４１１から出力される第１温度信号（アナログ温度信号）は、センサ回路１２３ａに供給される。センサ回路１２３ａは、温度信号生成部４１１から供給された第１温度信号をＡＤ変換し、第１温度信号に対応するデジタル信号を温度信号（デジタル温度信号）として出力する。ここで、温度信号生成部４１１から出力される温度信号を第１温度信号と表記したが、これは温度信号出力部４２１（センサ回路１２３ａ）から出力される温度信号（デジタル温度信号）と区別するための便宜的な表現である。温度信号生成部４１１から出力される信号も、温度信号出力部４２１（センサ回路１２３ａ）から出力される信号も、温度信号である。
The first temperature signal (analog temperature signal) output from the temperature signal generator 411 is supplied to the sensor circuit 123a. The sensor circuit 123a AD-converts the first temperature signal supplied from the temperature signal generator 411, and outputs a digital signal corresponding to the first temperature signal as a temperature signal (digital temperature signal). Here, the temperature signal output from the temperature signal generation unit 411 is referred to as the first temperature signal, but this is distinguished from the temperature signal (digital temperature signal) output from the temperature signal output unit 421 (sensor circuit 123a). It is a convenient expression for Both the signal output from the temperature signal generator 411 and the signal output from the temperature signal output unit 421 (sensor circuit 123a) are temperature signals.
センサ回路１２３ａは、温度信号生成部４１１から出力される第１温度信号を増幅する第１アンプ３５０ａを有しうるが、第１アンプ３５０ａはなくてもよい。センサ回路１２３ａは、第１アンプ３５０ａを介して温度信号生成部４１１から出力される第１温度信号をデジタル信号に変換してデジタル温度信号を生成する第１ＡＤ変換器３６０ａを有しうる。第１アンプ３５０ａは、例えば、ゲインが可変のアンプである。第１アンプ３５０ａがない場合には、温度信号生成部４１１から出力される温度信号は、第１ＡＤ変換器３６０ａに入力されうる。
The sensor circuit 123a may have a first amplifier 350a that amplifies the first temperature signal output from the temperature signal generator 411, but the first amplifier 350a may be omitted. The sensor circuit 123a may include a first AD converter 360a that converts the first temperature signal output from the temperature signal generator 411 through the first amplifier 350a into a digital signal to generate a digital temperature signal. The first amplifier 350a is, for example, an amplifier with variable gain. Without the first amplifier 350a, the temperature signal output from the temperature signal generator 411 can be input to the first AD converter 360a.
第１ＡＤ変換器３６０ａは、第１アンプ３５０ａから供給される増幅された第１温度信号（アナログ信号）と参照波発生回路３１２から供給される参照波Ｓｒｅｆとの比較を行う。そして、第１ＡＤ変換器３６０ａは、該比較を開始してから該比較の結果が反転するまでの時間を示すカウント値をデジタル信号として決定する。カウント値を提供するカウント値信号Ｓｃｎｔは、カウンタ３１４から供給される。カウンタ３１４は、比較の開始に応じてカウント動作（経時動作）を開始するようにタイミングジェネレータ１０９によって制御されうる。
The first AD converter 360 a compares the amplified first temperature signal (analog signal) supplied from the first amplifier 350 a with the reference wave Sref supplied from the reference wave generation circuit 312 . Then, the first AD converter 360a determines, as a digital signal, a count value indicating the time from the start of the comparison to the inversion of the result of the comparison. A count value signal Scnt, which provides a count value, is provided by counter 314 . The counter 314 can be controlled by the timing generator 109 to start a counting operation (time-lapse operation) in response to the start of the comparison.
第１ＡＤ変換器３６０ａは、例えば、比較器３１３ａおよび記憶部３１５ａを含む。比較器３１３ａは、第１アンプ３５０ａから供給される増幅された第１温度信号（アナログ信号）と参照波発生回路３１２から供給される参照波Ｓｒｅｆとの比較を行って、比較結果を示す比較結果信号ＣＲを出力する。比較結果信号ＣＲは、例えば、比較の結果が反転したときに所定期間にわたって活性化される信号でありうる。記憶部３１５ａは、比較結果信号ＣＲが活性化されたときのカウント値信号Ｓｃｎｔのカウント値を取り込んで保持する。このカウント値が、第１アンプ３５０ａから供給される増幅された第１温度信号（アナログ信号）に対応するデジタル温度信号の値である。
The first AD converter 360a includes, for example, a comparator 313a and a storage section 315a. The comparator 313a compares the amplified first temperature signal (analog signal) supplied from the first amplifier 350a with the reference wave Sref supplied from the reference wave generation circuit 312, and outputs a comparison result indicating the comparison result. It outputs a signal CR. The comparison result signal CR can be, for example, a signal that is activated for a predetermined period when the comparison result is inverted. The storage unit 315a takes in and holds the count value of the count value signal Scnt when the comparison result signal CR is activated. This count value is the value of the digital temperature signal corresponding to the amplified first temperature signal (analog signal) supplied from the first amplifier 350a.
参照信号生成部４１２から出力される第１参照信号（アナログ参照信号）は、センサ回路１２３ｂに供給される。センサ回路１２３ｂは、センサ回路１２３ａと同一の構成を有しうる。センサ回路１２３ｂは、参照信号生成部４１２から供給された第１参照信号をＡＤ変換して、第１参照信号に対応するデジタル信号を参照信号（デジタル参照信号）として出力する。ここで、参照信号生成部４１２から出力される参照信号を第２参照信号と表記したが、これは参照信号出力部４２２（センサ回路１２３ｂ）から出力される参照信号（デジタル参照信号）と区別するための便宜的な表現である。参照信号生成部４１２から出力される信号も、参照信号出力部４２２（センサ回路１２３ｂ）から出力される信号も、参照信号である。
The first reference signal (analog reference signal) output from the reference signal generator 412 is supplied to the sensor circuit 123b. The sensor circuit 123b can have the same configuration as the sensor circuit 123a. The sensor circuit 123b AD-converts the first reference signal supplied from the reference signal generator 412 and outputs a digital signal corresponding to the first reference signal as a reference signal (digital reference signal). Here, the reference signal output from the reference signal generation unit 412 is referred to as a second reference signal, which is distinguished from the reference signal (digital reference signal) output from the reference signal output unit 422 (sensor circuit 123b). It is a convenient expression for Both the signal output from the reference signal generator 412 and the signal output from the reference signal output unit 422 (sensor circuit 123b) are reference signals.
センサ回路１２３ｂは、参照信号生成部４１２から出力される第１参照信号を増幅する第２アンプ３５０ｂを有しうるが、第２アンプ３５０ｂはなくてもよい。センサ回路１２３ｂは、第２アンプ３５０ｂを介して参照信号生成部４１２から出力される第１参照信号をデジタル信号に変換してデジタル参照信号を生成する第２ＡＤ変換器３６０ｂを有しうる。第２アンプ３５０ｂは、例えば、ゲインが可変のアンプである。第２アンプ３５０ｂがない場合には、参照信号生成部４１２から出力される参照信号は、第２ＡＤ変換器３６０ｂに入力されうる。
The sensor circuit 123b can have a second amplifier 350b that amplifies the first reference signal output from the reference signal generator 412, but the second amplifier 350b may be omitted. The sensor circuit 123b can include a second AD converter 360b that converts the first reference signal output from the reference signal generator 412 through the second amplifier 350b into a digital signal to generate a digital reference signal. The second amplifier 350b is, for example, an amplifier with variable gain. In the absence of the second amplifier 350b, the reference signal output from the reference signal generator 412 can be input to the second AD converter 360b.
第２ＡＤ変換器３６０ｂは、第２アンプ３５０ｂから供給される増幅された第１参照信号（アナログ信号）と参照波発生回路３１２から供給される参照波Ｓｒｅｆとの比較を行う。そして、第２ＡＤ変換器３６０ｂは、該比較を開始してから該比較の結果が反転するまでの時間を示すカウント値をデジタル信号として決定する。カウント値を提供するカウント値信号Ｓｃｎｔは、カウンタ３１４から供給される。
The second AD converter 360 b compares the amplified first reference signal (analog signal) supplied from the second amplifier 350 b with the reference wave Sref supplied from the reference wave generating circuit 312 . Then, the second AD converter 360b determines, as a digital signal, a count value indicating the time from the start of the comparison to the inversion of the result of the comparison. A count value signal Scnt, which provides a count value, is provided by counter 314 .
このように、第１ＡＤ変換器３６０ａおよび第２ＡＤ変換器３６０ｂには、ＡＤ変換のために共通に使用される信号（共通信号）として、共通の参照波Ｓｒｅｆおよびカウント値信号Ｓｃｎｔが供給されうる。ここで、参照波Ｓｒｅｆおよびカウント値信号Ｓｃｎｔのうちの一方のみが第１ＡＤ変換器３６０ａ、第２ＡＤ変換器３６０ｂに対して共通の信号として供給され、他方は第１ＡＤ変換器３６０ａ、第２ＡＤ変換器３６０ｂのために個別に生成されてもよい。つまり、第１ＡＤ変換器３６０ａ、第２ＡＤ変換器３６０ｂには、参照波Ｓｒｅｆおよびカウント値信号Ｓｃｎｔのうちの少なくとも一方が共通の信号として供給されうる。更に、第１アンプ３５０ａおよび第２アンプ３５０ａに対しても、第１アンプ３５０ａおよび第２アンプ３５０ａをリセットするためのリセット信号Ｐ＿ＣＡＭＰ＿ＲＳＴが共通の信号としてタイミングジェネレータ１０９から供給されうる。図３に示された例では、参照波発生回路３１２およびカウンタ３１４は、共通信号を発生する信号生成部３２０を構成する。
Thus, the common reference wave Sref and the count value signal Scnt can be supplied to the first AD converter 360a and the second AD converter 360b as signals (common signals) commonly used for AD conversion. Here, only one of the reference wave Sref and the count value signal Scnt is supplied as a common signal to the first AD converter 360a and the second AD converter 360b, and the other is supplied to the first AD converter 360a and the second AD converter. 360b may be generated separately. That is, at least one of the reference wave Sref and the count value signal Scnt can be supplied as a common signal to the first AD converter 360a and the second AD converter 360b. Furthermore, the reset signal P_CAMP_RST for resetting the first amplifier 350a and the second amplifier 350a can also be supplied from the timing generator 109 as a common signal to the first amplifier 350a and the second amplifier 350a. In the example shown in FIG. 3, the reference wave generation circuit 312 and the counter 314 constitute a signal generator 320 that generates a common signal.
画素１００から信号線ＶＬを介して供給される信号を処理する列回路１０３は、センサ回路１２３ａ、１２３ｂと同一の構成を有しうる。列回路１０３は、選択された行の画素１００から信号線ＶＬに出力される信号を増幅する列アンプ３５０を有しうるが、列アンプ３５０はなくてもよい。列アンプ３５０は、例えば、ゲインが可変のアンプである。列回路１０３は、列アンプ３５０を介して画素１００から供給される信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器３６０を有しうる。列アンプ３５０がない場合には、画素１００から出力される信号は、ＡＤ変換器３６０に入力されうる。
A column circuit 103 that processes a signal supplied from the pixel 100 through the signal line VL can have the same configuration as the sensor circuits 123a and 123b. The column circuit 103 can have a column amplifier 350 that amplifies the signal output from the pixels 100 in the selected row to the signal line VL, but the column amplifier 350 may be omitted. The column amplifier 350 is, for example, an amplifier with variable gain. The column circuit 103 can have an AD converter 360 that converts signals supplied from the pixels 100 via the column amplifiers 350 into digital signals. Without the column amplifier 350 , the signal output from the pixel 100 can be input to the AD converter 360 .
水平選択回路１０４は、センサ回路１２３ａの記憶部３１５ａ、センサ回路１２３ｂの記憶部３１５ｂ、複数の列回路１０３のそれぞれの記憶部３１５から所定の順に読み出して信号処理回路１０５に供給するように構成されうる。水平選択回路１０４は、センサ回路１２３ａの記憶部３１５ａ、センサ回路１２３ｂの記憶部３１５ｂ、複数の列回路１０３のそれぞれの記憶部３１５のうちいずれを選択するかを決定するための走査回路を含みうる。また、水平選択回路１０４は、該走査回路によって制御される複数のスイッチで構成されうるマルチプレクサを含みうる。
The horizontal selection circuit 104 is configured to read data from the storage unit 315 a of the sensor circuit 123 a , the storage unit 315 b of the sensor circuit 123 b , and the storage units 315 of the plurality of column circuits 103 in a predetermined order and supply the read data to the signal processing circuit 105 . sell. The horizontal selection circuit 104 may include a scanning circuit for determining which one of the storage section 315a of the sensor circuit 123a, the storage section 315b of the sensor circuit 123b, and the storage section 315 of each of the plurality of column circuits 103 is selected. . Horizontal select circuit 104 may also include a multiplexer that may consist of a plurality of switches controlled by the scanning circuit.
信号処理回路１０５は、水平選択回路１０４から供給される信号を処理し、処理によって得られた信号を出力パッド３１６に出力する。出力パッド３１６は、基板ＳＵＢを封止するパッケージに設けられたピンに対してボンディングワイヤ等によって接続されうる
参照波発生回路３１２は、例えば、容量素子を含み、容量素子を充放電することによって参照波Ｓｒｅｆを発生しうる。容量素子の容量値は、製造工程に起因して、撮像装置１０間でばらつきうる。また、カウント値信号Ｓｃｎｔの遅延時間も、撮像装置１０間でばらつきうる。このように、撮像装置１０間で参照波Ｓｒｅｆおよび／またはカウント値信号Ｓｃｎｔがばらついた場合、同じ温度であっても、撮像装置１０間で温度信号がばらつきうる。換言すると、温度信号には、製造工程に起因する誤差が含まれうる。
The signal processing circuit 105 processes the signal supplied from the horizontal selection circuit 104 and outputs the processed signal to the output pad 316 . The output pad 316 can be connected by a bonding wire or the like to a pin provided on a package that seals the substrate SUB. A wave Sref can be generated. The capacitance value of the capacitive element may vary among imaging devices 10 due to the manufacturing process. Also, the delay time of the count value signal Scnt may vary among the imaging devices 10 . In this way, if the reference wave Sref and/or the count value signal Scnt varies among the imaging devices 10, the temperature signals may vary among the imaging devices 10 even if the temperature is the same. In other words, the temperature signal may contain errors due to the manufacturing process.
そこで、撮像装置１０は、温度信号を補正するための参照信号を出力する参照信号出力部４２２を有する。参照信号出力部４２２から出力される参照信号の温度依存性は、温度信号出力部４２１から出力される温度信号の温度依存性より小さい。したがって、この温度依存性の相違を利用して、参照信号を使って温度信号を補正し補正温度を求めることができる。
Therefore, the imaging device 10 has a reference signal output section 422 that outputs a reference signal for correcting the temperature signal. The temperature dependence of the reference signal output from the reference signal output section 422 is smaller than the temperature dependence of the temperature signal output from the temperature signal output section 421 . Therefore, by utilizing this difference in temperature dependence, the reference signal can be used to correct the temperature signal and obtain the corrected temperature.
補正の精度を向上させるために、温度信号を出力するセンサ回路１２３ａと参照信号を出力するセンサ回路１２３ｂとは、同一の構成を有することが好ましい。また、センサ回路１２３ａとセンサ回路１２３ｂには、共通の信号（参照波Ｓｒｅｆ、カウント値信号Ｓｃｎｔ）が供給されることが好ましい。これにより、センサ回路１２３ａ、１２３ｂにおける信号処理に誤差要因がある場合に、その誤差要因を互いに同じにすることができる。
In order to improve the accuracy of correction, it is preferable that the sensor circuit 123a that outputs the temperature signal and the sensor circuit 123b that outputs the reference signal have the same configuration. Moreover, it is preferable that a common signal (reference wave Sref, count value signal Scnt) is supplied to the sensor circuit 123a and the sensor circuit 123b. As a result, when there are error factors in signal processing in the sensor circuits 123a and 123b, the error factors can be made the same.
ここで、センサ回路１２３ａの変換ゲインをＧ１、センサ回路１２３ｂの変換ゲインをＧ２とする。この変換ゲインは、アンプ３５０ａ、３５０ｂの増幅ゲインＧａｍ、ＡＤ変換器３６０ａ、３６０ｂのＡＤ変換ゲインＧＡＤを含む。補正温度は、（１）式で与えられうる。Ｋは典型的には係数であるが、例えば、（温度信号生成部４１１の出力値の出力×Ｇ１）の関数であってもよい。
Here, the conversion gain of the sensor circuit 123a is assumed to be G1, and the conversion gain of the sensor circuit 123b is assumed to be G2. This conversion gain includes the amplification gain G am of the amplifiers 350a and 350b and the AD conversion gain G AD of the AD converters 360a and 360b. The corrected temperature can be given by equation (1). K is typically a coefficient, but may be a function of (output of the output value of the temperature signal generator 411×G1), for example.
（補正温度）＝Ｋ×（温度信号生成部４１１の出力値の出力×Ｇ１）／（参照信号生成部４１２の出力値×Ｇ２）
・・・（１）
つまり、補正温度は、センサ回路１２３ａの出力値とセンサ回路１２３ｂの出力値との比に基づいて求められうる。センサ回路１２３ａ、１２３ｂの構成を同一とし、参照波Ｓｒｅｆおよびカウント値信号Ｓｃｎｔの少なくとも一方、好ましく両方を共通の信号とすることによってＧ１、Ｇ２を略等しくすることができる。これにより、センサ回路１２３ａが有する誤差要因をセンサ回路１２３ｂが有する誤差要因によって相殺し、あるいは低減することができる。（１）式におけるＫは、（温度信号生成部４１１の出力値の出力×Ｇ１）／（参照信号生成部４１２の出力値×Ｇ２）と実際の温度との関係に基づいて決定されうる。
(correction temperature)=K×(output value of temperature signal generator 411×G1)/(output value of reference signal generator 412×G2)
... (1)
That is, the corrected temperature can be obtained based on the ratio between the output value of the sensor circuit 123a and the output value of the sensor circuit 123b. By making the sensor circuits 123a and 123b identical in configuration, and by making at least one of the reference wave Sref and the count value signal Scnt, preferably both, a common signal, G1 and G2 can be made substantially equal. As a result, the error factor of the sensor circuit 123a can be canceled or reduced by the error factor of the sensor circuit 123b. K in equation (1) can be determined based on the relationship between (the output value of the temperature signal generator 411×G1)/(the output value of the reference signal generator 412×G2) and the actual temperature.
前述のように、温度信号出力部４２１と参照信号出力部４２２とは、同一の基板ＳＵＢに形成される。よって、製造上の誤差によって撮像装置１０ごとに素子の特性がばらついたとしても、温度信号出力部４２１と参照信号出力部４２２とにおいて、同一または類似の構成を有する素子間では特性の差異は小さい。そこで、温度信号出力部４２１を構成する素子がばらつきを生じさせうる素子であったとしても、参照信号出力部４２２を当該素子と同一または類似の構成を有する素子で構成することによって、参照信号による温度信号の補正が可能になる。
As described above, the temperature signal output section 421 and the reference signal output section 422 are formed on the same substrate SUB. Therefore, even if the characteristics of the elements of each imaging device 10 vary due to manufacturing errors, the difference in characteristics between the elements having the same or similar configuration is small in the temperature signal output section 421 and the reference signal output section 422. . Therefore, even if the element that constitutes the temperature signal output section 421 is an element that can cause variations, by configuring the reference signal output section 422 with an element that has the same or similar configuration as that element, it is possible to Correction of the temperature signal becomes possible.
よって、式（１）に従って、温度信号出力部４２１の出力と参照信号出力部４２２の出力との比をとることで、両者に含まれるばらつき要因が相殺または低減され、温度測定の精度を向上させることができる。また、温度測定の精度を悪化させる要因がノイズを生成するような要因である場合には、温度信号出力部４２１の出力と参照信号出力部４２２の出力との差分をとることで、ノイズ信号を除去または低減することができる。
Therefore, by taking the ratio of the output of the temperature signal output section 421 and the output of the reference signal output section 422 according to the formula (1), the variation factor contained in both is canceled or reduced, and the accuracy of temperature measurement is improved. be able to. Further, when the factor that deteriorates the accuracy of temperature measurement is a factor that generates noise, the noise signal is generated by taking the difference between the output of the temperature signal output section 421 and the output of the reference signal output section 422. can be eliminated or reduced.
図１、図３には、センサ回路１２３ａ、１２３ｂが温度信号生成部４１１、参照信号生成部４１２に対して個別に設けられた例が示されている。しかしながら、これは一例に過ぎず、センサ回路１２３ａ、１２３ｂが設けられなくてもよいし、温度信号生成部４１１、参照信号生成部４１２に対して共通のセンサ回路が設けられてもよい。温度信号生成部４１１、参照信号生成部４１２に対して共通のセンサ回路が設けられる場合、温度信号生成部４１１、参照信号生成部４１２からの出力は、互いに異なる期間に該共通のセンサ回路によってＡＤ変換されうる。
FIGS. 1 and 3 show an example in which the sensor circuits 123a and 123b are individually provided for the temperature signal generation section 411 and the reference signal generation section 412. FIG. However, this is only an example, and the sensor circuits 123 a and 123 b may not be provided, or a common sensor circuit may be provided for the temperature signal generation section 411 and the reference signal generation section 412 . When a common sensor circuit is provided for the temperature signal generation unit 411 and the reference signal generation unit 412, the outputs from the temperature signal generation unit 411 and the reference signal generation unit 412 are AD-processed by the common sensor circuit in different periods. can be converted.
温度信号生成部４１１は、例えば、抵抗３０１ａ、３０１ｂ、第１バッファ回路３０２ａ、温度検出素子３０３、電流制御スイッチ３０４、可変電流源３０５、および、第１増幅回路３１０ａを含みうる。抵抗３０１ａ、３０１ｂは、電源電圧ＶＤＤを分圧して所定電圧を発生し、第１バッファ回路３０２ａに供給する電圧供給回路を構成する。該所定電圧は、抵抗３０１ａ、３０１ｂの抵抗値の比によって決定されるので、温度依存性が低減される。
The temperature signal generator 411 can include, for example, resistors 301a and 301b, a first buffer circuit 302a, a temperature detection element 303, a current control switch 304, a variable current source 305, and a first amplifier circuit 310a. The resistors 301a and 301b form a voltage supply circuit that divides the power supply voltage VDD to generate a predetermined voltage and supplies it to the first buffer circuit 302a. Since the predetermined voltage is determined by the ratio of the resistance values of resistors 301a and 301b, temperature dependency is reduced.
第１バッファ回路３０２ａは、入力電圧に従った温度検出素子３０３に出力する。第１バッファ回路３０２は、高い入力インピーダンスを有しうる。第１バッファ回路３０２ａは、例えば、ボルテージフォロア回路、または、ソースフォロア回路を含みうる。図３には、第１バッファ回路３０２ａがボルテージフォロアで構成された例が示されている。
The first buffer circuit 302a outputs to the temperature detection element 303 according to the input voltage. The first buffer circuit 302 may have a high input impedance. The first buffer circuit 302a can include, for example, a voltage follower circuit or a source follower circuit. FIG. 3 shows an example in which the first buffer circuit 302a is configured with a voltage follower.
温度検出素子３０３は、例えば、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ等のバイポーラトランジスタを含みうる。バイポーラトランジスタの電流電圧特性は、温度依存性を有し、この電流電圧特性を利用して温度を検出することができる。一例において、バイポーラトランジスタのベース電圧は２．６Ｖ、エミッタ電圧は３．３Ｖとされうる。
The temperature sensing element 303 can include, for example, a bipolar transistor such as an NPN bipolar transistor. The current-voltage characteristic of a bipolar transistor has temperature dependence, and the temperature can be detected using this current-voltage characteristic. In one example, a bipolar transistor can have a base voltage of 2.6V and an emitter voltage of 3.3V.
電流制御スイッチ３０４は、温度検出素子３０３としてのバイポーラトランジスタのエミッタ－コレクタ間に電流を流すか否かを制御するためのスイッチである。電流制御スイッチ３０４は、電流制御信号Ｐ＿ＢＩＡＳ＿ＯＮによって制御されうる。電流制御信号Ｐ＿ＢＩＡＳ＿ＯＮは、タイミングジェネレータ１０９によって生成されうる。温度信号出力部４２１を使用しない場合（温度を検出しない場合）は、バイポーラトランジスタの発光による画質の低下およびバイポーラトランジスタの発熱を防止し、また、省電力化のために電流制御スイッチ３０４がオフ状態にされうる。
A current control switch 304 is a switch for controlling whether or not current flows between the emitter and collector of the bipolar transistor as the temperature detection element 303 . Current control switch 304 may be controlled by a current control signal P_BIAS_ON. Current control signal P_BIAS_ON may be generated by timing generator 109 . When the temperature signal output unit 421 is not used (when the temperature is not detected), the current control switch 304 is turned off to prevent deterioration of image quality and heat generation of the bipolar transistors due to light emission of the bipolar transistors, and to save power. can be made
可変電流源３０５は、温度検出素子３０３としてのバイポーラトランジスタのエミッタと接地線との間に配される。可変電流源３０５は、温度検出素子３０３（バイポーラトランジスタ）を流れる電流（エミッタ電流）の値を変化させることができる電流源であり、バイアス制御信号Ｐ＿ＢＩＡＳ＿ＡＤＤによって制御されうる。バイアス制御信号Ｐ＿ＢＩＡＳ＿ＡＤＤは、タイミングジェネレータ１０９によって制御されうる。
Variable current source 305 is arranged between the emitter of the bipolar transistor as temperature detection element 303 and the ground line. The variable current source 305 is a current source that can change the value of the current (emitter current) flowing through the temperature detection element 303 (bipolar transistor), and can be controlled by the bias control signal P_BIAS_ADD. Bias control signal P_BIAS_ADD may be controlled by timing generator 109 .
エミッタ電流を変化させた時のエミッタ電圧の差分を取得し、その差分に基づいて温度を検出することができる。このような方法によれば、バイポーラトランジスタの非線形な電流電圧特性による温度検出誤差を低減することができる。例えば、第１期間では、可変電流源３０５により温度検出素子３０３としてのバイポーラトランジスタに第１電流値の電流を流し、第２期間では、可変電流源３０５により該バイポーラトランジスタに第１電流値とは異なる第２電流値の電流を流す。そして、第１期間におけるエミッタ電圧と第２期間におけるエミッタ電圧との差分に基づいて温度を検出することができる。一例において、第１電流値は、第２電流値の８倍とされうる。
A difference in emitter voltage is acquired when the emitter current is changed, and the temperature can be detected based on the difference. According to such a method, it is possible to reduce the temperature detection error due to the nonlinear current-voltage characteristics of the bipolar transistor. For example, in the first period, the variable current source 305 causes a current of the first current value to flow through the bipolar transistor as the temperature detection element 303, and in the second period, the variable current source 305 causes the bipolar transistor to pass the first current value. A different second current value is applied. Then, the temperature can be detected based on the difference between the emitter voltage in the first period and the emitter voltage in the second period. In one example, the first current value can be eight times the second current value.
第１増幅回路３１０ａは、例えば、差動増幅器３０６、入力容量３０７ａ、帰還容量３０７ｂ、および、リセットスイッチ３０８を含みうる。入力容量３０７ａは、第１増幅回路３１０ａの入力端子と差動増幅器３０６ａの非反転入力端子との間に配されうる。差動増幅器３０６の反転入力端子には参照電圧ＶＲＥＦが供給されうる。帰還容量３０７ｂおよびリセットスイッチ３０８は、差動増幅器３０６の非反転入力端子と差動増幅器３０６の出力端子との間に並列に配されうる。入力容量３０７ａと帰還容量３０７ｂとの比によって第１増幅回路３１０ａゲインが決定される。第１増幅回路３１０ａのゲインは、画素１００から信号線ＶＬに出力される信号のレベルの範囲内の電圧がセンサ回路１２３ａに出力されるように決定されうる。これにより、センサ回路１２３ａの構成を列回路１０３の構成と同一にすることができる。リセットスイッチ３０８は、リセット信号Ｐ＿ＴＥＭＰ＿Ｃ０Ｒによって制御されうる。リセット信号Ｐ＿ＴＥＭＰ＿Ｃ０Ｒは、タイミングジェネレータ１０９によって制御されうる。リセットスイッチ３０８がオン状態になることによって第１増幅回路３１０ａがリセットされ、参照電圧ＶＲＥＦと等しい電圧が第１増幅回路３１０ａ（差動増幅器３０６）から出力される。
The first amplifier circuit 310a can include, for example, a differential amplifier 306, an input capacitor 307a, a feedback capacitor 307b, and a reset switch 308. The input capacitor 307a can be arranged between the input terminal of the first amplifier circuit 310a and the non-inverting input terminal of the differential amplifier 306a. A reference voltage VREF may be supplied to the inverting input terminal of the differential amplifier 306 . Feedback capacitor 307 b and reset switch 308 can be arranged in parallel between the non-inverting input terminal of differential amplifier 306 and the output terminal of differential amplifier 306 . The gain of the first amplifier circuit 310a is determined by the ratio between the input capacitance 307a and the feedback capacitance 307b. The gain of the first amplifier circuit 310a can be determined such that a voltage within the level range of the signal output from the pixel 100 to the signal line VL is output to the sensor circuit 123a. Thereby, the configuration of the sensor circuit 123 a can be made the same as that of the column circuit 103 . Reset switch 308 may be controlled by a reset signal P_TEMP_C0R. Reset signal P_TEMP_C0R may be controlled by timing generator 109 . The first amplifier circuit 310a is reset by turning on the reset switch 308, and a voltage equal to the reference voltage VREF is output from the first amplifier circuit 310a (differential amplifier 306).
第１期間において、リセット信号Ｐ＿ＴＥＭＰ＿Ｃ０Ｒが活性化状態から非活性化状態に駆動される。これにより、温度検出素子３０３としてのバイポーラトランジスタに第１電流値の電流が流されているときのバイポーラトランジスタのエミッタ電圧が帰還容量３０７ｂに書き込まれる。第２期間において、バイポーラトランジスタに第２電流値の電流が流され、バイポーラトランジスタのエミッタ電圧が変化する。第１増幅回路３１０ａは、第１期間におけるバイポーラトランジスタのエミッタ電圧と第２期間におけるバイポーラトランジスタのエミッタ電圧との差分を増幅して出力する。これにより、前述のように、バイポーラトランジスタの非線形な電流電圧特性による温度検出誤差を低減することができる。
In the first period, the reset signal P_TEMP_C0R is driven from an activated state to an inactivated state. As a result, the emitter voltage of the bipolar transistor as the temperature detection element 303 when the current of the first current value is flowing is written in the feedback capacitor 307b. In the second period, a second current value flows through the bipolar transistor, and the emitter voltage of the bipolar transistor changes. The first amplifier circuit 310a amplifies and outputs the difference between the emitter voltage of the bipolar transistor in the first period and the emitter voltage of the bipolar transistor in the second period. Thereby, as described above, it is possible to reduce the temperature detection error due to the nonlinear current-voltage characteristics of the bipolar transistor.
参照信号生成部４１２は、抵抗３０１ｃ、３０１ｄ、３０１ｃ、スイッチ３０９、３１０、第２バッファ回路３０２ｂ、第２増幅回路３１０ｂを含みうる。第２バッファ回路３０２ｂは、第１バッファ回路３０２ａと同一の構成を有しうる。第２増幅回路３１０ｂは、第１増幅回路３１０ａと同一の構成を有しうる。
The reference signal generator 412 may include resistors 301c, 301d, 301c, switches 309, 310, a second buffer circuit 302b, and a second amplifier circuit 310b. The second buffer circuit 302b may have the same configuration as the first buffer circuit 302a. The second amplifier circuit 310b may have the same configuration as the first amplifier circuit 310a.
抵抗３０１ｃ、３０１ｄ、３０１ｃは、電源電圧ＶＤＤを分圧して第１電圧Ｖ１および第２電圧Ｖ２を発生する。第１期間では、制御信号Ｐ＿ＶＬが活性化され、第２期間では、制御信号Ｐ＿ＶＨが活性化される。制御信号Ｐ＿ＶＬ、Ｐ＿ＶＨは、タイミングジェネレータ１０９によって制御されうる。スイッチ３１１は、制御信号Ｐ＿ＶＬの活性化に応じてオン状態となり、第１電圧Ｖ１を第２バッファ回路３０２ｂの入力端子に供給する。スイッチ３０９は、制御信号Ｐ＿ＶＨの活性化に応じてオン状態となり、第２電圧Ｖ２を第２バッファ回路３０２ｂの入力端子に供給する。一例において、第１電圧Ｖ１＝１．８５Ｖであり、第２電圧Ｖ２＝１．９０Ｖである。
Resistors 301c, 301d, and 301c divide the power supply voltage VDD to generate a first voltage V1 and a second voltage V2. The control signal P_VL is activated in the first period, and the control signal P_VH is activated in the second period. Control signals P_VL, P_VH may be controlled by timing generator 109 . The switch 311 is turned on in response to activation of the control signal P_VL, and supplies the first voltage V1 to the input terminal of the second buffer circuit 302b. The switch 309 is turned on in response to activation of the control signal P_VH, and supplies the second voltage V2 to the input terminal of the second buffer circuit 302b. In one example, the first voltage V1=1.85V and the second voltage V2=1.90V.
第２バッファ回路３０２ｂは、例えば、ボルテージフォロア回路、または、ソースフォロア回路を含みうる。図３には、第２バッファ回路３０２ｂがボルテージフォロアで構成された例が示されている。
The second buffer circuit 302b can include, for example, a voltage follower circuit or a source follower circuit. FIG. 3 shows an example in which the second buffer circuit 302b is configured with a voltage follower.
第２増幅回路３１０ｂは、例えば、差動増幅器３０６、入力容量３０７ｂ、帰還容量３０７ｂ、および、リセットスイッチ３０８を含みうる。入力容量３０７ａは、第２増幅回路３１０ｂの入力端子と差動増幅器３０６の非反転入力端子との間に配されうる。差動増幅器３０６の反転入力端子には参照電圧ＶＲＥＦが供給されうる。帰還容量３０７ｂおよびリセットスイッチ３０８は、差動増幅器３０６の非反転入力端子と差動増幅器３０６の出力端子との間に並列に配されうる。入力容量３０７ａと帰還容量３０７ｂとの比によって第２増幅回路３１０ｂのゲインが決定される。第２増幅回路３１０ｂのゲインは、画素１００から信号線ＶＬに出力される信号のレベルの範囲内の電圧がセンサ回路１２３ｂに出力されるように決定されうる。これにより、センサ回路１２３ｂの構成を列回路１０３の構成と同一にすることができる。リセットスイッチ３０８は、リセット信号Ｐ＿ＴＥＭＰ＿Ｃ０Ｒによって制御されうる。リセット信号Ｐ＿ＴＥＭＰ＿Ｃ０Ｒは、タイミングジェネレータ１０９によって制御されうる。リセットスイッチ３０８がオン状態になることによって第２増幅回路３１０ｂがリセットされ、参照電圧ＶＲＥＦと等しい電圧が第２増幅回路３１０ｂ（差動増幅器３０６）から出力される。
The second amplifier circuit 310b can include, for example, a differential amplifier 306, an input capacitor 307b, a feedback capacitor 307b, and a reset switch 308. The input capacitor 307 a can be arranged between the input terminal of the second amplifier circuit 310 b and the non-inverting input terminal of the differential amplifier 306 . A reference voltage VREF may be supplied to the inverting input terminal of the differential amplifier 306 . Feedback capacitor 307 b and reset switch 308 can be arranged in parallel between the non-inverting input terminal of differential amplifier 306 and the output terminal of differential amplifier 306 . The gain of the second amplifier circuit 310b is determined by the ratio between the input capacitance 307a and the feedback capacitance 307b. The gain of the second amplifier circuit 310b can be determined such that a voltage within the level range of the signal output from the pixel 100 to the signal line VL is output to the sensor circuit 123b. Thereby, the configuration of the sensor circuit 123b can be the same as that of the column circuit 103. FIG. Reset switch 308 may be controlled by a reset signal P_TEMP_C0R. Reset signal P_TEMP_C0R may be controlled by timing generator 109 . The second amplifier circuit 310b is reset by turning on the reset switch 308, and a voltage equal to the reference voltage VREF is output from the second amplifier circuit 310b (differential amplifier 306).
第１期間において、リセット信号Ｐ＿ＴＥＭＰ＿Ｃ０Ｒが活性化状態から非活性化状態に駆動される。これにより、第１電圧Ｖ１が第２バッファ回路３０２を介して第２増幅回路３１０ｂに供給され、第１電圧Ｖ１が帰還容量３０７ｂに書き込まれる。第２期間では、第２電圧Ｖ２が第２バッファ回路３０２を介して第２増幅回路３１０ｂに供給される。第２増幅回路３１０ａは、第１期間に第２増幅回路３１０ｂに供給される第１電圧Ｖ１と第２期間に第２増幅回路３１０ｂに供給される第２電圧Ｖ２との差分を増幅して出力する。
In the first period, the reset signal P_TEMP_C0R is driven from an activated state to an inactivated state. As a result, the first voltage V1 is supplied to the second amplifier circuit 310b through the second buffer circuit 302, and the first voltage V1 is written to the feedback capacitor 307b. In the second period, the second voltage V2 is supplied through the second buffer circuit 302 to the second amplifier circuit 310b. The second amplifier circuit 310a amplifies the difference between the first voltage V1 supplied to the second amplifier circuit 310b during the first period and the second voltage V2 supplied to the second amplifier circuit 310b during the second period, and outputs the difference. do.
一例において、温度検出素子３０３としてのバイポーラトランジスタのベース電圧は２．６Ｖ、エミッタ電圧は３．３Ｖとされる。また、第１期間に可変電流源３０５が流す電流の電流値である第１電流値は１０μＡ、第２期間に可変電流源３０５が流す電流の電流値である第２電流値は８０μＡとされる。また、第１期間において、可変電流源３０５が流す電流の電流値である第１電流値が１０μＡである時のバイポーラトランジスタのエミッタ電圧は約１．８５Ｖである。また、第２期間において、可変電流源３０５が流す電流の電流値である第３電流値が８０μＡである時のバイポーラトランジスタのエミッタ電圧は約１．９０Ｖである。また、参照電圧ＶＲＥＦは２．６Ｖである。また、第１増幅回路３１０ａ、第２増幅回路３１０ｂのゲインは１０である。
In one example, the bipolar transistor as the temperature detection element 303 has a base voltage of 2.6V and an emitter voltage of 3.3V. Also, the first current value, which is the current value of the current supplied by the variable current source 305 during the first period, is 10 μA, and the second current value, which is the current value of the current supplied by the variable current source 305 during the second period, is 80 μA. . Also, in the first period, the emitter voltage of the bipolar transistor is approximately 1.85 V when the first current value, which is the current value of the current supplied by the variable current source 305, is 10 μA. Also, in the second period, the emitter voltage of the bipolar transistor is about 1.90V when the third current value, which is the current value of the current supplied by the variable current source 305, is 80 μA. Also, the reference voltage VREF is 2.6V. Also, the gain of the first amplifier circuit 310a and the second amplifier circuit 310b is ten.
上記のような参照信号生成部４１２の代わりに、外部から定電圧が供給されるパッドが設けられてもよい。換言すると、参照信号出力部４２２は、参照信号生成部４１２の代わりに、外部から定電圧が供給されるパッドを備えうる。あるいは、参照信号生成部４１２として、バンドギャップリファレンス回路が採用されてもよい。参照信号出力部４２２として、温度信号出力部４２１よりも出力の温度依存性が小さい回路を用いることで、参照信号出力部４２２の出力を基準として、温度信号出力部４２１の温度による変化量を得ることができる。
A pad to which a constant voltage is supplied from the outside may be provided instead of the reference signal generator 412 as described above. In other words, instead of the reference signal generator 412, the reference signal output unit 422 may include a pad to which a constant voltage is supplied from the outside. Alternatively, a bandgap reference circuit may be employed as the reference signal generator 412 . As the reference signal output unit 422, a circuit whose output temperature dependency is smaller than that of the temperature signal output unit 421 is used, so that the amount of change due to the temperature of the temperature signal output unit 421 is obtained based on the output of the reference signal output unit 422. be able to.
第１実施形態では、温度信号生成部４１１からの温度信号がセンサ回路１２３ａを介して水平選択回路１０４に入力される。また、参照信号生成部４１２からの参照信号がセンサ回路１２３ｂを介して水平選択回路１０４に入力される。そして、温度信号および参照信号は、画素１００の信号を選択する水平選択回路１０４（選択回路）を介して出力される。
In the first embodiment, the temperature signal from the temperature signal generator 411 is input to the horizontal selection circuit 104 via the sensor circuit 123a. Also, the reference signal from the reference signal generator 412 is input to the horizontal selection circuit 104 via the sensor circuit 123b. The temperature signal and the reference signal are then output through a horizontal selection circuit 104 (selection circuit) that selects the signal of the pixel 100 .
第１実施形態では、撮像装置１０の外部に配置された演算部２０が、温度信号を参照信号に基づいて補正することによって補正温度を求める。
In the first embodiment, the calculation unit 20 arranged outside the imaging device 10 obtains the corrected temperature by correcting the temperature signal based on the reference signal.
図４には、列回路１０３による画素１００からの画素信号の読み出し、センサ回路１２３ａによる温度信号生成部４１１からの温度信号の読み出し、センサ回路１２３ｂによる参照信号生成部４１２からの参照信号の読み出しのタイミングが示されている。時刻Ｔ１では、垂直選択回路１０２により、読み出し対象の行の画素１００のための制御信号Ｐ＿ＳＥＬがハイレベルに活性化される。時刻Ｔ２では、垂直選択回路１０２により、読み出し対象の行の画素１００のための制御信号Ｐ＿ＲＥＳがローレベルに非活性化され、読み出し対象の行の画素１００の電荷電圧変換部２０３のリセットが解除される
時刻Ｔ３では、タイミングジェネレータ１０９により、制御信号Ｐ＿ＴＥＭＰ＿Ｃ０Ｒがハイレベルに活性化され、温度信号生成部４１１の第１増幅回路３１０ａおよび参照信号生成部４１２の第２増幅回路３１０ｂがリセットされる。時刻Ｔ４では、タイミングジェネレータ１０９により、制御信号Ｐ＿ＢＩＡＳ＿ＯＮ、Ｐ＿ＢＩＡＳ＿ＡＤＤ、Ｐ＿ＶＬがハイレベルに活性化される。これにより、温度信号生成部４１１の温度検出素子３０３としてのバイポーラトランジスタに第１電流値の電流が流れ、参照信号生成部４１２の第２バッファ回路３０２ｂに第１電圧Ｖ１が供給される。
FIG. 4 shows reading of pixel signals from the pixels 100 by the column circuit 103, reading of temperature signals from the temperature signal generation unit 411 by the sensor circuit 123a, and reading of reference signals from the reference signal generation unit 412 by the sensor circuit 123b. Timing is indicated. At time T1, the vertical selection circuit 102 activates the control signal P_SEL for the pixels 100 in the row to be read to high level. At time T2, the vertical selection circuit 102 deactivates the control signal P_RES for the pixels 100 in the row to be read to a low level, and the reset of the charge-voltage converters 203 of the pixels 100 in the row to be read is released. At time T3, the control signal P_TEMP_C0R is activated to a high level by the timing generator 109, and the first amplifier circuit 310a of the temperature signal generator 411 and the second amplifier circuit 310b of the reference signal generator 412 are reset. At time T4, the timing generator 109 activates the control signals P_BIAS_ON, P_BIAS_ADD, and P_VL to high level. As a result, the current of the first current value flows through the bipolar transistor as the temperature detection element 303 of the temperature signal generation section 411 and the first voltage V1 is supplied to the second buffer circuit 302b of the reference signal generation section 412 .
時刻Ｔ５では、タイミングジェネレータ１０９により、制御信号Ｐ＿ＣＡＭＰ＿ＲＳＴ、Ｐ＿ＴＥＭＰ＿Ｃ０Ｒがローレベルに非活性化される。これにより、列回路１０３の列アンプ３５０、温度信号生成部４１１の第１増幅回路３１０ａ、参照信号生成部４１２の第２増幅回路３１０ｂのリセットが解除される。温度信号生成部４１１から温度信号を読み出すセンサ回路１２３ａでは、第１電流値を温度検出素子３０３（バイポーラトランジスタ）に流した時のエミッタ電圧に対応する温度信号が帰還容量３０７ｂに書き込まれる。参照信号生成部４１２から参照信号を読み出すセンサ回路１２３ｂでは、第１電圧Ｖ１が帰還容量３０７ｂに書き込まれる。
At time T5, the timing generator 109 inactivates the control signals P_CAMP_RST and P_TEMP_C0R to low level. As a result, resetting of the column amplifier 350 of the column circuit 103, the first amplifier circuit 310a of the temperature signal generator 411, and the second amplifier circuit 310b of the reference signal generator 412 is released. In the sensor circuit 123a that reads the temperature signal from the temperature signal generator 411, the temperature signal corresponding to the emitter voltage when the first current value is passed through the temperature detection element 303 (bipolar transistor) is written to the feedback capacitor 307b. In the sensor circuit 123b that reads the reference signal from the reference signal generator 412, the first voltage V1 is written to the feedback capacitor 307b.
時刻Ｔ５～Ｔ６は、ノイズ信号Ｎを読み出す期間である。この期間において、画素１００から画素信号を読み出す列回路１０３では、信号線ＶＬに出力されているノイズ信号Ｎに対応するノイズ信号ＶＮを増幅しＡＤ変換器３６０によってＡＤ変換し記憶部３１５ａで記憶しうる。また、時刻Ｔ５～Ｔ６では、温度信号生成部４１１から温度信号を読み出すセンサ回路１２３ａは、温度信号生成部４１１からの温度信号を増幅しＡＤ変換器３６０ａによってＡＤ変換し記憶部３１５ａで記憶しうる。また、時刻Ｔ５～Ｔ６では、参照信号生成部４１２から参照信号を読み出すセンサ回路１２３ｂは、参照信号生成部４１２からの参照信号を増幅しＡＤ変換器３６０ｂによってＡＤ変換し記憶部３１５ｂで記憶しうる。時刻Ｔ４～Ｔ６が第１期間に相当する。
Times T5 to T6 are periods during which the noise signal N is read. During this period, the column circuit 103 that reads out pixel signals from the pixels 100 amplifies the noise signal VN corresponding to the noise signal N output to the signal line VL, AD-converts it by the AD converter 360, and stores it in the storage unit 315a. sell. Further, during times T5 to T6, the sensor circuit 123a that reads out the temperature signal from the temperature signal generation unit 411 amplifies the temperature signal from the temperature signal generation unit 411, AD-converts it by the AD converter 360a, and stores it in the storage unit 315a. . Further, during times T5 to T6, the sensor circuit 123b that reads the reference signal from the reference signal generation unit 412 can amplify the reference signal from the reference signal generation unit 412, AD-convert it by the AD converter 360b, and store it in the storage unit 315b. . Times T4 to T6 correspond to the first period.
時刻Ｔ６～Ｔ７では、垂直選択回路１０２により、読み出し対象の行の画素１００のための制御信号Ｐ＿ＴＸ１がハイレベルに活性化される。また、時刻Ｔ６では、タイミングジェネレータ１０９により、制御信号Ｐ＿ＢＩＡＳ＿ＡＤＤ、Ｐ＿ＶＬがローレベルに活性化され、制御信号Ｐ＿ＶＨがハイレベルに活性化される。これにより、読み出し対象の行の画素１００において、光電変換素子２０１－１の電荷が電荷電圧変換部２０３に転送される。また、温度信号生成部４１１では、温度検出素子３０３（バイポーラトランジスタ）を流れる電流が第１電流値から第２電流値に変化（この例では減少）する。また、参照信号生成部４１２では、第２バッファ回路３０２の入力端子に供給される電圧が第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に変化（この例では増加）する。
At times T6 to T7, the vertical selection circuit 102 activates the control signal P_TX1 for the pixels 100 in the row to be read to high level. At time T6, the timing generator 109 activates the control signals P_BIAS_ADD and P_VL to low level, and activates the control signal P_VH to high level. As a result, the charge of the photoelectric conversion element 201-1 is transferred to the charge-voltage converter 203 in the pixel 100 of the row to be read. Also, in the temperature signal generator 411, the current flowing through the temperature detection element 303 (bipolar transistor) changes (decreases in this example) from the first current value to the second current value. Also, in the reference signal generator 412, the voltage supplied to the input terminal of the second buffer circuit 302 changes (increases in this example) from the first voltage V1 to the second voltage V2.
時刻Ｔ７では、垂直選択回路１０２により、読み出し対象の行の画素１００のための制御信号Ｐ＿ＴＸ１がローレベルに非活性化される。これにより、電荷電圧変換部２０３に対する光電変換素子２０１－１、２０１－２の電荷の転送が終了する。時刻Ｔ６～Ｔ８が第２期間に相当する。
At time T7, the vertical selection circuit 102 inactivates the control signal P_TX1 for the pixels 100 in the row to be read to low level. As a result, the charge transfer of the photoelectric conversion elements 201-1 and 201-2 to the charge-voltage converter 203 is completed. Times T6 to T8 correspond to the second period.
時刻Ｔ８では、タイミングジェネレータ１０９により、制御信号Ｐ＿ＣＡＭＰ＿ＲＳＴがハイレベルに活性化され、制御信号Ｐ＿ＢＩＡＳ＿ＯＮ、Ｐ＿ＶＨがローレベルに非活性化される。これにより、センサ回路１２３ａ、１２３ｂのアンプ３５０ａ、３５０ｂ、列回路１０３の列アンプ３５０がリセットされる。
At time T8, the timing generator 109 activates the control signal P_CAMP_RST to high level and deactivates the control signals P_BIAS_ON and P_VH to low level. As a result, the amplifiers 350a and 350b of the sensor circuits 123a and 123b and the column amplifier 350 of the column circuit 103 are reset.
時刻Ｔ６～Ｔ８において、温度信号生成部４１１は、第１増幅回路３１０ａは、第１期間におけるバイポーラトランジスタのエミッタ電圧と第２期間とにおけるバイポーラトランジスタのエミッタ電圧との差分を増幅して出力する。また、時刻Ｔ６～Ｔ８において、第２増幅回路３１０ａは、第１期間に第２増幅回路３１０ｂに供給される第１電圧Ｖ１と第２期間に第２増幅回路３１０ｂに供給される第２電圧Ｖ２との差分を増幅して出力する。
At times T6 to T8, the first amplifier circuit 310a of the temperature signal generator 411 amplifies the difference between the emitter voltage of the bipolar transistor in the first period and the emitter voltage of the bipolar transistor in the second period, and outputs the difference. Further, during times T6 to T8, the second amplifier circuit 310a supplies the first voltage V1 to the second amplifier circuit 310b during the first period and the second voltage V2 to the second amplifier circuit 310b during the second period. amplifies and outputs the difference between
時刻Ｔ７～Ｔ８は、光信号Ｓを読み出す期間であり、この期間において、画素１００から画素信号を読み出す列回路１０３は、信号線ＶＬに出力されている光信号Ｓに対応する光信号ＶＳを増幅しＡＤ変換器３６０によってＡＤ変換し記憶部３１５で記憶しうる。また、時刻Ｔ７～Ｔ８では、温度信号生成部４１１から温度信号を読み出すセンサ回路１２３ａは、温度信号生成部４１１からの温度信号を増幅しＡＤ変換器３６０ａによってＡＤ変換し記憶部３１５ａで記憶しうる。また、時刻Ｔ７～Ｔ８では、参照信号生成部４１２から参照信号を読み出すセンサ回路１２３ｂは、参照信号生成部４１２からの参照信号を増幅しＡＤ変換器３６０ｂによってＡＤ変換し記憶部３１５ｂで記憶しうる。時刻Ｔ６～Ｔ８が第２期間に相当する。
Time T7 to T8 is a period for reading the optical signal S. During this period, the column circuit 103 for reading the pixel signal from the pixel 100 amplifies the optical signal VS corresponding to the optical signal S output to the signal line VL. Then, it can be AD-converted by the AD converter 360 and stored in the storage unit 315 . Further, during times T7 to T8, the sensor circuit 123a that reads out the temperature signal from the temperature signal generation unit 411 amplifies the temperature signal from the temperature signal generation unit 411, AD-converts it by the AD converter 360a, and stores it in the storage unit 315a. . Further, at times T7 to T8, the sensor circuit 123b that reads out the reference signal from the reference signal generation unit 412 can amplify the reference signal from the reference signal generation unit 412, AD-convert it by the AD converter 360b, and store it in the storage unit 315b. . Times T6 to T8 correspond to the second period.
時刻Ｔ９では、垂直選択回路１０２により、読み出し対象の行の画素１００のための制御信号Ｐ＿ＲＥＳがローレベルに非活性化され、読み出し対象の行の画素１００の電荷電圧変換部２０３がリセットされる。
At time T9, the vertical selection circuit 102 inactivates the control signal P_RES for the pixels 100 in the row to be read to a low level, and resets the charge-voltage converters 203 of the pixels 100 in the row to be read.
時刻Ｔ１０～Ｔ１８は、２つの光電変換素子２０１－１、２０１－２のうち光電変換素子２０１－２の信号を読み出す期間である。時刻Ｔ１０～Ｔ１８の期間において、温度信号生成部４１１からの温度信号の読み出し、および、参照信号生成部４１２からの参照信号の読み出しもなされうる。
Times T10 to T18 are periods during which the signal of the photoelectric conversion element 201-2 of the two photoelectric conversion elements 201-1 and 201-2 is read. During the period from time T10 to T18, reading of the temperature signal from the temperature signal generator 411 and reading of the reference signal from the reference signal generator 412 can also be performed.
第１実施形態では、列回路１０３による画素１００からの画素信号の読み出し、センサ回路１２３ａによる温度信号生成部４１１からの温度信号の読み出し、センサ回路１２３ｂによる参照信号生成部４１２からの参照信号の読み出しが並行して行われる。しかしながら、列回路１０３による画素１００からの画素信号の読み出し、センサ回路１２３ａによる温度信号生成部４１１からの温度信号の読み出し、センサ回路１２３ｂによる参照信号生成部４１２からの参照信号の読み出しは、独立してなされてもよい。
In the first embodiment, the column circuit 103 reads the pixel signal from the pixel 100, the sensor circuit 123a reads the temperature signal from the temperature signal generator 411, and the sensor circuit 123b reads the reference signal from the reference signal generator 412. are performed in parallel. However, reading of pixel signals from the pixels 100 by the column circuit 103, reading of temperature signals from the temperature signal generation unit 411 by the sensor circuit 123a, and reading of reference signals from the reference signal generation unit 412 by the sensor circuit 123b are independent. may be served.
図５には、温度検出素子３０３の構成の具体例が示されている。基板４０１は、図１における基板ＳＵＢ又はその一部分に相当する。図５に示された例では、Ｎ型不純物領域で構成された基板４０１にＰ型不純物領域で構成されたウェル４０３が設けられている。ウェル４０３に高濃度Ｐ型不純物領域で構成されたベース４０５およびＮ型不純物領域で構成されたエミッタ４０４が配されている。ベース４０５とエミッタ４０４とは、ウェル４０３を構成するＰ型不純物領域によって分離されている。基板４０１には、高濃度Ｎ型不純物領域で構成されたコレクタ４０６が配置されている。ベース４０５とコレクタ４０６との間にはＳＴＩが配されている。なお、図５に示された構成は、一例に過ぎず、種々の構成を採用することができる。また、温度検出素子３０３は、バイポーラトランジスタに限定されず、他の素子（例えば、ダイオード、抵抗素子）で構成されてもよい。
FIG. 5 shows a specific example of the configuration of the temperature detection element 303. As shown in FIG. A substrate 401 corresponds to the substrate SUB in FIG. 1 or a portion thereof. In the example shown in FIG. 5, a substrate 401 made of an N-type impurity region is provided with a well 403 made of a P-type impurity region. A well 403 is provided with a base 405 formed of a high-concentration P-type impurity region and an emitter 404 formed of an N-type impurity region. Base 405 and emitter 404 are separated by a P-type impurity region forming well 403 . A collector 406 composed of a high-concentration N-type impurity region is arranged on the substrate 401 . An STI is arranged between the base 405 and the collector 406 . Note that the configuration shown in FIG. 5 is merely an example, and various configurations can be adopted. Also, the temperature detection element 303 is not limited to a bipolar transistor, and may be composed of other elements (for example, a diode, a resistance element).
図６には、撮像システム３０の動作が例示されている。図６に示された動作は、演算部２０によって制御されうる。演算部２０は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。
FIG. 6 illustrates the operation of imaging system 30 . The operations shown in FIG. 6 can be controlled by the computing unit 20 . The computing unit 20 is, for example, a PLD (abbreviation of Programmable Logic Device) such as FPGA (abbreviation of Field Programmable Gate Array), or ASIC (abbreviation of Application Specific Integrated Circuit), or a general-purpose device in which a program is incorporated. It can be configured by a computer, or a combination of all or part of these.
撮像装置１０は、非常に高い環境下では正常に動作しないことがある。そこで、撮像装置１０の使用について閾値を設定し、使用中の温度が閾値を超えた場合には、撮像装置１０の動作が異常となる可能性があるため、警告を出力し、撮像装置１０を停止させる例について説明する。
The imaging device 10 may not operate properly under very high environmental conditions. Therefore, a threshold is set for the use of the imaging device 10, and if the temperature during use exceeds the threshold, there is a possibility that the operation of the imaging device 10 will become abnormal. An example of stopping will be described.
工程Ｓ２００において、演算部２０は、温度閾値Ｔｔｈを取得する。閾値Ｔｔｈは、例えば、不揮発性メモリから取得することができる。不揮発性メモリは、演算部２０の中に設けられてもよいし、演算部２０の外に設けられてもよい。
In step S200, the calculation unit 20 acquires the temperature threshold Tth. The threshold Tth can be acquired from, for example, a nonvolatile memory. The non-volatile memory may be provided inside the calculation unit 20 or may be provided outside the calculation unit 20 .
工程Ｓ２１０では、演算部２０は、撮像装置１０（信号処理回路１０５）から出力される温度信号および参照信号に基づいて、（１）式に従って、補正された温度Ｔｉを求める。換言すると、前述のように、演算部２０は、温度信号と参照信号との比を求めることによって、補正された温度Ｔｉを求めることができる。
In step S210, the calculation unit 20 obtains the corrected temperature Ti according to equation (1) based on the temperature signal and the reference signal output from the imaging device 10 (signal processing circuit 105). In other words, as described above, the calculation unit 20 can obtain the corrected temperature Ti by obtaining the ratio between the temperature signal and the reference signal.
工程Ｓ２２０では、演算部２０は、温度Ｔｉと温度閾値Ｔｔｈとを比較し、温度Ｔｉが閾値温度Ｔｔｈより低い場合には、工程Ｓ２３０において、期間Δｔにわたって撮像装置１０に画像信号を出力させ、その後、工程Ｓ２１０に戻る。一方、温度Ｔｉが閾値温度Ｔｔｈより高い場合には、工程Ｓ２３５において警告を出力し、工程Ｓ２４５において撮像装置１０の動作を停止させる。撮像装置１０の動作の停止は、例えば、撮像装置１０に対する電源電圧の供給の停止、または、撮像動作の停止でありうる。
In step S220, the calculation unit 20 compares the temperature Ti with the temperature threshold Tth, and if the temperature Ti is lower than the threshold temperature Tth, in step S230, causes the imaging device 10 to output an image signal for a period of time Δt. , return to step S210. On the other hand, when the temperature Ti is higher than the threshold temperature Tth, a warning is output in step S235, and the operation of the imaging device 10 is stopped in step S245. Stopping the operation of the imaging device 10 can be, for example, stopping the supply of power supply voltage to the imaging device 10 or stopping the imaging operation.
図５に示される処理は、撮像装置１０の動作の開始とともに開始されうる。あるいは、図５に示される処理は、他の装置によって起動されてもよい。工程Ｓ２３５における警告の出力は、撮像システム３０が表示部および／またはスピーカ等の出力部を有する場合には、該出力部を駆動することによってなされうる。工程Ｓ２３５における警告の出力は、撮像システム３０を含む上位システムが備える制御部または出力部に対してなされてもよい。撮像システム３０が自動車等の移動体に搭載される場合、撮像システム３０から出力された警告に基づいて移動体に設けられた出力部から警告が出力されうる。
The processing shown in FIG. 5 can be started when the imaging device 10 starts operating. Alternatively, the process illustrated in FIG. 5 may be initiated by other devices. If the imaging system 30 has an output unit such as a display unit and/or a speaker, the output of the warning in step S235 can be done by driving the output unit. The warning output in step S<b>235 may be made to a control unit or an output unit provided in a host system including the imaging system 30 . When the imaging system 30 is mounted on a moving body such as an automobile, a warning can be output from an output unit provided on the moving body based on the warning output from the imaging system 30 .
図５に示された例では、警告の出力後に撮像装置１０の動作が停止されるが、警告を出力する場合であっても撮像装置１０の動作を停止させなくてもよい。あるいは、温度Ｔｉが温度閾値Ｔｔｈを越えた場合に、撮像装置１０の動作を停止させた後に警告を出力してもよい。
In the example shown in FIG. 5, the operation of the imaging device 10 is stopped after the warning is output, but the operation of the imaging device 10 does not have to be stopped even when the warning is output. Alternatively, when the temperature Ti exceeds the temperature threshold Tth, the warning may be output after the operation of the imaging device 10 is stopped.
図７には、本発明の第２実施形態の撮像装置１０の構成が示されている。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従う。第２実施形態では、演算部２０が撮像装置１０に組み込まれている。
FIG. 7 shows the configuration of an imaging device 10 according to the second embodiment of the invention. Matters not mentioned in the second embodiment follow the first embodiment. In the second embodiment, the computing unit 20 is incorporated in the imaging device 10 .
図８には、第１実施形態の撮像システム３０または第２実施形態の撮像装置１０が組み込まれた移動体の一例としての自動車９００の構成が示されている。図８（ａ）は前方から見た自動車９００、図８（ｂ）は上方から見た自動車９００、図８（ｃ）を後方から見た自動車９００を模式的に示している。自動車９００は、第１実施形態の撮像システム３０または第２実施形態の撮像装置１０が組に相当する撮像装置９０２を備える。また、自動車９００は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）９０３、警報装置９１２、主制御部９１３を備える。
FIG. 8 shows the configuration of an automobile 900 as an example of a moving body incorporating the imaging system 30 of the first embodiment or the imaging device 10 of the second embodiment. 8A schematically shows the automobile 900 seen from the front, FIG. 8B schematically shows the automobile 900 seen from above, and FIG. 8C schematically shows the automobile 900 seen from the rear. An automobile 900 includes an imaging device 902 corresponding to a set of the imaging system 30 of the first embodiment or the imaging device 10 of the second embodiment. The vehicle 900 also includes an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) 903 , an alarm device 912 and a main controller 913 .
警報装置９１２は、撮像装置９０２、車両センサ、制御ユニットなどから異常を示す信号を受けたときに、運転手へ向けて警告を行う。主制御部９１３は、撮像装置９０２、車両センサ、制御ユニットなどの動作を統括的に制御する。なお、自動車９００が主制御部９１３を備えていなくてもよい。この場合、撮像装置９０２、車両センサ、制御ユニットが通信ネットワークを介して制御信号の送受を行う（例えばＣＡＮ規格）。
The warning device 912 issues a warning to the driver when receiving a signal indicating an abnormality from the imaging device 902, vehicle sensors, control unit, or the like. A main control unit 913 comprehensively controls the operations of the imaging device 902, vehicle sensors, control unit, and the like. Note that the automobile 900 does not have to include the main control section 913 . In this case, the imaging device 902, the vehicle sensor, and the control unit transmit and receive control signals via a communication network (for example, CAN standard).
図９は、自動車９００のシステム構成を示すブロック図である。自動車９００は、第１の撮像装置９０２と第２の撮像装置９０２を含む。第１の撮像装置９０２と第２の撮像装置９０２とによってステレオカメラが構成されている。撮像装置９０２には、光学部９１４により被写体像が結像される。撮像装置９０２から出力された画素信号は、画像前処理部９１５によって処理され、そして、特定用途向け集積回路９０３に伝達される。画像前処理部９１５は、光信号ＶＳとノイズ信号ＶＮとの差分を求める演算や、同期信号付加などの処理を行う。
FIG. 9 is a block diagram showing the system configuration of automobile 900. As shown in FIG. Vehicle 900 includes a first imaging device 902 and a second imaging device 902 . A stereo camera is configured by the first imaging device 902 and the second imaging device 902 . A subject image is formed on the imaging device 902 by an optical unit 914 . Pixel signals output from the imager 902 are processed by an image preprocessor 915 and passed to an application specific integrated circuit 903 . An image preprocessing unit 915 performs processing such as calculation for obtaining the difference between the optical signal VS and the noise signal VN, and synchronization signal addition.
特定用途向け集積回路９０３は、画像処理部９０４、光学測距部９０６、視差演算部９０７、物体認知部９０８、異常検出部９０９を備えうる。画像処理部９０４は、画素信号を処理して画像信号を生成する。また、画像処理部９０４は、画像信号の補正や欠陥補完を行う。画像処理部９０４は、画像信号を一時的に保持するメモリ９０５を備える。メモリ９０５は、既知の撮像装置９０２の欠陥画素の位置を記憶していてもよい。前述の演算部２０は、画像処理部９０４が有していてもよい。
The application specific integrated circuit 903 may comprise an image processor 904 , an optical rangefinder 906 , a parallax calculator 907 , an object recognizer 908 and an anomaly detector 909 . The image processing unit 904 processes pixel signals to generate image signals. The image processing unit 904 also corrects image signals and compensates for defects. The image processing unit 904 includes a memory 905 that temporarily holds image signals. The memory 905 may store the locations of defective pixels for known imagers 902 . The image processing unit 904 may have the arithmetic unit 20 described above.
光学測距部９０６は、画像信号を用いて被写体の合焦または測距を行う。視差演算部９０７は、視差画像の被写体照合（ステレオマッチング）を行う。物体認知部９０８は、画像信号を解析して、自動車、人物、標識、道路などの被写体の認知を行う。
An optical distance measurement unit 906 performs focusing or distance measurement on a subject using an image signal. A parallax calculation unit 907 performs subject collation (stereo matching) of parallax images. An object recognition unit 908 analyzes image signals and recognizes objects such as automobiles, people, signs, and roads.
異常検出部９０９は、撮像装置９０２の故障、あるいは、誤動作を検知する。異常検出部９０９は、故障や誤動作を検知した場合には、主制御部９１３へ異常を検知したことを示す信号を送る。異常検出部９０９は、前述の演算部２０の機能を有していてもよい。
An abnormality detection unit 909 detects a failure or malfunction of the imaging device 902 . When the abnormality detection unit 909 detects a failure or malfunction, the abnormality detection unit 909 sends a signal indicating the detection of the abnormality to the main control unit 913 . The abnormality detection unit 909 may have the function of the calculation unit 20 described above.
自動車９００は、車両センサ９１０および運転支援部９１１を含む。車両センサ９１０は、速度・加速度センサ、角速度センサ、舵角センサ、測距レーダ、圧力センサなどを含みうる。
Automobile 900 includes vehicle sensors 910 and driving assistance 911 . Vehicle sensors 910 may include speed/acceleration sensors, angular velocity sensors, steering angle sensors, ranging radars, pressure sensors, and the like.
運転支援部９１１は、衝突判定部を含む。衝突判定部は、光学測距部９０６、視差演算部９０７、物体認知部９０８からの情報に基づいて、物体との衝突可能性があるか否かを判定する。光学測距部９０６や視差演算部９０７は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。
Driving support unit 911 includes a collision determination unit. A collision determination unit determines whether or not there is a possibility of collision with an object based on information from the optical distance measurement unit 906 , the parallax calculation unit 907 and the object recognition unit 908 . The optical distance measurement unit 906 and the parallax calculation unit 907 are examples of distance information acquisition means for acquiring distance information to the object. That is, the distance information is information related to parallax, defocus amount, distance to the object, and the like. The collision determination unit may use any of these distance information to determine the possibility of collision. The distance information acquisition means may be implemented by specially designed hardware, or may be implemented by a software module.
運転支援部９１１が他の物体と衝突しないように自動車９００を制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。
Although an example in which the driving support unit 911 controls the automobile 900 so as not to collide with another object has been described, it is possible to control the automobile 900 so as to follow other vehicles and automatically drive the car, or to automatically drive the car so as not to stray from the lane. is also applicable.
自動車９００は、さらに、エアバッグ、アクセル、ブレーキ、ステアリング、トランスミッション等の走行に用いられる駆動部を具備する。また、自動車９００は、それらの制御ユニットを含む。制御ユニットは、主制御部９１３の制御信号に基づいて、対応する駆動部を制御する。
Automobile 900 further includes drive units such as airbags, accelerators, brakes, steering, and transmissions used for running. Vehicle 900 also includes their control unit. The control unit controls the corresponding driving section based on the control signal from the main control section 913 .
上記のように自動車９００に本発明の撮像装置あるいは撮像システムを搭載して運転支援や自動運転を行う場合、複数の撮像装置あるいは撮像システムが用いられうる。この時、撮像装置あるいは撮像システム毎に温度信号出力部の素子の特性がばらついていると、撮像装置間で想定する温度が異なり、運転支援や自動運転が正常に行えないことがありうる。また、自動車９００の運転支援や自動運転では、正確性が要求されるため、温度測定に要求される制度も高い。
When the vehicle 900 is equipped with the imaging device or imaging system of the present invention for driving assistance or automatic driving as described above, a plurality of imaging devices or imaging systems can be used. At this time, if the characteristics of the elements of the temperature signal output unit vary for each image capturing device or image capturing system, the assumed temperature differs between the image capturing devices, and it is possible that normal driving support and automatic driving cannot be performed. Further, since accuracy is required for driving assistance and automatic driving of the automobile 900, the accuracy required for temperature measurement is high.
本発明の撮像装置あるいは撮像システムを用いることで、温度測定の精度を向上させることができ、運転支援や自動運転の正確性を高めることができる。
By using the imaging device or imaging system of the present invention, the accuracy of temperature measurement can be improved, and the accuracy of driving assistance and automatic driving can be improved.
本実施例に用いられた撮像システムは、自動車に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
The imaging system used in this embodiment can be applied not only to automobiles but also to moving objects (moving devices) such as ships, aircraft, and industrial robots. In addition, the present invention can be applied not only to mobile objects but also to devices that widely use object recognition, such as intelligent transportation systems (ITS).