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JP2021125836A - Imaging device and electronic apparatus - Google Patents

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JP2021125836A
JP2021125836A JP2020019498A JP2020019498A JP2021125836A JP 2021125836 A JP2021125836 A JP 2021125836A JP 2020019498 A JP2020019498 A JP 2020019498A JP 2020019498 A JP2020019498 A JP 2020019498A JP 2021125836 A JP2021125836 A JP 2021125836A
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JP
Japan
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pixel
read
current source
constant current
imaging device
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JP2020019498A
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秀樹 長沼
Hideki Naganuma
秀樹 長沼
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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Sony Semiconductor Solutions Corp
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Publication date
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Abstract

To provide an imaging device that can suppress the variation in amplitude range of a signal line in a near-end part pixel that is near and a far-end part pixel that is far relative to a readout circuit that reads out a signal.SOLUTION: An imaging device includes a pixel array part including a readout pixel 20 where signal readout is performed and a reference pixel 30 where signal readout is not performed, a constant-current source 52 connected to source electrodes of an amplification transistor of the readout pixel and an amplification transistor of the reference pixel, and a current mirror circuit 51 that supplies the signal current according to the reference current output from the reference pixel to the readout pixel. The amplification transistor of the readout pixel and the amplification transistor of the reference pixel form a differential amplification circuit together with the constant-current source 52 and the current mirror circuit. The current mirror circuit and the constant-current source are disposed to face each other on opposite sides in a pixel column direction with the pixel array part held therebetween.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本開示は、撮像装置及び電子機器に関する。 The present disclosure relates to imaging devices and electronic devices.

撮像装置の一つとして、光電変換された信号電荷を、差動増幅回路を用いて読み出す差動増幅型の撮像装置がある(例えば、特許文献1参照)。差動増幅型の撮像装置では、信号の読出しが行われる読出画素(選択画素)と、信号の読出しが行われない参照画素とを用いて差動増幅回路を構成し、当該差動増幅回路を画素読出し回路として用いて、読出画素の信号の差動読出しが行われる。差動増幅型の撮像装置は、画素読出し回路として、差動増幅回路以外の回路、例えばソースフォロワ回路を用いる場合に比べて増幅率が大きいため、高い変換効率で信号の読出しを行うことができる。 As one of the image pickup devices, there is a differential amplification type image pickup device that reads out the photoelectrically converted signal charge by using a differential amplifier circuit (see, for example, Patent Document 1). In the differential amplifier type imaging device, a differential amplifier circuit is configured by using a read pixel (selected pixel) in which a signal is read and a reference pixel in which a signal is not read, and the differential amplifier circuit is used. The signal of the read pixel is differentially read by using it as a pixel read circuit. Since the differential amplifier type image pickup device has a larger amplification factor than the case where a circuit other than the differential amplifier circuit, for example, a source follower circuit is used as the pixel readout circuit, it is possible to read out the signal with high conversion efficiency. ..

特開2018−182496号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-182496

撮像装置において、画素アレイ部の各画素から信号を読み出す読出し方式には、画素アレイ部に対して、画素列方向の片側に読出し回路が配置されて読出しが行われる、所謂片側読出し方式と、画素列方向の両側に読出し回路が配置されて読出しが行われる、所謂両側読出し方式とがある。片側読出し方式の場合、信号を読み出す読出し回路に対して、距離的に近い近端部画素と、遠い遠端部画素とで、画素アレイ部内の信号線を流れる電流経路の距離が大きく異なり、それに伴って、近端部画素と遠端部画素とにおける信号線の振幅レンジがばらつく、という問題がある。 In the image pickup apparatus, the reading method for reading a signal from each pixel of the pixel array unit includes a so-called one-sided reading method in which a reading circuit is arranged on one side in the pixel array direction with respect to the pixel array unit and reading is performed. There is a so-called double-sided reading method in which reading circuits are arranged on both sides in the column direction to perform reading. In the case of the one-sided readout method, the distance of the current path flowing through the signal line in the pixel array section differs greatly between the near-end pixel that is close in distance and the far-end pixel that is far away from the reading circuit that reads the signal. Along with this, there is a problem that the amplitude range of the signal line between the near-end pixel and the far-end pixel varies.

本開示は、信号を読み出す読出し回路に対して、距離的に近い近端部画素と遠い遠端部画素とにおける信号線の振幅レンジのばらつきを抑えることができる撮像装置、及び、当該撮像装置を有する電子機器を提供することを目的とする。 The present disclosure describes an image pickup device capable of suppressing variation in the amplitude range of a signal line between a near-end pixel close to a distance and a far-end pixel far away from a reading circuit for reading a signal, and the image pickup device. The purpose is to provide an electronic device to have.

上記の目的を達成するための本開示の撮像装置は、
信号の読出しが行われる読出画素と、信号の読出しが行われない参照画素とが配置されて成る画素アレイ部、
読出画素の増幅トランジスタ及び参照画素の増幅トランジスタの各ソース電極に接続された定電流源、並びに、
参照画素から出力される参照電流に応じた信号電流を読出画素に供給するカレントミラー回路、
を備え、
読出画素の増幅トランジスタと参照画素の増幅トランジスタとは、定電流源及びカレントミラー回路と共に差動増幅回路を構成し、
カレントミラー回路と定電流源とは、画素アレイ部を挟んで画素列方向の両側に対面配置されている。
The imaging apparatus of the present disclosure for achieving the above object is
A pixel array unit in which a read pixel in which a signal is read and a reference pixel in which a signal is not read are arranged.
A constant current source connected to each source electrode of the amplification transistor of the read pixel and the amplification transistor of the reference pixel, and
A current mirror circuit that supplies a signal current corresponding to the reference current output from the reference pixel to the read pixel.
With
The amplifier transistor of the read pixel and the amplifier transistor of the reference pixel form a differential amplifier circuit together with a constant current source and a current mirror circuit.
The current mirror circuit and the constant current source are arranged to face each other on both sides in the pixel row direction with the pixel array portion interposed therebetween.

上記の目的を達成するための本開示の電子機器は、上記の構成の撮像装置を有する構成となっている。 The electronic device of the present disclosure for achieving the above object has a configuration having an imaging device having the above configuration.

図1は、片側読出し方式の撮像装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a one-sided readout type image pickup apparatus. 図2は、両側読出し方式の撮像装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a double-sided readout type image pickup apparatus. 図3は、差動増幅回路の構成の一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the differential amplifier circuit. 図4は、差動増幅回路を搭載した片側読出し方式の撮像装置における画素、定電流源、カレントミラー回路、及び、カラム信号処理部(ADC)の配置関係を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an arrangement relationship of a pixel, a constant current source, a current mirror circuit, and a column signal processing unit (ADC) in a one-sided readout type imaging device equipped with a differential amplifier circuit. 図5は、片側読出し方式の撮像装置における近端部画素の電圧バジェット及び遠端部画素の電圧バジェットを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a voltage budget of near-end pixels and a voltage budget of far-end pixels in a one-sided readout type image pickup apparatus. 図6は、磁界ノイズについて説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating magnetic field noise. 図7は、実施例1に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路及び定電流源の配置例、並びに、差動モード時の電流経路を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing an arrangement example of a current mirror circuit and a constant current source in the differential amplification type imaging device according to the first embodiment, and a current path in the differential mode. 図8は、実施例1に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路及び定電流源の配置例、並びに、SFモード時の電流経路を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing an arrangement example of a current mirror circuit and a constant current source in the differential amplification type imaging device according to the first embodiment, and a current path in the SF mode. 図9は、実施例1に係る差動増幅型撮像装置における差動モード時の回路構成の一例を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration in the differential mode in the differential amplification type imaging device according to the first embodiment. 図10は、実施例1に係る差動増幅型撮像装置におけるSFモード時の回路構成の一例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration in the SF mode in the differential amplification type imaging device according to the first embodiment. 図11は、差動モード時の近端部画素及び遠端部画素の電流経路を簡略化して示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a simplified current path of the near-end pixel and the far-end pixel in the differential mode. 図12は、両側読出し方式の撮像装置における差動モード時の近端部画素の電圧バジェット及び遠端部画素の電圧バジェットを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a voltage budget of the near-end pixel and a voltage budget of the far-end pixel in the differential mode in the double-sided readout type image pickup apparatus. 図13は、実施例2に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路及び定電流源の配置例、並びに、差動モード時の電流経路を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing an arrangement example of a current mirror circuit and a constant current source in the differential amplification type imaging device according to the second embodiment, and a current path in the differential mode. 図14は、実施例2に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路及び定電流源の配置例、並びに、SFモード時の電流経路を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing an arrangement example of a current mirror circuit and a constant current source in the differential amplification type imaging device according to the second embodiment, and a current path in the SF mode. 図15は、実施例3に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路及び定電流源の配置例、並びに、差動モード時の電流経路を示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing an arrangement example of a current mirror circuit and a constant current source in the differential amplification type imaging device according to the third embodiment, and a current path in the differential mode. 図16は、実施例3に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路及び定電流源の配置例、並びに、SFモード時の電流経路を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing an arrangement example of a current mirror circuit and a constant current source in the differential amplification type imaging device according to the third embodiment, and a current path in the SF mode. 図17は、実施例4に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路及び定電流源の配置例、並びに、差動モード時の電流経路を示すブロック図である。FIG. 17 is a block diagram showing an arrangement example of a current mirror circuit and a constant current source in the differential amplification type imaging device according to the fourth embodiment, and a current path in the differential mode. 図18は、実施例4に係る差動増幅型撮像装置における横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチの接続関係を示す回路図である。FIG. 18 is a circuit diagram showing a connection relationship between the horizontal connection wiring and the horizontal connection switch in the differential amplification type imaging device according to the fourth embodiment. 図19は、実施例5に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路及び定電流源の配置例、並びに、差動モード時の電流経路を示すブロック図である。FIG. 19 is a block diagram showing an arrangement example of a current mirror circuit and a constant current source in the differential amplification type imaging device according to the fifth embodiment, and a current path in the differential mode. 図20は、実施例6に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路及び定電流源の配置例、並びに、差動モード時の電流経路を示すブロック図である。FIG. 20 is a block diagram showing an arrangement example of a current mirror circuit and a constant current source in the differential amplification type imaging device according to the sixth embodiment, and a current path in the differential mode. 図21は、実施例6に係る差動増幅型撮像装置における横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチの差動モード時の接続関係を示す回路図である。FIG. 21 is a circuit diagram showing a connection relationship between the horizontal connection wiring and the horizontal connection switch in the differential mode in the differential amplification type imaging device according to the sixth embodiment. 図22は、実施例6に係る差動増幅型撮像装置における横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチのSFモード時の接続関係を示す回路図である。FIG. 22 is a circuit diagram showing a connection relationship of the horizontal connection wiring and the horizontal connection switch in the differential amplification type imaging device according to the sixth embodiment in the SF mode. 図23は、本開示に係る技術の適用例を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing an application example of the technique according to the present disclosure. 図24は、本開示の電子機器の一例である撮像システムの構成例の概略を示すブロック図である。FIG. 24 is a block diagram showing an outline of a configuration example of an imaging system which is an example of the electronic device of the present disclosure. 図25は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。FIG. 25 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technique according to the present disclosure can be applied. 図26は、移動体制御システムにおける撮像部の設置位置の例を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing an example of an installation position of an imaging unit in a mobile control system.

以下、本開示の技術を実施するための形態(以下、「実施形態」と記述する)について図面を用いて詳細に説明する。本開示の技術は実施形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
1.本開示の撮像装置及び電子機器、全般に関する説明
2.一般的な撮像装置の構成例
2−1.片側読出し方式の撮像装置
2−2.両側読出し方式の撮像装置
2−3.半導体チップ構造
2−4.差動増幅型の撮像装置
2−5.差動増幅回路の構成例
2−5−1.読出画素の回路構成例
2−5−2.参照画素の回路構成例
2−5−3.カレントミラー回路の構成例
2−6.信号線電位の振幅レンジのばらつきについて
2−7.磁界ノイズについて
3.本開示の実施形態
3−1.実施例1(カレントミラー回路と定電流源とを、互いに隣接する2つの画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置する例)
3−2.実施例2(実施例1の変形例:画素アレイ部11に対するカレントミラー回路と定電流源との配置関係を、画素列毎に交互に反転させた例)
3−3.実施例3(カレントミラー回路と定電流源とを、互いに隣接する4つの画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置する例)
3−4.実施例4(実施例1の変形例:参照画素側を画素列間で横繋ぎする配線及びスイッチを有する例)
3−5.実施例5(実施例4の変形例:画素列毎に、下側及び上側のカラム読出し回路部で横繋ぎを実現する例)
3−6.実施例6(実施例5の変形例:隣接する2つの画素列の各VPX配線をまとめて1本にした例)
4.変形例
5.応用例
6.本開示に係る技術の適用例
6−1.本開示の電子機器(撮像装置の例)
6−2.移動体への応用例
7.本開示がとることができる構成
Hereinafter, embodiments for carrying out the technique of the present disclosure (hereinafter, referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings. The techniques of the present disclosure are not limited to embodiments. In the following description, the same code will be used for the same element or the element having the same function, and duplicate description will be omitted. The explanation will be given in the following order.
1. 1. Description of the imaging apparatus and electronic device of the present disclosure, and general description 2. Configuration example of a general imaging device 2-1. One-sided readout type image pickup device 2-2. Double-sided readout type image pickup device 2-3. Semiconductor chip structure 2-4. Differential amplification type imaging device 2-5. Configuration example of differential amplifier circuit 2-5-1. Circuit configuration example of read pixel 2-5-2. Circuit configuration example of reference pixel 2-5-3. Configuration example of current mirror circuit 2-6. Variation of amplitude range of signal line potential 2-7. About magnetic field noise 3. Embodiments of the present disclosure 3-1. Example 1 (Example in which a current mirror circuit and a constant current source are arranged face-to-face with a pixel array portion in units of two pixel sequences adjacent to each other).
3-2. Example 2 (Modification of Example 1: An example in which the arrangement relationship between the current mirror circuit and the constant current source with respect to the pixel array unit 11 is alternately inverted for each pixel sequence).
3-3. Example 3 (Example in which the current mirror circuit and the constant current source are arranged face-to-face with the pixel array portion sandwiched between four pixel sequences adjacent to each other as a unit).
3-4. Example 4 (Modification of Example 1: Example of having wiring and a switch for horizontally connecting the reference pixel side between pixel rows)
3-5. Example 5 (Modification of Example 4: An example in which horizontal connection is realized in the lower and upper column readout circuit units for each pixel sequence)
3-6. Example 6 (Modification of Example 5: An example in which each VPX wiring of two adjacent pixel rows is combined into one)
4. Modification example 5. Application example 6. Application examples of the technology according to the present disclosure 6-1. Electronic device of the present disclosure (example of imaging device)
6-2. Application example to mobile body 7. Configuration that can be taken by this disclosure

<本開示の撮像装置及び電子機器、全般に関する説明>
本開示の撮像装置及び電子機器にあっては、カレントミラー回路と定電流源とが、複数の画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置され、好ましくは、互いに隣接する2つの画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置された構成とすることができる。そして、画素アレイ部に対するカレントミラー回路と定電流源との配置関係について、画素列毎に交互に反転している構成とすることができる。あるいは又、カレントミラー回路と定電流源とが、互いに隣接する4つの画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置された構成とすることができる。
<Explanation of the image pickup apparatus and electronic device of the present disclosure, in general>
In the imaging apparatus and electronic device of the present disclosure, the current mirror circuit and the constant current source are arranged face-to-face with a pixel array portion in units of a plurality of pixel trains, and preferably two pixels adjacent to each other. It is possible to have a configuration in which the pixels are arranged face-to-face with the pixel array portion in units of columns. Then, the arrangement relationship between the current mirror circuit and the constant current source with respect to the pixel array unit can be configured to be alternately inverted for each pixel sequence. Alternatively, the current mirror circuit and the constant current source can be arranged face-to-face with the pixel array portion interposed therebetween in units of four pixel sequences adjacent to each other.

上述した好ましい構成を含む本開示の撮像装置及び電子機器にあっては、参照画素側を画素列間で電気的に接続する横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチを有する構成とすることができる。また、画素アレイ部を挟んで画素列方向の両側にカラム読出し回路部を有し、画素と定電流源とを繋ぐ配線及び垂直信号線が、両側のカラム読出し回路部まで延在して設けられるとき、横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチについて、両側のカラム読出し回路部において、参照画素側を画素列間で電気的に接続する構成とすることができる。また、画素と定電流源とを繋ぐ配線について、隣接する画素列間で1本にまとめた構成とすることができる。 The imaging apparatus and electronic device of the present disclosure including the above-described preferable configuration may have a configuration having a horizontal connection wiring and a horizontal connection switch for electrically connecting the reference pixel side between pixel rows. Further, column reading circuits are provided on both sides of the pixel array section in the pixel row direction, and wiring and vertical signal lines connecting the pixels and the constant current source are provided extending to the column reading circuits on both sides. At this time, the horizontal connection wiring and the horizontal connection switch may be configured to electrically connect the reference pixel side between the pixel rows in the column readout circuits on both sides. Further, the wiring connecting the pixels and the constant current source can be integrated into one wire between adjacent pixel rows.

また、上述した好ましい構成を含む本開示の撮像装置及び電子機器にあっては、差動増幅回路による差動型の増幅読出しモードと、ソースフォロワ回路による読出しモードとを有し、両モードの切替えが可能な構成とすることができる。 Further, the image pickup apparatus and the electronic device of the present disclosure including the above-described preferable configuration have a differential amplifier / read mode by a differential amplifier circuit and a read mode by a source follower circuit, and can switch between the two modes. Can be configured.

<一般的な撮像装置の構成例>
本開示の撮像装置について説明するのに先立って、一般的な撮像装置の構成例について説明する。ここでは、一般的な撮像装置として、X−Yアドレス方式の撮像装置の一種であるCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサを例に挙げて説明する。CMOSイメージセンサは、CMOSプロセスを応用して、又は、部分的に使用して作製されたイメージセンサである。
<Configuration example of general imaging device>
Prior to explaining the image pickup apparatus of the present disclosure, a configuration example of a general image pickup apparatus will be described. Here, as a general imaging device, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, which is a kind of XY address type imaging device, will be described as an example. A CMOS image sensor is an image sensor made by applying or partially using a CMOS process.

CMOSイメージセンサ等の撮像装置において、画素アレイ部の各画素から信号を読み出す読出し方式には、画素が配列されて成る画素アレイ部に対し、画素列方向の片側から読み出す片側読出し方式と、画素列方向の両側から読み出す両側読出し方式とがある。 In an imaging device such as a CMOS image sensor, the reading method for reading a signal from each pixel of the pixel array unit includes a one-sided reading method for reading from one side in the pixel array direction with respect to the pixel array unit in which the pixels are arranged, and a pixel array. There is a double-sided reading method that reads from both sides of the direction.

[片側読出し方式の撮像装置]
図1は、片側読出し方式の撮像装置の構成例を示すブロック図である。
[One-sided readout type imaging device]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a one-sided readout type image pickup apparatus.

片側読出し方式の撮像装置10Aは、画素アレイ部11、垂直駆動部12、カラム読出し回路部13、カラム信号処理部14、水平駆動部15、信号処理部16、及び、システム制御部17を備えている。そして、撮像装置10Aは、カラム読出し回路部13、カラム信号処理部14、及び、水平駆動部15が、画素アレイ部11に対し、画素列方向の片側(例えば、図の下側)に配置され、画素アレイ部11の各画素20の信号を画素列方向の片側から読み出す片側読出しの構成となっている。 The one-sided readout type imaging device 10A includes a pixel array unit 11, a vertical drive unit 12, a column readout circuit unit 13, a column signal processing unit 14, a horizontal drive unit 15, a signal processing unit 16, and a system control unit 17. There is. Then, in the image pickup apparatus 10A, the column readout circuit unit 13, the column signal processing unit 14, and the horizontal drive unit 15 are arranged on one side (for example, the lower side in the figure) in the pixel row direction with respect to the pixel array unit 11. The signal of each pixel 20 of the pixel array unit 11 is read from one side in the pixel row direction.

画素アレイ部11は、入射光量に応じた電荷量の光電荷を発生する光電変換部を有する画素20が行列状に2次元配置されて構成されている。画素アレイ部11には、m行n列の画素配列に対して画素行毎に画素駆動線1111〜111mが、画素行方向(図の左右方向)に沿って配線されている。画素アレイ部11には更に、画素列毎に垂直信号線1121〜112nが画素列方向(図の上下方向)に沿って配線されている。画素駆動線111の一端は、垂直駆動部12の各画素行に対応した出力端に接続されている。 The pixel array unit 11 is configured by two-dimensionally arranging pixels 20 having a photoelectric conversion unit that generates an amount of light charge according to the amount of incident light in a matrix. In the pixel array unit 11, pixel drive lines 111 1 to 111 m are wired along the pixel row direction (left-right direction in the figure) for each pixel row with respect to the pixel array of m rows and n columns. Further, vertical signal lines 112 1 to 112 n are wired in the pixel array unit 11 for each pixel row along the pixel row direction (vertical direction in the figure). One end of the pixel drive line 111 is connected to the output end corresponding to each pixel row of the vertical drive unit 12.

垂直駆動部12は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、画素アレイ部11の各画素20を、全画素同時あるいは画素行単位等で駆動する画素駆動部である。この垂直駆動部12は、その具体的な構成については図示を省略するが、読出し走査系及び掃出し走査系を有する構成となっており、これら走査系による駆動の下に、一括掃き出しや一括転送を行うことができる。 The vertical drive unit 12 is a pixel drive unit that is composed of a shift register, an address decoder, and the like, and drives each pixel 20 of the pixel array unit 11 simultaneously for all pixels or in pixel row units. Although the specific configuration of the vertical drive unit 12 is not shown, it has a read scanning system and a sweep scanning system, and under the drive of these scanning systems, batch sweeping and batch transfer are performed. It can be carried out.

読出し走査系は、画素20から信号を読み出すために、画素アレイ部11の各画素20を画素行単位で順に選択走査する。行駆動(ローリングシャッタ動作)の場合、掃出しについては、読出し走査系によって読出し走査が行われる読出し行に対し、その読出し走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して掃出し走査が行われる。また、グローバル露光(グローバルシャッタ動作)の場合は、一括転送よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して一括掃出しが行われる。 The read-out scanning system selectively scans each pixel 20 of the pixel array unit 11 in pixel-row units in order to read a signal from the pixel 20. In the case of row drive (rolling shutter operation), for sweeping, sweep scanning is performed ahead of the read scan performed by the read scan system by the time of the shutter speed. Further, in the case of global exposure (global shutter operation), batch sweeping is performed prior to batch transfer by the time of the shutter speed.

この掃出しにより、読出し行の画素20の光電変換部から不要な電荷が掃き出される。そして、不要電荷の掃出し(リセット)により、所謂、電子シャッタ動作が行われる。ここで、電子シャッタ動作とは、光電変換部の光電荷を捨てて、新たに露光を開始する(光電荷の蓄積を開始する)動作のことを言う。 By this sweeping, unnecessary charges are swept out from the photoelectric conversion part of the pixel 20 of the reading line. Then, the so-called electronic shutter operation is performed by sweeping out (resetting) unnecessary charges. Here, the electronic shutter operation refers to an operation of discarding the light charge of the photoelectric conversion unit and starting a new exposure (starting the accumulation of the light charge).

読出し走査系による読出し動作によって読み出される信号は、その直前の読出し動作又は電子シャッタ動作以降に入射した光量に対応するものである。行駆動の場合は、直前の読出し動作による読出しタイミング、又は、電子シャッタ動作による掃出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、画素20における光電荷の蓄積期間(露光期間)となる。グローバル露光の場合は、一括掃出しから一括転送までの期間が蓄積期間(露光期間)となる。 The signal read by the read operation by the read scanning system corresponds to the amount of light incidented after the read operation or the electronic shutter operation immediately before that. In the case of row drive, the period from the read timing by the immediately preceding read operation or the sweep timing by the electronic shutter operation to the read timing by the current read operation is the light charge accumulation period (exposure period) in the pixel 20. .. In the case of global exposure, the period from batch sweeping to batch transfer is the accumulation period (exposure period).

垂直駆動部12によって選択された画素行の各画素20から出力される画素信号は、垂直信号線112の各々を通してカラム読出し回路部13に供給される。カラム読出し回路部13は、後述する読出画素及び参照画素と共に、差動増幅回路を構成するカレントミラー回路及び定電流源や、アナログ−デジタル変換器(ADC)等から成り、画素列毎に設けられた構成となっている。 The pixel signal output from each pixel 20 of the pixel row selected by the vertical drive unit 12 is supplied to the column readout circuit unit 13 through each of the vertical signal lines 112. The column readout circuit unit 13 is composed of a current mirror circuit and a constant current source constituting a differential amplifier circuit, an analog-to-digital converter (ADC), and the like, together with a readout pixel and a reference pixel described later, and is provided for each pixel sequence. It has a structure.

カラム信号処理部14は、画素アレイ部11の画素列毎に、選択行の各画素20から垂直信号線(VSL)112を通して出力され、カラム読出し回路部13を経由して供給される画素信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持する。所定の信号処理としては、例えば、相関二重サンプリング(Correlated Double Sampling:CDS)によるノイズ除去処理等を例示することができる。 The column signal processing unit 14 outputs a pixel signal that is output from each pixel 20 of the selected row through the vertical signal line (VSL) 112 for each pixel column of the pixel array unit 11 and is supplied via the column readout circuit unit 13. On the other hand, a predetermined signal processing is performed, and the pixel signal after the signal processing is temporarily held. As the predetermined signal processing, for example, noise removal processing by Correlated Double Sampling (CDS) and the like can be exemplified.

水平駆動部15は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、カラム信号処理部14の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動部15による選択走査により、カラム信号処理部14で信号処理された画素信号が順番に信号処理部16に出力される。 The horizontal drive unit 15 is composed of a shift register, an address decoder, and the like, and sequentially selects unit circuits corresponding to the pixel strings of the column signal processing unit 14. By the selective scanning by the horizontal drive unit 15, the pixel signals signal-processed by the column signal processing unit 14 are sequentially output to the signal processing unit 16.

信号処理部16は、カラム信号処理部14から出力される画素信号に対して、例えば、CDS(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング)によるノイズ除去処理等を含む種々の信号処理を行う。 The signal processing unit 16 performs various signal processing on the pixel signal output from the column signal processing unit 14, including noise removal processing by, for example, CDS (Correlated Double Sampling).

システム制御部17は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ等によって構成され、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に垂直駆動部12、カラム読出し回路部13、カラム信号処理部14、及び、水平駆動部15などの駆動制御を行う。 The system control unit 17 is composed of a timing generator or the like that generates various timing signals, and is a vertical drive unit 12, a column readout circuit unit 13, and a column signal processing unit 14 based on various timing signals generated by the timing generator. , And drive control of the horizontal drive unit 15 and the like.

[両側読出し方式の撮像装置]
図2は、両側読出し方式の撮像装置の構成例を示すブロック図である。
[Double-sided readout type imaging device]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a double-sided readout type image pickup apparatus.

両側読出し方式の撮像装置10Bは、画素アレイ部11、垂直駆動部12、及び、信号処理部16の他、カラム読出し回路部13、カラム信号処理部14、水平駆動部15、及び、システム制御部17を2系統(A,B)有し、画素アレイ部11の各画素20の信号を画素列方向の両側から読み出す両側読出しの構成となっている。 The two-sided readout type image pickup device 10B includes a pixel array unit 11, a vertical drive unit 12, a signal processing unit 16, a column readout circuit unit 13, a column signal processing unit 14, a horizontal drive unit 15, and a system control unit. 17 is provided in two systems (A and B), and the signal of each pixel 20 of the pixel array unit 11 is read out from both sides in the pixel row direction.

すなわち、撮像装置10Bは、画素アレイ部11に対し、A系統のカラム読出し回路部13A、カラム信号処理部14A、水平駆動部15A、及び、システム制御部17Aが、画素列方向の一方側(例えば、図の下側)に配置され、B系統のカラム読出し回路部13B、カラム信号処理部14B、水平駆動部15B、及び、システム制御部17Bが、画素列方向の他方側(例えば、図の上側)に配置されている。 That is, in the image pickup apparatus 10B, the column reading circuit unit 13A of the system A, the column signal processing unit 14A, the horizontal drive unit 15A, and the system control unit 17A are arranged on one side in the pixel row direction (for example, with respect to the pixel array unit 11). , The column reading circuit unit 13B of the B system, the column signal processing unit 14B, the horizontal drive unit 15B, and the system control unit 17B are arranged on the lower side of the figure (for example, the upper side of the figure). ) Is placed.

両側読出し方式の撮像装置10Bにおける各回路部の動作は、基本的に、片側読出し方式の撮像装置10Aにおける各回路部の動作と同じである。尚、信号処理部16においては、A系統、B系統で読み出された画素信号を、画素アレイ部11の画素20の配列に対応した信号配列に並び替える処理が行われる。 The operation of each circuit unit in the two-sided readout type image pickup apparatus 10B is basically the same as the operation of each circuit unit in the one-sided readout type image pickup apparatus 10A. The signal processing unit 16 performs a process of rearranging the pixel signals read by the A system and the B system into a signal arrangement corresponding to the arrangement of the pixels 20 of the pixel array unit 11.

[半導体チップ構造]
上記の構成の片側読出し方式の撮像装置10A、又は、両側読出し方式の撮像装置10Bの半導体チップ構造としては、平置型の半導体チップ構造、及び、積層型の半導体チップ構造を例示することができる。平置型の半導体チップ構造は、画素20が行列状に配置されて成る画素アレイ部11と同じ半導体基板上に、画素アレイ部11の周辺回路部が形成された構造である。積層型の半導体チップ構造は、少なくとも2つの半導体基板が積層され、その一つの半導体基板に画素アレイ部11が形成され、他の半導体基板に周辺回路部又はその一部が形成された構造である。また、画素構造については、配線層が形成される側の基板面を表面(正面)とするとき、その反対側の裏面側から照射される光を取り込む裏面照射型の画素構造とすることもできるし、表面側から照射される光を取り込む表面照射型の画素構造とすることもできる。
[Semiconductor chip structure]
As the semiconductor chip structure of the one-sided readout type image pickup device 10A or the two-sided readout type image pickup device 10B having the above configuration, a flat semiconductor chip structure and a laminated semiconductor chip structure can be exemplified. The flat-mounted semiconductor chip structure is a structure in which a peripheral circuit portion of the pixel array portion 11 is formed on the same semiconductor substrate as the pixel array portion 11 in which the pixels 20 are arranged in a matrix. The laminated semiconductor chip structure is a structure in which at least two semiconductor substrates are laminated, a pixel array portion 11 is formed on one semiconductor substrate, and a peripheral circuit portion or a part thereof is formed on another semiconductor substrate. .. Further, regarding the pixel structure, when the substrate surface on the side where the wiring layer is formed is the front surface (front surface), a back surface irradiation type pixel structure that takes in the light emitted from the back surface side on the opposite side can also be used. However, a surface-illuminated pixel structure that captures the light emitted from the surface side can also be used.

[差動増幅型の撮像装置]
次に、上述した片側読出し方式及び両側読出し方式のいずれの撮像装置にも適用可能な差動増幅型の撮像装置について説明する。差動増幅型の撮像装置は、光電変換された信号電荷を、差動増幅回路を用いて読み出す方式の撮像装置である。差動増幅型の撮像装置では、信号の読出しが行われる読出画素(選択画素)と、信号の読出しが行われない参照画素とを用いて差動増幅回路を構成し、当該差動増幅回路を画素読出し回路として用いて、読出画素の信号の読出しが行われる。
[Differential amplification type imaging device]
Next, a differential amplification type imaging device applicable to both the one-sided readout method and the two-sided readout method described above will be described. The differential amplification type image pickup device is a type of image pickup device in which the photoelectrically converted signal charge is read out by using a differential amplifier circuit. In the differential amplifier type imaging device, a differential amplifier circuit is configured by using read pixels (selected pixels) in which signals are read and reference pixels in which signals are not read, and the differential amplifier circuit is used. The signal of the read pixel is read out by using it as a pixel read circuit.

差動増幅型の撮像装置の場合、画素アレイ部11に行列状に2次元配置された複数の画素は、信号の読出しが行われる読出画素と、信号の読出しが行われない参照画素とから成る。そして、差動増幅型の撮像装置では、読出画素と参照画素とを用いて差動増幅回路を構成し、当該差動増幅回路を画素読出し回路として用いて、読出画素の信号の読出しが行われることになる。 In the case of a differential amplification type imaging device, a plurality of pixels arranged two-dimensionally in a matrix in the pixel array unit 11 are composed of a read pixel in which a signal is read and a reference pixel in which the signal is not read. .. Then, in the differential amplifier type image pickup device, a differential amplifier circuit is configured by using the read pixel and the reference pixel, and the differential amplifier circuit is used as the pixel read circuit to read the signal of the read pixel. It will be.

画素アレイ部11において、読出画素と共に差動増幅回路を形成する参照画素については、画素アレイ部11の特定の領域に固定的に配置した、所謂、参照画素固定とすることもできるし、選択走査に伴って移動する読出画素に追従して移動する、所謂、参照画素追従とすることもできる。 In the pixel array unit 11, the reference pixel forming the differential amplifier circuit together with the read pixel may be fixedly arranged in a specific region of the pixel array unit 11, so-called fixed reference pixel, or selective scanning. It is also possible to perform so-called reference pixel tracking, in which the reading pixel moves following the read pixel that moves in accordance with the above.

[差動増幅回路の構成例]
続いて、読出画素の増幅トランジスタと参照画素の増幅トランジスタとを用いて構成される差動増幅回路の構成の一例について説明する。差動増幅回路の構成の一例の回路図を図3に示す。以下では、読出画素を読出画素20として、参照画素を参照画素30として説明する。
[Configuration example of differential amplifier circuit]
Subsequently, an example of the configuration of the differential amplifier circuit configured by using the amplifier transistor of the read pixel and the amplifier transistor of the reference pixel will be described. A circuit diagram of an example of the configuration of the differential amplifier circuit is shown in FIG. Hereinafter, the read pixel will be referred to as a read pixel 20, and the reference pixel will be referred to as a reference pixel 30.

差動増幅回路50は、カレントミラー回路51及びテール電流源としての定電流源52を有し、画素列毎に設けられている。カレントミラー回路51及び定電流源52は、読出画素20の増幅トランジスタ24及び参照画素30の増幅トランジスタ34と共に、差動増幅回路50を構成している。 The differential amplifier circuit 50 has a current mirror circuit 51 and a constant current source 52 as a tail current source, and is provided for each pixel row. The current mirror circuit 51 and the constant current source 52 form a differential amplifier circuit 50 together with the amplifier transistor 24 of the read pixel 20 and the amplifier transistor 34 of the reference pixel 30.

(読出画素の回路構成例)
読出画素20は、受光素子として、例えば、フォトダイオード21を有している。読出画素20は、フォトダイオード21の他に、転送トランジスタ22、リセットトランジスタ23、増幅トランジスタ24、及び、選択トランジスタ25を有する回路構成となっている。
(Circuit configuration example of read pixel)
The reading pixel 20 has, for example, a photodiode 21 as a light receiving element. The read pixel 20 has a circuit configuration including a transfer transistor 22, a reset transistor 23, an amplification transistor 24, and a selection transistor 25 in addition to the photodiode 21.

転送トランジスタ22、リセットトランジスタ23、増幅トランジスタ24、及び、選択トランジスタ25の4つのトランジスタとしては、例えばNチャネルのMOS型電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor;FET)を用いている。但し、ここで例示した4つのトランジスタ22〜25の導電型の組み合わせは一例に過ぎず、これらの組み合わせに限られるものではない。 As the four transistors of the transfer transistor 22, the reset transistor 23, the amplification transistor 24, and the selection transistor 25, for example, an N-channel MOS field effect transistor (FET) is used. However, the combination of the conductive types of the four transistors 22 to 25 illustrated here is only an example, and is not limited to these combinations.

フォトダイオード21は、アノード電極が低電位側電源(例えば、グランド)に接続されており、受光した光をその光量に応じた電荷量の光電荷(ここでは、光電子)に光電変換してその光電荷を蓄積する。フォトダイオード21のカソード電極は、転送トランジスタ22を介して増幅トランジスタ24のゲート電極と電気的に接続されている。 In the photodiode 21, the anode electrode is connected to a low-potential side power supply (for example, ground), and the received light is photoelectrically converted into a light charge (here, a photoelectron) having a charge amount corresponding to the light amount, and the light thereof. Accumulates electric charge. The cathode electrode of the photodiode 21 is electrically connected to the gate electrode of the amplification transistor 24 via the transfer transistor 22.

ここで、増幅トランジスタ24のゲート電極が電気的に繋がった領域は、フローティングディフュージョン(浮遊拡散領域/不純物拡散領域)容量Cfdである。フローティングディフュージョン容量Cfdは、電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部である。 Here, the region where the gate electrodes of the amplification transistor 24 are electrically connected is the floating diffusion (floating diffusion region / impurity diffusion region) capacitance C fd . The floating diffusion capacitance C fd is a charge-voltage conversion unit that converts an electric charge into a voltage.

転送トランジスタ22のゲート電極には、高レベル(例えば、VDDレベル)がアクティブとなる転送信号TRG_Sが、図1に示す垂直駆動部12から与えられる。転送トランジスタ22は、転送信号TRG_Sに応答して導通状態となることで、フォトダイオード21で光電変換され、当該フォトダイオード21に蓄積された光電荷をフローティングディフュージョン容量Cfdに転送する。 A transfer signal TRG_S in which a high level (for example, V DD level) is active is given to the gate electrode of the transfer transistor 22 from the vertical drive unit 12 shown in FIG. The transfer transistor 22 becomes conductive in response to the transfer signal TRG_S, is photoelectrically converted by the photodiode 21, and transfers the optical charge accumulated in the photodiode 21 to the floating diffusion capacitance C fd.

リセットトランジスタ23は、画素信号が出力される信号線VSL_Sに接続された信号線VRD_Sとフローティングディフュージョン容量Cfdとの間に接続されている。リセットトランジスタ23のゲート電極には、高レベルがアクティブとなるリセット信号RST_Sが垂直駆動部12から与えられる。リセットトランジスタ23は、リセット信号RST_Sに応答して導通状態になることによってフローティングディフュージョン容量Cfdをリセットする。 The reset transistor 23 is connected between the signal line VRD_S connected to the signal line VSL_S from which the pixel signal is output and the floating diffusion capacitance C fd . A reset signal RST_S that activates a high level is given to the gate electrode of the reset transistor 23 from the vertical drive unit 12. The reset transistor 23 resets the floating diffusion capacitance C fd by becoming conductive in response to the reset signal RST_S.

増幅トランジスタ24は、ゲート電極がフローティングディフュージョン容量Cfdに接続されており、フローティングディフュージョン容量Cfdの電圧を増幅し、当該電圧に応じた電流を信号電流として出力する。この信号電流によって読出画素20の出力電圧が生成され、画素信号として、選択トランジスタ25を介して信号線VSL_Sに出力する。 Amplifying transistor 24, a gate electrode is connected to the floating diffusion capacitance C fd, it amplifies the voltage of the floating diffusion capacitance C fd, and outputs a current corresponding to the voltage as a signal current. The output voltage of the read pixel 20 is generated by this signal current, and is output as a pixel signal to the signal line VSL_S via the selection transistor 25.

選択トランジスタ25は、画素信号が出力される信号線VSL_Sと増幅トランジスタ24との間に接続されている。選択トランジスタ25のゲート電極には、高レベルがアクティブとなる選択信号SEL_Sが垂直駆動部12から与えられる。選択トランジスタ25は、垂直駆動部12から与えられる選択信号SEL_Sに応じて、信号線VSL_Sと増幅トランジスタ24との間の経路を開閉する。 The selection transistor 25 is connected between the signal line VSL_S from which the pixel signal is output and the amplification transistor 24. A selection signal SEL_S that activates a high level is given to the gate electrode of the selection transistor 25 from the vertical drive unit 12. The selection transistor 25 opens and closes the path between the signal line VSL_S and the amplification transistor 24 according to the selection signal SEL_S given from the vertical drive unit 12.

増幅トランジスタ24と選択トランジスタ25との共通接続ノードとフローティングディフュージョン容量Cfdとの間には、フィードバック容量CFBが接続されている。 A feedback capacitance C FB is connected between the common connection node of the amplification transistor 24 and the selection transistor 25 and the floating diffusion capacitance C fd.

(参照画素の回路構成例)
参照画素30は、フォトダイオード31、転送トランジスタ32、リセットトランジスタ33、増幅トランジスタ34、選択トランジスタ35、フローティングディフュージョンCfd、及び、フィードバック容量CFBを有する回路構成となっている。これらの素子(31〜35、Cfd、CFB)のそれぞれの構成については、基本的に、読出画素20の各素子(21〜26、Cfd、CFB)と同じである。
(Circuit configuration example of reference pixel)
The reference pixel 30 has a circuit configuration having a photodiode 31, a transfer transistor 32, a reset transistor 33, an amplification transistor 34, a selection transistor 35, a floating diffusion C fd , and a feedback capacitance C FB. The configuration of each of these elements (31 to 35, C fd , C FB ) is basically the same as that of each element (21 to 26, C fd , C FB ) of the read pixel 20.

但し、増幅トランジスタ34のソース電極は、増幅トランジスタ24のソース電極と共にコモン配線VCOMに接続されている。また、リセットトランジスタ33は、リセット電圧Vrstが与えられる信号線VRD_Rとフローティングディフュージョン36との間に接続され、選択トランジスタ25は、信号線VSL_Rと増幅トランジスタ34との間に接続されている。 However, the source electrode of the amplification transistor 34 is connected to the common wiring VCOM together with the source electrode of the amplification transistor 24. Further, the reset transistor 33 is connected between the signal line VRD_R to which the reset voltage V rst is applied and the floating diffusion 36, and the selection transistor 25 is connected between the signal line VSL_R and the amplification transistor 34.

転送トランジスタ22のゲート電極には、高レベルがアクティブとなる転送信号TRG_Rが、リセットトランジスタ33のゲート電極には、高レベルがアクティブとなるリセット信号RST_Rが、選択トランジスタ25のゲート電極には、高レベルがアクティブとなる選択信号SEL_Rがそれぞれ図1に示す垂直駆動部12から与えられる。 The gate electrode of the transfer transistor 22 has a transfer signal TRG_R that activates a high level, the gate electrode of the reset transistor 33 has a reset signal RST_R that activates a high level, and the gate electrode of the selection transistor 25 has a high reset signal RST_R. The selection signal SEL_R at which the level becomes active is given from the vertical drive unit 12 shown in FIG. 1, respectively.

(カレントミラー回路の構成例)
カレントミラー回路51は、例えば、2つのPチャネルMOS型電界効果トランジスタ(以下、「PMOSトランジスタ」と記述する)、即ち、PMOSトランジスタ511及びPMOSトランジスタ512から成り、PMOSトランジスタ511及びPMOSトランジスタ512の各ゲート電極が共通に接続されている。PMOSトランジスタ511は、ゲート電極とドレイン電極とが共通に接続されたダイオード接続の構成となっている。PMOSトランジスタ511は、ドレイン電極が電源電圧VDDのノードに接続され、ソース電極が信号線VSL_Rに接続されている。PMOSトランジスタ512は、ドレイン電極が電源電圧VDDのノードに接続され、ソース電極が信号線VSL_Sに接続されている。
(Example of current mirror circuit configuration)
The current mirror circuit 51 is composed of, for example, two P-channel MOS type field effect transistors (hereinafter, referred to as “MPPO transistors”), that is, a MOSFET transistor 511 and a MOSFET transistor 512, and each of the NMOS transistor 511 and the NMOS transistor 512. The gate electrodes are connected in common. The MIMO transistor 511 has a diode connection configuration in which a gate electrode and a drain electrode are commonly connected. In the epitaxial transistor 511, the drain electrode is connected to the node of the power supply voltage V DD , and the source electrode is connected to the signal line VSL_R. In the epitaxial transistor 512, the drain electrode is connected to the node of the power supply voltage V DD , and the source electrode is connected to the signal line VSL_S.

上記の構成のカレントミラー回路51は、参照電流をPMOSトランジスタ511から参照画素30側の信号線VSL_Rに出力し、参照電流に応じた値、即ち、参照電流に等しい値の信号電流をPMOSトランジスタ512から読出画素20側の信号線VSL_Sを出力する。ここで、「等しい」とは、厳密に等しい場合の他、実質的に等しい場合も含む意味であり、設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。 The current mirror circuit 51 having the above configuration outputs a reference current from the epitaxial transistor 511 to the signal line VSL_R on the reference pixel 30 side, and outputs a signal current corresponding to the reference current, that is, a signal current equal to the reference current. The signal line VSL_S on the read pixel 20 side is output from. Here, "equal" means not only the case of exactly equality but also the case of substantially equality, and the existence of various variations occurring in design or manufacturing is allowed.

読出画素20側の信号線VSL_S、信号線VRD_S、参照画素30側の信号線VSL_R、信号線VRD_R、及び、コモン配線VCOMは、垂直信号線112の一群であり、画素列毎に設けられる。 The signal line VSL_S and signal line VRD_S on the read pixel 20 side, the signal line VSL_R and signal line VRD_R on the reference pixel 30 side, and the common wiring VCOM are a group of vertical signal lines 112, and are provided for each pixel row.

定電流源52は、読出画素20の増幅トランジスタ24及び参照画素30の増幅トランジスタ34の各ソース電極を共通に接続するコモン配線VCOMと、基準電位ノード(例えば、グランド)との間に接続されており、コモン配線VCOMからの電流を一定に制御する。定電流源52については、例えば、所定のバイアス電圧がゲート電極に印加されるNチャネルMOSトランジスタによって実現することができる(所謂、負荷MOS)。 The constant current source 52 is connected between a common wiring VCOM that commonly connects the source electrodes of the amplification transistor 24 of the read pixel 20 and the amplification transistor 34 of the reference pixel 30 and a reference potential node (for example, ground). The current from the common wiring VCOM is controlled to be constant. The constant current source 52 can be realized, for example, by an N-channel MOS transistor in which a predetermined bias voltage is applied to the gate electrode (so-called load MOS).

上記の構成のカレントミラー回路51、読出画素20の増幅トランジスタ24、参照画素30の増幅トランジスタ34、及び、コモン配線VCOMに接続された定電流源52により、一対の差動入力電圧を増幅する差動増幅回路50が構成されている。差動増幅回路50を構成する読出画素20、参照画素30、カレントミラー回路51、及び、定電流源52は、デジタル−アナログ変換器(ADC)と共に、画素列毎に設けられて、図1のカラム読出し回路部13を構成することになる。 Difference in amplifying a pair of differential input voltages by the current mirror circuit 51 having the above configuration, the amplifier transistor 24 of the read pixel 20, the amplifier transistor 34 of the reference pixel 30, and the constant current source 52 connected to the common wiring VCOM. The dynamic amplifier circuit 50 is configured. The read pixel 20, the reference pixel 30, the current mirror circuit 51, and the constant current source 52 constituting the differential amplifier circuit 50 are provided for each pixel row together with the digital-to-analog converter (ADC), and is shown in FIG. The column reading circuit unit 13 will be configured.

差動増幅回路50において、一対の差動入力電圧の一方が読出画素20側の増幅トランジスタ24のゲート電極に入力され、他方が参照画素30側の増幅トランジスタ34のゲート電極に入力される。そして、その差動入力電圧を増幅した出力電圧が、増幅トランジスタ24のドレイン電極側の信号線VSL_Sを介して、図1のカラム信号処理部14に出力される。 In the differential amplifier circuit 50, one of the pair of differential input voltages is input to the gate electrode of the amplification transistor 24 on the read pixel 20 side, and the other is input to the gate electrode of the amplification transistor 34 on the reference pixel 30 side. Then, the output voltage obtained by amplifying the differential input voltage is output to the column signal processing unit 14 of FIG. 1 via the signal line VSL_S on the drain electrode side of the amplification transistor 24.

上記の構成の差動増幅回路50を、画素信号を読み出す画素読出し回路として用いることにより、画素読出し回路として、差動増幅回路以外の回路、例えばソースフォロワ回路を用いる場合に比べて増幅率が大きいため、高い変換効率で信号の読出しを行うことができる、という利点がある。 By using the differential amplifier circuit 50 having the above configuration as a pixel readout circuit for reading a pixel signal, the amplification factor is larger than when a circuit other than the differential amplifier circuit, for example, a source follower circuit, is used as the pixel readout circuit. Therefore, there is an advantage that the signal can be read out with high conversion efficiency.

[信号線の振幅レンジのばらつきについて]
ここで、上記の構成の差動増幅回路50を、図1に示した片側読出し方式の撮像装置10Aに搭載した場合における信号線VSLの振幅レンジのばらつきについて考察する。
[Variation of signal line amplitude range]
Here, the variation in the amplitude range of the signal line VSL when the differential amplifier circuit 50 having the above configuration is mounted on the one-sided readout type image pickup apparatus 10A shown in FIG. 1 will be considered.

差動増幅回路50を搭載した片側読出し方式の撮像装置10Aにおける画素20、並びに、カラム読出し回路部13を構成する定電流源52、カレントミラー回路51、及び、ADC(アナログ−デジタル変換器)53の配置関係を図4に示す。 The pixels 20 in the one-sided readout type image pickup device 10A equipped with the differential amplifier circuit 50, the constant current source 52 constituting the column readout circuit unit 13, the current mirror circuit 51, and the ADC (analog-to-digital converter) 53. The arrangement relationship of the above is shown in FIG.

尚、ここでは、参照画素30については、一例として、選択走査に伴って移動する読出画素20に追従して移動する参照画素追従として、読出画素20に隣接する画素としている。この点については、後述する各実施例においても同様とする。 Here, as an example, the reference pixel 30 is a pixel adjacent to the read pixel 20 as a reference pixel follower that moves following the read pixel 20 that moves with the selective scanning. This point will be the same in each of the examples described later.

片側読出し方式の撮像装置10Aでは、画素20、カレントミラー回路51、及び、負荷MOSである定電流源52を含むカラム読出し回路部13は、画素アレイ部11の列方向の片側(一方側)に配置されることになる。このように、カレントミラー回路51と定電流源52とが、画素アレイ部11に対して同じ側に配置されると、カレントミラー回路51及び定電流源52に対して距離的に近い近端部画素と、遠い遠端部画素とで、画素アレイ部11内に列方向に沿って配線された、垂直信号線VSL等の縦配線を流れる電流経路の距離が大きく異なることになる。 In the one-sided readout type image pickup apparatus 10A, the column readout circuit unit 13 including the pixel 20, the current mirror circuit 51, and the constant current source 52 which is the load MOS is located on one side (one side) of the pixel array unit 11 in the column direction. It will be placed. In this way, when the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 are arranged on the same side with respect to the pixel array unit 11, the near-end portion close to the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 in terms of distance. The distance of the current path flowing through the vertical wiring such as the vertical signal line VSL, which is wired along the column direction in the pixel array unit 11, is significantly different between the pixel and the far-end pixel.

縦配線を流れる電流経路の距離が大きく異なると、縦配線の配線抵抗の電圧降下によって近端部画素と遠端部画素とで、垂直信号線VSLの振幅レンジが大きく異なるため、ダイナミックレンジの圧迫や画素アレイ部11内でのシェーディングを招く。 If the distance of the current path flowing through the vertical wiring is significantly different, the amplitude range of the vertical signal line VSL differs greatly between the near-end pixel and the far-end pixel due to the voltage drop of the wiring resistance of the vertical wiring, so that the dynamic range is compressed. And shading in the pixel array unit 11.

片側読出し方式の撮像装置10Aにおける近端部画素の電圧バジェット及び遠端部画素の電圧バジェットを図5に示す。図5において、PMOS Vdsは、カレントミラー回路51を構成するPMOSトランジスタのドレイン−ソース間電圧であり、LM Vdsは、定電流源52を構成するNMOSトランジスタのドレイン−ソース間電圧である。 FIG. 5 shows a voltage budget of the near-end pixel and a voltage budget of the far-end pixel in the one-sided readout type image pickup apparatus 10A. In FIG. 5, the MIMO V ds is the drain-source voltage of the epitaxial transistor constituting the current mirror circuit 51, and the LM V ds is the drain-source voltage of the NMOS transistor constituting the constant current source 52.

図5に示すように、縦配線を流れる電流経路の距離が大きく異なることで、近端部画素と遠端部画素とで、垂直信号線VSL(以下、「VSL配線」と記述する場合がある)の配線抵抗の電圧降下、及び、画素20/30と定電流源52とを繋ぐ配線(以下、「VPX配線」と記述する場合がある)の配線抵抗の電圧降下が異なる。その結果、垂直信号線VSLの振幅レンジが、近端部画素と遠端部画素とで大きく異なることになる。 As shown in FIG. 5, the distance of the current path flowing through the vertical wiring is significantly different, so that the near-end pixel and the far-end pixel may be described as a vertical signal line VSL (hereinafter, "VSL wiring"). ), And the voltage drop of the wiring resistance of the wiring connecting the pixel 20/30 and the constant current source 52 (hereinafter, may be referred to as “VPX wiring”) are different. As a result, the amplitude range of the vertical signal line VSL is significantly different between the near-end pixel and the far-end pixel.

[磁界ノイズについて]
ところで、回路に電流が流れると、ビオサバールの法則で磁界が発生し、これがノイズとなって回路に悪影響を及ぼす。そして、図6に示すように、電流が同じ経路をたどって往復すると、発生する磁界が強め合うため、より強いノイズが発生する。この磁界ノイズが感度の高い回路に干渉することで、固定パターンノイズとして観測されてしまう懸念がある。
[About magnetic field noise]
By the way, when a current flows through a circuit, a magnetic field is generated according to Biot-Savart's law, which becomes noise and adversely affects the circuit. Then, as shown in FIG. 6, when the electric current reciprocates along the same path, the generated magnetic fields strengthen each other, so that stronger noise is generated. There is a concern that this magnetic field noise interferes with a highly sensitive circuit and is observed as fixed pattern noise.

差動増幅型の撮像装置の場合、差動読出しによって参照画素30の増幅トランジスタ34(図3参照)で発生するランダムノイズ成分を抑圧することができる。ところが、ランダムノイズ成分が抑圧されることで、差動増幅型の撮像装置では、これまでに問題になっていなかった磁界ノイズが相対的に悪化することになる。 In the case of the differential amplification type imaging device, the random noise component generated by the amplification transistor 34 (see FIG. 3) of the reference pixel 30 can be suppressed by differential reading. However, by suppressing the random noise component, the magnetic field noise, which has not been a problem in the differential amplification type imaging device, becomes relatively worse.

<本開示の実施形態>
本開示の実施形態に係る撮像装置は、差動増幅型撮像装置であって、画素列方向の両側から画素の信号を読み出す両側読出し方式を採用している。本開示の実施形態に係る撮像装置は更に、両側読出し方式の差動増幅型撮像装置において、読出画素20の増幅トランジスタ及び参照画素30の増幅トランジスタと共に、差動増幅回路を構成するカレントミラー回路51と定電流源52とを、画素アレイ部11を挟んで列方向の両側に対面配置した構成となっている。
<Embodiment of the present disclosure>
The image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure is a differential amplification type image pickup apparatus, and employs a double-sided readout method for reading pixel signals from both sides in the pixel row direction. Further, the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure is a current mirror circuit 51 that constitutes a differential amplifier circuit together with the amplification transistor of the read pixel 20 and the amplification transistor of the reference pixel 30 in the differential amplification type imaging device of the double-sided readout system. And the constant current source 52 are arranged to face each other on both sides in the row direction with the pixel array portion 11 interposed therebetween.

カレントミラー回路51と定電流源52とを、画素アレイ部11を挟んで対面配置するに当たっては、画素列を単位として、例えば、複数の画素列を単位して、画素アレイ部11を挟んで対面配置する構成とすることができる。より具体的には、カレントミラー回路51と定電流源52とを、例えば、1つの画素列毎に、あるいは、複数の画素列毎に、画素アレイ部11を挟んで対面配置する構成とすることができる。 When arranging the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 face-to-face with the pixel array unit 11 sandwiched between them, the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 face each other with the pixel array unit 11 as a unit, for example, a plurality of pixel trains as a unit. It can be configured to be arranged. More specifically, the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 are arranged face-to-face with the pixel array unit 11 interposed therebetween, for example, for each pixel array or for each of a plurality of pixel sequences. Can be done.

カレントミラー回路51と定電流源52とを、画素アレイ部11を挟んで対面配置することにより、VSL配線の配線抵抗、及び、画素20/30と定電流源52との間のVPX配線の配線抵抗による電圧降下が一定になるために、近端部画素と遠端部画素とにおける垂直信号線VSLの振幅レンジのばらつきを抑えることができる。ここで、「一定」とは、厳密に一定の場合の他、実質的に一定の場合も含む意味であり、設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。 By arranging the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 facing each other with the pixel array unit 11 interposed therebetween, the wiring resistance of the VSL wiring and the wiring of the VPX wiring between the pixels 20/30 and the constant current source 52. Since the voltage drop due to the resistance is constant, it is possible to suppress variations in the amplitude range of the vertical signal line VSL between the near-end pixel and the far-end pixel. Here, "constant" means not only a strictly constant case but also a substantially constant case, and the existence of various variations occurring in design or manufacturing is allowed.

また、カレントミラー回路51と定電流源52とを、画素アレイ部11を挟んで対面配置することにより、参照画素30を通して流れる参照電流、及び、読出画素20を通して流れる信号電流の電流経路が列方向の一方向となる。従って、片側読出し方式の差動増幅型撮像装置に比べて、回路に電流が流れることによって発生する磁界ノイズの低減を図ることができる。その詳細については後述する。 Further, by arranging the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 facing each other with the pixel array unit 11 interposed therebetween, the current paths of the reference current flowing through the reference pixel 30 and the signal current flowing through the read pixel 20 are in the column direction. It becomes one direction. Therefore, it is possible to reduce the magnetic field noise generated by the current flowing through the circuit as compared with the one-sided readout type differential amplification type imaging device. The details will be described later.

ところで、差動増幅回路による差動型の増幅読出しは、差動増幅回路以外の回路、例えばソースフォロワ回路を用いる場合に比べて、高い変換効率で信号の読出しを行うことができる。しかし、例えば、高照度の光が入射する明時には、差動増幅回路による差動型の増幅読出しではなく、ダイナミックレンジが広いソースフォロワ(SF)回路による読出しが行われることが望ましい。 By the way, in the differential type amplification / reading by the differential amplifier circuit, the signal can be read out with higher conversion efficiency than in the case of using a circuit other than the differential amplifier circuit, for example, a source follower circuit. However, for example, in bright light when high-intensity light is incident, it is desirable that reading by a source follower (SF) circuit having a wide dynamic range is performed instead of reading by a differential amplifier circuit.

そこで、本開示の実施形態に係る撮像装置は、変換効率が高い差動増幅回路による差動型の増幅読出しモード(以下、「差動モード」と記述する場合がある)と、ダイナミックレンジが広いソースフォロワ回路による読出しモード(以下、「SFモード」と記述する場合がある)とを有し、両モードの切替えが可能な構成となっている。そして、差動モードとSFモードとを適宜切り替えることによって、より適切な読出し処理を行うことができる。 Therefore, the image pickup apparatus according to the embodiment of the present disclosure has a wide dynamic range and a differential type amplification / reading mode (hereinafter, may be referred to as “differential mode”) by a differential amplifier circuit having high conversion efficiency. It has a read mode by a source follower circuit (hereinafter, may be referred to as "SF mode"), and has a configuration in which both modes can be switched. Then, by appropriately switching between the differential mode and the SF mode, more appropriate reading processing can be performed.

以下に、カレントミラー回路51と定電流源52とを、画素アレイ部11を挟んで対面配置する、本実施形態に係る両側読出し方式の差動増幅型撮像装置の具体的な実施例について説明する。 Hereinafter, a specific embodiment of the double-sided readout type differential amplification type image pickup apparatus according to the present embodiment in which the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 are arranged facing each other with the pixel array unit 11 interposed therebetween will be described. ..

[実施例1]
実施例1は、カレントミラー回路51と定電流源52とを、互いに隣接する2つの画素列を単位として、画素アレイ部11を挟んで対面配置する例である。
[Example 1]
The first embodiment is an example in which the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 are arranged facing each other with the pixel array unit 11 in units of two pixel sequences adjacent to each other.

図7は、実施例1に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路51及び定電流源52の配置例、並びに、差動モード時の電流経路を示すブロック図である。図8は、実施例1に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路51及び定電流源52の配置例、並びに、SFモード時の電流経路を示すブロック図である。当然のことながら、SFモード時には、参照画素30はなく、全て読出画素20ということになる。 FIG. 7 is a block diagram showing an arrangement example of the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 in the differential amplification type imaging device according to the first embodiment, and a current path in the differential mode. FIG. 8 is a block diagram showing an arrangement example of the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 in the differential amplification type imaging device according to the first embodiment, and a current path in the SF mode. As a matter of course, in the SF mode, there is no reference pixel 30, and all are read pixels 20.

図7及び図8に示すように、実施例1に係る差動増幅型撮像装置は、読出画素20及び参照画素30が配置されて成る画素アレイ部11の画素列方向の両側に、画素信号を読み出すカラム読出し回路部13が配置された構成となっている。そして、実施例1に係る差動増幅型撮像装置にあっては、カラム読出し回路部13を構成するカレントミラー回路51と定電流源52とが、互いに隣接する2つの画素列を単位として、画素アレイ部11を挟んで列方向の両側に対面配置された構成となっている。 As shown in FIGS. 7 and 8, the differential amplification type imaging device according to the first embodiment transmits pixel signals on both sides of the pixel array unit 11 in which the read pixels 20 and the reference pixels 30 are arranged in the pixel row direction. The column reading circuit unit 13 for reading is arranged. Then, in the differential amplification type imaging device according to the first embodiment, the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 constituting the column readout circuit unit 13 have pixels in units of two pixel sequences adjacent to each other. It is configured to be arranged facing each other on both sides in the row direction with the array portion 11 interposed therebetween.

実施例1に係る差動増幅型撮像装置において、差動モードでは、図7に太線の実線で電流経路を示すように、上側のカレントミラー回路51及び下側の定電流源52が、・・・、i列、i+2列、i+4列、・・・の各画素列のカラム読出し回路部13として機能する。また、図7に太線の点線で電流経路を示すように、下側のカレントミラー回路51及び上側の定電流源52が、・・・、i+1列、i+3列、i+5列、・・・の各画素列のカラム読出し回路部13として機能する。 In the differential amplification type imaging device according to the first embodiment, in the differential mode, the upper current mirror circuit 51 and the lower constant current source 52 are ... It functions as a column reading circuit unit 13 for each of the pixel rows of, i row, i + 2 row, i + 4 row, .... Further, as shown by the thick dotted line in FIG. 7, the lower current mirror circuit 51 and the upper constant current source 52 are ..., i + 1 row, i + 3 row, i + 5 row, ... It functions as a column reading circuit unit 13 for a pixel string.

SFモードでは、図8に細線の実線で電流経路を示すように、上側の定電流源52及びADC53が、差動モードの場合の読出画素(20)に相当する画素20のカラム読出し回路部13として機能する。また、図8に細線の破線で電流経路を示すように、下側の定電流源52及びADC53が、差動モードの場合の参照画素(30)に相当する画素20のカラム読出し回路部13として機能する。 In the SF mode, as shown by the thin solid line in FIG. 8, the upper constant current source 52 and the ADC 53 are the column reading circuit unit 13 of the pixel 20 corresponding to the reading pixel (20) in the differential mode. Functions as. Further, as shown by the broken line of the thin line in FIG. 8, the lower constant current source 52 and the ADC 53 serve as the column readout circuit unit 13 of the pixel 20 corresponding to the reference pixel (30) in the differential mode. Function.

実施例1に係る差動増幅型撮像装置における差動モード時の回路構成の一例を図9に示し、実施例1に係る差動増幅型撮像装置におけるSFモード時の回路構成の一例を図10に示す。図9及び図10では、図面の簡略化のために、i列及びi+1列の各画素列における互いに隣接する2つの画素行の計4画素の画素配列を図示している。そして、図9に示す差動モード時の回路構成では、上側の画素行の2つの画素が読出画素20となり、下側の画素行の2つの画素が参照画素30となる。 FIG. 9 shows an example of the circuit configuration in the differential mode of the differential amplification type imaging device according to the first embodiment, and FIG. 10 shows an example of the circuit configuration in the SF mode of the differential amplification type imaging device according to the first embodiment. Shown in. In FIGS. 9 and 10, for the sake of simplification of the drawings, a pixel array of a total of 4 pixels of 2 pixel rows adjacent to each other in each pixel column of the i column and the i + 1 column is shown. Then, in the circuit configuration in the differential mode shown in FIG. 9, the two pixels in the upper pixel row are the read pixels 20, and the two pixels in the lower pixel row are the reference pixels 30.

差動モードとSFモードとの切替え、即ち、図9に示す差動モード時の回路構成と、図10に示すSFモード時の回路構成との切替えは、カラム読出し回路部13の各部のスイッチの切替えによって実現される。例えば、高照度の光が入射する明時には、ダイナミックレンジが広いソースフォロワ回路による読出しモードであるSFモードを選択し、明時以外には、変換効率が高い差動増幅回路による差動型の増幅読出しモードである差動モードを選択することができる。このように、差動モードとSFモードとを適宜切り替えることで、より適切な読出し処理を行うことができる。 Switching between the differential mode and the SF mode, that is, switching between the circuit configuration in the differential mode shown in FIG. 9 and the circuit configuration in the SF mode shown in FIG. It is realized by switching. For example, in bright light when high-intensity light is incident, the SF mode, which is a read mode by a source follower circuit with a wide dynamic range, is selected, and in other than bright light, differential amplification is performed by a differential amplifier circuit with high conversion efficiency. The differential mode, which is the read mode, can be selected. In this way, by appropriately switching between the differential mode and the SF mode, more appropriate reading processing can be performed.

そして、図9に示す差動モードでは、例えば、上側のカレントミラー回路51は、i列の画素列において、参照画素30から図9に太線の点線で示す電流経路で出力される参照電流に応じた信号電流を、図9に太線の実線で示す電流経路を通して読出画素20に供給する。図9に太線の点線及び太線の実線で示すように、参照画素30を通して流れる参照電流、及び、読出画素20を通して流れる信号電流の電流経路は、列方向における一方向となる。尚、SFモード時の回路構成を示す図10では、上側の画素行の2つの画素20の電流経路を太線の実線で示し、下側の画素行の2つの画素20の電流経路を太線の点線で示している。 Then, in the differential mode shown in FIG. 9, for example, the upper current mirror circuit 51 responds to the reference current output from the reference pixel 30 to the current path shown by the thick dotted line in FIG. 9 in the pixel row of row i. The signal current is supplied to the read pixel 20 through the current path shown by the solid line shown by the thick line in FIG. As shown by the thick dotted line and the thick solid line in FIG. 9, the current paths of the reference current flowing through the reference pixel 30 and the signal current flowing through the reading pixel 20 are unidirectional in the column direction. In FIG. 10 showing the circuit configuration in the SF mode, the current paths of the two pixels 20 in the upper pixel row are shown by thick solid lines, and the current paths of the two pixel 20s in the lower pixel row are shown by thick dotted lines. It is shown by.

上述したように、実施例1に係る差動増幅型撮像装置は、両側読出し方式であって、且つ、カラム読出し回路部13を構成するカレントミラー回路51と定電流源52とが、互いに隣接する2つの画素列を単位として、画素アレイ部11を挟んで対面配置された構成となっている。この構成により、次のような作用、効果を得ることができる。 As described above, the differential amplification type imaging device according to the first embodiment has a double-sided readout system, and the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 constituting the column readout circuit unit 13 are adjacent to each other. The two pixel trains are used as a unit and are arranged facing each other with the pixel array unit 11 interposed therebetween. With this configuration, the following actions and effects can be obtained.

カレントミラー回路51と定電流源52とを、画素アレイ部11を挟んで対面配置したことにより、VSL配線(垂直信号線VSL)の配線抵抗、及び、画素20/30と定電流源52とを繋ぐVPX配線の配線抵抗による電圧降下が一定になるため、近端部画素と遠端部画素におけるVSL配線の振幅レンジのばらつきを抑えることができる。ここで、「一定」とは、厳密に一定の場合の他、実質的に一定の場合も含む意味であり、設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。 By arranging the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 facing each other with the pixel array unit 11 interposed therebetween, the wiring resistance of the VSL wiring (vertical signal line VSL) and the pixels 20/30 and the constant current source 52 are provided. Since the voltage drop due to the wiring resistance of the connected VPX wiring becomes constant, it is possible to suppress the variation in the amplitude range of the VSL wiring between the near-end pixel and the far-end pixel. Here, "constant" means not only a strictly constant case but also a substantially constant case, and the existence of various variations occurring in design or manufacturing is allowed.

図11には、差動モード時の近端部画素及び遠端部画素の電流経路を簡略化して示す。図11に示すように、差動モード時のVSL配線+VPX配線の配線長(即ち、電流経路長)が、近端部画素と遠端部画素とでほぼ等しくなる。これにより、VSL配線の配線抵抗、及び、VPX配線の配線抵抗による電圧降下が一定になるため、近端部画素と遠端部画素とにおけるVPX配線の振幅レンジのばらつきを抑えることができる。 FIG. 11 shows the current paths of the near-end pixel and the far-end pixel in the differential mode in a simplified manner. As shown in FIG. 11, the wiring length (that is, the current path length) of the VSL wiring + VPX wiring in the differential mode is substantially equal between the near-end pixel and the far-end pixel. As a result, the voltage drop due to the wiring resistance of the VSL wiring and the wiring resistance of the VPX wiring becomes constant, so that the variation in the amplitude range of the VPX wiring between the near-end pixel and the far-end pixel can be suppressed.

両側読出し方式の撮像装置における差動モード時の近端部画素の電圧バジェット及び遠端部画素の電圧バジェットを図12に示す。図12において、PMOS Vdsは、カレントミラー回路51を構成するPMOSトランジスタのドレイン−ソース間電圧であり、LM Vdsは、定電流源52を構成するNMOSトランジスタのドレイン−ソース間電圧である。 FIG. 12 shows the voltage budget of the near-end pixel and the voltage budget of the far-end pixel in the differential mode in the double-sided readout type image pickup apparatus. In FIG. 12, the MIMO V ds is the drain-source voltage of the epitaxial transistor constituting the current mirror circuit 51, and the LM V ds is the drain-source voltage of the NMOS transistor constituting the constant current source 52.

また、実施例1に係る差動増幅型撮像装置では、カレントミラー回路51と定電流源52とを、画素アレイ部11を挟んで対面配置したことにより、参照画素30を通して流れる参照電流、及び、読出画素20を通して流れる信号電流の電流経路が列方向における一方向となる。従って、片側読出し方式の差動増幅型撮像装置に比べて、回路に電流が流れることによって発生する磁界ノイズの低減を図ることができる。 Further, in the differential amplification type imaging device according to the first embodiment, the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 are arranged face-to-face with the pixel array unit 11 interposed therebetween, so that the reference current flowing through the reference pixel 30 and the reference current flow through the reference pixel 30 are arranged. The current path of the signal current flowing through the read pixel 20 is unidirectional in the column direction. Therefore, it is possible to reduce the magnetic field noise generated by the current flowing through the circuit as compared with the one-sided readout type differential amplification type imaging device.

上記の実施例1に係る差動増幅型撮像装置の作用、効果については、後述する各実施例においても同様である。 The operation and effect of the differential amplification type imaging device according to the first embodiment are the same in each of the examples described later.

[実施例2]
実施例2は、実施例1の変形例であり、画素アレイ部11に対するカレントミラー回路51と定電流源52との配置関係を、画素列毎に交互に反転させた例である。
[Example 2]
The second embodiment is a modification of the first embodiment, in which the arrangement relationship between the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 with respect to the pixel array unit 11 is alternately inverted for each pixel sequence.

図13は、実施例2に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路51及び定電流源52の配置例、並びに、差動モード時の電流経路を示すブロック図である。図14は、実施例3に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路51及び定電流源52の配置例、並びに、SFモード時の電流経路を示すブロック図である。 FIG. 13 is a block diagram showing an arrangement example of the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 in the differential amplification type imaging device according to the second embodiment, and a current path in the differential mode. FIG. 14 is a block diagram showing an arrangement example of the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 in the differential amplification type imaging device according to the third embodiment, and a current path in the SF mode.

カレントミラー回路51と定電流源52とを画素アレイ部11を挟んで配向配置するに当たって、実施例1に係る差動増幅型撮像装置では、互いに隣接する2つの画素列を単位として、画素アレイ部11側に定電流源52を配置し、定電流源52の外側にカレントミラー回路51を配置する構成となっていた。これに対して、実施例2に係る差動増幅型撮像装置では、図13及び図14に示すように、画素アレイ部11に対するカレントミラー回路51と定電流源52との配置関係を、画素列毎に交互に反転させた配置構成となっている。 In arranging the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 so as to be oriented with the pixel array unit 11 interposed therebetween, in the differential amplification type imaging apparatus according to the first embodiment, the pixel array unit is in units of two adjacent pixel sequences. The constant current source 52 was arranged on the 11 side, and the current mirror circuit 51 was arranged outside the constant current source 52. On the other hand, in the differential amplification type imaging device according to the second embodiment, as shown in FIGS. 13 and 14, the arrangement relationship between the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 with respect to the pixel array unit 11 is determined by the pixel sequence. The layout is such that they are alternately inverted each time.

具体的には、例えば、i列では、画素アレイ部11側に定電流源52を配置し、定電流源52の外側にカレントミラー回路51を配置し、i+1列では、画素アレイ部11側にカレントミラー回路51を配置し、カレントミラー回路51の外側に定電流源52を配置する。i+2列では、画素アレイ部11側に定電流源52を配置し、定電流源52の外側にカレントミラー回路51を配置し、i+3列では、画素アレイ部11側にカレントミラー回路51を配置し、カレントミラー回路51の外側に定電流源52を配置する。という具合に、実施例3に係る差動増幅型撮像装置では、カレン-0090トミラー回路51と定電流源52との配置関係を、画素列毎に交互に反転させた構成となっている。 Specifically, for example, in the i-row, the constant current source 52 is arranged on the pixel array portion 11 side, the current mirror circuit 51 is arranged outside the constant current source 52, and in the i + 1 row, the constant current source 52 is arranged on the pixel array portion 11 side. The current mirror circuit 51 is arranged, and the constant current source 52 is arranged outside the current mirror circuit 51. In the i + 2 row, the constant current source 52 is arranged on the pixel array unit 11 side, the current mirror circuit 51 is arranged outside the constant current source 52, and in the i + 3 row, the current mirror circuit 51 is arranged on the pixel array unit 11 side. , The constant current source 52 is arranged outside the current mirror circuit 51. In this way, the differential amplification type imaging device according to the third embodiment has a configuration in which the arrangement relationship between the Karen-0090 tomiller circuit 51 and the constant current source 52 is alternately inverted for each pixel sequence.

上述したように、実施例2に係る差動増幅型撮像装置によれば、画素アレイ部11に対するカレントミラー回路51と定電流源52との配置関係を、画素列毎に交互に反転させた配置構成とすることにより、レイアウトの対称性を維持することができるため、製造ばらつきを抑制することができる。 As described above, according to the differential amplification type imaging device according to the second embodiment, the arrangement relationship between the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 with respect to the pixel array unit 11 is alternately inverted for each pixel sequence. With the configuration, the symmetry of the layout can be maintained, and the manufacturing variation can be suppressed.

[実施例3]
実施例3は、カレントミラー回路51と定電流源52とを、互いに隣接する4つの画素列を単位として、画素アレイ部11を挟んで対面配置する例である。
[Example 3]
The third embodiment is an example in which the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 are arranged facing each other with the pixel array unit 11 in units of four pixel sequences adjacent to each other.

図15は、実施例3に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路51及び定電流源52の配置例、並びに、差動モード時の電流経路を示すブロック図である。図16は、実施例3に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路51及び定電流源52の配置例、並びに、SFモード時の電流経路を示すブロック図である。 FIG. 15 is a block diagram showing an arrangement example of the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 in the differential amplification type imaging device according to the third embodiment, and a current path in the differential mode. FIG. 16 is a block diagram showing an arrangement example of the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 in the differential amplification type imaging device according to the third embodiment, and a current path in the SF mode.

図15及び図16に示すように、実施例3に係る差動増幅型撮像装置は、両側読出し方式の撮像装置において、カラム読出し回路部13を構成するカレントミラー回路51と定電流源52とが、互いに隣接する4つの画素列を単位として、画素アレイ部11を挟んで列方向の両側に対面配置された構成となっている。 As shown in FIGS. 15 and 16, in the differential amplification type imaging device according to the third embodiment, the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 constituting the column readout circuit unit 13 are included in the double-sided readout type imaging device. , The configuration is such that four pixel rows adjacent to each other are arranged face-to-face on both sides in the row direction with the pixel array portion 11 as a unit.

実施例3に係る差動増幅型撮像装置において、差動モードでは、図15に実線で電流経路を示すように、i列とi+1列とに跨る上側のカレントミラー回路51、及び、i+1列とi+2列の下側の定電流源52,52が、・・・、i+1列、i+3列、・・・の各画素列のカラム読出し回路部13として機能する。また、図15に破線で電流経路を示すように、i+1列とi+3列とに跨る下側のカレントミラー回路51、及び、i+1列とi+2列の上側の定電流源52,52が、・・・、i列、i+2列、i+4列、・・・の各画素列のカラム読出し回路部13として機能する。 In the differential amplification type imaging device according to the third embodiment, in the differential mode, as shown by the solid line in FIG. 15, the upper current mirror circuit 51 straddling the i-row and the i + 1-row, and the i + 1-row The constant current sources 52 and 52 on the lower side of the i + 2 row function as the column reading circuit unit 13 of each pixel row of the ..., i + 1 row, i + 3 row, .... Further, as shown by a broken line in FIG. 15, the lower current mirror circuit 51 straddling the i + 1 row and the i + 3 row, and the upper constant current sources 52 and 52 of the i + 1 row and the i + 2 row ... It functions as a column reading circuit unit 13 for each of the pixel rows of, i row, i + 2 row, i + 4 row, ....

SFモードでは、図16に実線で電流経路を示すように、上側の定電流源52及びADC53が、差動モードの場合の読出画素(20)に相当する画素20のカラム読出し回路部13として機能する。また、図16に破線で電流経路を示すように、下側の定電流源52及びADC53が、差動モードの場合の参照画素(30)に相当する画素20のカラム読出し回路部13として機能する。 In the SF mode, as shown by the solid line in FIG. 16, the upper constant current source 52 and the ADC 53 function as the column reading circuit unit 13 of the pixel 20 corresponding to the reading pixel (20) in the differential mode. do. Further, as shown by the broken line in FIG. 16, the lower constant current source 52 and the ADC 53 function as the column readout circuit unit 13 of the pixel 20 corresponding to the reference pixel (30) in the differential mode. ..

[実施例4]
実施例4は、実施例1の変形例であり、参照画素30側を画素列間で電気的に接続する(所謂、横繋ぎする)横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチを有する例である。参照画素30側を画素列間で横繋ぎする横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチは、参照画素30側のノイズを低減するためのものである。
[Example 4]
The fourth embodiment is a modification of the first embodiment, and is an example having a horizontal connection wiring and a horizontal connection switch for electrically connecting (so-called horizontal connection) the reference pixel 30 side between the pixel rows. The horizontal connection wiring and the horizontal connection switch that horizontally connect the reference pixel 30 side between the pixel rows are for reducing noise on the reference pixel 30 side.

図17は、実施例4に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路51及び定電流源52の配置例、並びに、差動モード時の電流経路を示すブロック図である。実施例4に係る差動増幅型撮像装置は、カラム読出し回路部13において、第1の横繋ぎ配線VSLRCNT及び第2の横繋ぎ配線LMCNTが、定電流源52を挟んで、画素行方向に沿って設けられている。 FIG. 17 is a block diagram showing an arrangement example of the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 in the differential amplification type imaging device according to the fourth embodiment, and a current path in the differential mode. In the differential amplification type imaging device according to the fourth embodiment, in the column readout circuit unit 13, the first horizontal connection wiring VSLRCNT and the second horizontal connection wiring LMCTT sandwich the constant current source 52 in the pixel row direction. Is provided.

画素アレイ部11の上側のカラム読出し回路部13に設けられた第1の横繋ぎ配線VSLRCNTは、・・・、i列、i+2列、i+4列、・・・の各定電流源52に接続され、画素アレイ部11の下側のカラム読出し回路部13に設けられた第1の横繋ぎ配線VSLRCNTは、・・・、i+1列、i+3列、i+5列、・・・の各定電流源52に接続されている。 The first horizontal connection wiring VSLRCNT provided in the column readout circuit unit 13 on the upper side of the pixel array unit 11 is connected to each constant current source 52 of ..., i row, i + 2 row, i + 4 row, ... The first horizontal connection wiring VSLRCNT provided in the column readout circuit unit 13 on the lower side of the pixel array unit 11 is connected to each constant current source 52 of ..., i + 1 row, i + 3 row, i + 5 row, ... It is connected.

参照画素30の選択トランジスタ35とカレントミラー回路51との間の配線(図3の信号線VSL_Rに相当)と、第1の横繋ぎ配線VSLRCNTとの間には、第1の横繋ぎスイッチSW1が接続されている。また、読出画素20の増幅トランジスタ24及び参照画素30の増幅トランジスタ34の各ソース電極と定電流源52との間の配線(図3のコモン配線VCOMに相当)と、第2の横繋ぎ配線LMCNTとの間には、第2の横繋ぎスイッチSW2が接続されている。 The first horizontal connection switch SW 1 is between the wiring between the selection transistor 35 of the reference pixel 30 and the current mirror circuit 51 (corresponding to the signal line VSL_R in FIG. 3) and the first horizontal connection wiring VSLRCNT. Is connected. Further, the wiring between each source electrode of the amplification transistor 24 of the reading pixel 20 and the amplification transistor 34 of the reference pixel 30 and the constant current source 52 (corresponding to the common wiring VCOM in FIG. 3) and the second horizontal connection wiring LMCTT. A second horizontal connection switch SW 2 is connected to and from.

図18に、実施例4に係る差動増幅型撮像装置における第1の横繋ぎ配線VSLRCNT、第2の横繋ぎ配線LMCNT、第1の横繋ぎスイッチSW1、及び、第2の横繋ぎスイッチSW2の具体的な接続関係を示す。第1の横繋ぎスイッチSW1及び第2の横繋ぎスイッチSW2は共に、差動モード時にオン(閉)状態となる。 FIG. 18 shows the first horizontal connection wiring VSLRCNT, the second horizontal connection wiring LMCTT, the first horizontal connection switch SW 1 , and the second horizontal connection switch SW in the differential amplification type imaging apparatus according to the fourth embodiment. shows the specific connection relationships 2. Both the first horizontal connection switch SW 1 and the second horizontal connection switch SW 2 are in the on (closed) state in the differential mode.

上述したように、実施例4に係る差動増幅型撮像装置は、実施例1に係る差動増幅型撮像装置において、参照画素30側のノイズ低減を目的として、第1の横繋ぎ配線VSLRCNT及び第2の横繋ぎ配線LMCNT、並びに、第1の横繋ぎスイッチSW1及び第2の横繋ぎスイッチSW2を、カラム読出し回路部13内に設けた構成となっている。 As described above, the differential amplification type imaging device according to the fourth embodiment is the first horizontal connection wiring VSLRCNT and the differential amplification type imaging device according to the first embodiment for the purpose of reducing noise on the reference pixel 30 side. The second horizontal connection wiring LMCNT, the first horizontal connection switch SW 1 and the second horizontal connection switch SW 2 are provided in the column reading circuit unit 13.

そして、差動モード時に、第1の横繋ぎ配線VSLRCNT及び第2の横繋ぎ配線LMCNT、並びに、第1の横繋ぎスイッチSW1及び第2の横繋ぎスイッチSW2の作用により、参照画素30側を画素列間で横繋ぎすることで、第1の横繋ぎ配線VSLRCNT及び第2の横繋ぎ配線LMCNTを通して参照画素30側のノイズが平均化されるため、参照画素30側のノイズを低減することができる。 Then, in the differential mode, the reference pixel 30 side is affected by the actions of the first horizontal connection wiring VSLRCNT, the second horizontal connection wiring LMCNT, and the first horizontal connection switch SW 1 and the second horizontal connection switch SW 2. The noise on the reference pixel 30 side is averaged through the first horizontal connection wiring VSLRCNT and the second horizontal connection wiring LMCNT by horizontally connecting the two pixels to each other, so that the noise on the reference pixel 30 side can be reduced. Can be done.

[実施例5]
実施例5は、実施例4の変形例であり、画素列毎に、下側及び上側(所謂、南北)のカラム読出し回路部13で横繋ぎを実現する例である。
[Example 5]
The fifth embodiment is a modification of the fourth embodiment, and is an example in which the column reading circuit unit 13 on the lower side and the upper side (so-called north-south) realizes horizontal connection for each pixel sequence.

図19は、実施例5に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路51及び定電流源52の配置例、並びに、差動モード時の電流経路を示すブロック図である。図19に示すように、実施例5に係る差動増幅型撮像装置では、画素列毎に、南北のカラム読出し回路部13で電気的に接続する(横繋ぎする)ために、読出画素20及び参照画素30と定電流源52とを繋ぐVPX配線、及び、参照画素30側のVSL配線を延ばし、南北のカラム読出し回路部13まで延在して設けている。そして、第1の横繋ぎスイッチSW1及び第2の横繋ぎスイッチSW2を画素列毎に配置し、南北のカラム読出し回路部13において、参照画素30側を画素列間で電気的に接続する構成となっている。 FIG. 19 is a block diagram showing an arrangement example of the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 in the differential amplification type imaging device according to the fifth embodiment, and a current path in the differential mode. As shown in FIG. 19, in the differential amplification type imaging device according to the fifth embodiment, the read pixels 20 and the read pixels 20 and each pixel row are electrically connected (horizontally connected) by the north-south column reading circuit unit 13. The VPX wiring connecting the reference pixel 30 and the constant current source 52 and the VSL wiring on the reference pixel 30 side are extended to extend to the north-south column readout circuit unit 13. Then, the first horizontal connection switch SW 1 and the second horizontal connection switch SW 2 are arranged for each pixel row, and the reference pixel 30 side is electrically connected between the pixel rows in the north-south column readout circuit unit 13. It is composed.

[実施例6]
実施例6は、実施例5の変形例であり、隣接する2つの画素列の各VPX配線をまとめて1本とした例である。
[Example 6]
The sixth embodiment is a modification of the fifth embodiment, and is an example in which each VPX wiring of two adjacent pixel rows is combined into one.

図20は、実施例6に係る差動増幅型撮像装置におけるカレントミラー回路51及び定電流源52の配置例、並びに、差動モード時の電流経路を示すブロック図である。図20に示すように、実施例6に係る差動増幅型撮像装置では、隣接する2つの画素列間において、画素20(30)と定電流源52とを繋ぐ配線VPXを1本にまとめた構成となっている。 FIG. 20 is a block diagram showing an arrangement example of the current mirror circuit 51 and the constant current source 52 in the differential amplification type imaging device according to the sixth embodiment, and a current path in the differential mode. As shown in FIG. 20, in the differential amplification type imaging device according to the sixth embodiment, the wiring VPX connecting the pixels 20 (30) and the constant current source 52 is combined into one between two adjacent pixel rows. It is composed.

実施例6に係る差動増幅型撮像装置における横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチの差動モード時の接続関係を図21に示し、実施例6に係る差動増幅型撮像装置における横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチのSFモード時の接続関係を図22に示す。図21及び図22では、図面の簡略化のために、互いに隣接する2列の画素列における互いに隣接する2行の画素行の計4画素の画素配列を図示している。そして、図21に示す差動モード時の回路構成では、上側の画素行の2つの画素が読出画素20となり、下側の画素行の2つの画素が参照画素30となる。 FIG. 21 shows the connection relationship between the horizontal connection wiring and the horizontal connection switch in the differential mode of the differential amplification type imaging device according to the sixth embodiment, and the horizontal connection wiring and the horizontal connection in the differential amplification type imaging device according to the sixth embodiment. FIG. 22 shows the connection relationship of the connection switch in the SF mode. In FIGS. 21 and 22, for the sake of simplification of the drawings, a pixel array of a total of 4 pixels, which is two rows of pixels adjacent to each other in two rows of pixels adjacent to each other, is shown. Then, in the circuit configuration in the differential mode shown in FIG. 21, the two pixels in the upper pixel row are the read pixels 20, and the two pixels in the lower pixel row are the reference pixels 30.

差動モード時の回路構成を示す図21では、読出画素20の電流経路を太線の実線で示し、参照画素30の電流経路を太線の点線で示している。また、SFモード時の回路構成を示す図22では、上側の画素行の2つの画素20の電流経路を太線の実線で示し、下側の画素行の2つの画素20の電流経路を太線の点線で示している。 In FIG. 21, which shows the circuit configuration in the differential mode, the current path of the read pixel 20 is shown by a thick solid line, and the current path of the reference pixel 30 is shown by a thick dotted line. Further, in FIG. 22 showing the circuit configuration in the SF mode, the current paths of the two pixels 20 in the upper pixel row are shown by thick solid lines, and the current paths of the two pixel 20s in the lower pixel row are shown by thick dotted lines. It is shown by.

実施例6に係る差動増幅型撮像装置によれば、隣接する2つの画素列間において、画素20(30)と定電流源52とを繋ぐ配線VPXを1本にまとめたことにより、第2の横繋ぎスイッチSW2の数を、実施例5の場合の半分に削減できる。これにより、スイッチ面積及び配線面積を、実施例5の場合よりも低減することができる。 According to the differential amplification type imaging apparatus according to the sixth embodiment, the wiring VPX connecting the pixels 20 (30) and the constant current source 52 is integrated into one wire between two adjacent pixel rows, so that the second is The number of horizontal connection switches SW 2 can be reduced to half that of the fifth embodiment. Thereby, the switch area and the wiring area can be reduced as compared with the case of the fifth embodiment.

<変形例>
以上、本開示に係る技術について、好ましい実施形態に基づき説明したが、本開示に係る技術は当該実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態において説明した撮像装置の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。
<Modification example>
The technique according to the present disclosure has been described above based on the preferred embodiment, but the technique according to the present disclosure is not limited to the embodiment. The configuration and structure of the imaging device described in the above embodiment are examples, and can be changed as appropriate.

例えば、上記の実施形態では、差動増幅回路による差動型の増幅読出しモード(差動モード)と、ソースフォロワ回路による読出しモード(SFモード)とを有し、両モードの切替えが可能な構成の撮像装置を例に挙げて説明したが、本開示の技術は、差動型の増幅読出しモードのみを有する撮像装置に適用することができる。 For example, in the above embodiment, a differential amplifier / read mode (differential mode) by a differential amplifier circuit and a read mode (SF mode) by a source follower circuit are provided, and both modes can be switched. Although the above image pickup device has been described as an example, the technique of the present disclosure can be applied to an image pickup device having only a differential amplification / readout mode.

また、上記の実施形態では、参照画素30について、選択走査に伴って移動する読出画素20に追従して移動する参照画素追従の撮像装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、画素アレイ部11の特定の領域に参照画素30を固定的に配置した、所謂、参照画素固定の撮像装置に対しても、本開示の技術を適用することができる。 Further, in the above embodiment, the reference pixel 30 has been described by taking as an example a case where the reference pixel 30 is applied to an image pickup device for following a reference pixel that moves following a read pixel 20 that moves with selective scanning. The technique of the present disclosure can also be applied to a so-called fixed reference pixel imaging device in which the reference pixel 30 is fixedly arranged in a specific region of the unit 11.

<応用例>
以上説明した本実施形態に係る撮像装置は、例えば図23に示すように、可視光、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々な装置に使用することができる。様々な装置の具体例について以下に列挙する。
<Application example>
The imaging device according to the present embodiment described above can be used for various devices that sense light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray, as shown in FIG. 23, for example. Specific examples of various devices are listed below.

・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供され装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
・ Devices that take images for viewing, such as digital cameras and portable devices with camera functions. ・ For safe driving such as automatic stop and recognition of the driver's condition, in front of the car Devices used for traffic, such as in-vehicle sensors that photograph the rear, surroundings, and interior of vehicles, surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, and distance measurement sensors that measure distance between vehicles, etc. Equipment used in home appliances such as TVs, refrigerators, and air conditioners to take pictures and operate the equipment according to the gestures ・ Endoscopes, devices that perform angiography by receiving infrared light, etc. Equipment used for medical and healthcare ・ Equipment used for security such as surveillance cameras for crime prevention and cameras for person authentication ・ Skin measuring instruments for taking pictures of the skin and taking pictures of the scalp Equipment used for beauty such as microscopes ・ Equipment used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications ・ Cameras for monitoring the condition of fields and crops, etc. Equipment used for agriculture

<本開示に係る技術の適用例>
本開示に係る技術は、様々な製品に適用することができる。以下に、より具体的な適用例について説明する。
<Application example of the technology according to the present disclosure>
The technology according to the present disclosure can be applied to various products. A more specific application example will be described below.

[本開示の電子機器]
ここでは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像システムや、携帯電話機などの撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に撮像装置を用いる複写機などの電子機器に適用する場合について説明する。
[Electronic device of the present disclosure]
Here, a case where it is applied to an imaging system such as a digital still camera or a video camera, a mobile terminal device having an imaging function such as a mobile phone, or an electronic device such as a copier using an imaging device for an image reading unit will be described.

(撮像システムの例)
図24は、本開示の電子機器の一例である撮像システムの構成例を示すブロック図である。
(Example of imaging system)
FIG. 24 is a block diagram showing a configuration example of an imaging system which is an example of the electronic device of the present disclosure.

図24に示すように、本例に係る撮像システム100は、レンズ群等を含む撮像光学系101、撮像部102、DSP(Digital Signal Processor)回路103、フレームメモリ104、表示装置105、記録装置106、操作系107、及び、電源系108等を有している。そして、DSP回路103、フレームメモリ104、表示装置105、記録装置106、操作系107、及び、電源系108がバスライン109を介して相互に接続された構成となっている。 As shown in FIG. 24, the image pickup system 100 according to this example includes an image pickup optical system 101 including a lens group and the like, an image pickup unit 102, a DSP (Digital Signal Processor) circuit 103, a frame memory 104, a display device 105, and a recording device 106. , Operation system 107, power supply system 108, and the like. The DSP circuit 103, the frame memory 104, the display device 105, the recording device 106, the operation system 107, and the power supply system 108 are connected to each other via the bus line 109.

撮像光学系101は、被写体からの入射光(像光)を取り込んで撮像部102の撮像面上に結像する。撮像部102は、光学系101によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。DSP回路103は、一般的なカメラ信号処理、例えば、ホワイトバランス処理、デモザイク処理、ガンマ補正処理などを行う。 The imaging optical system 101 captures incident light (image light) from the subject and forms an image on the imaging surface of the imaging unit 102. The imaging unit 102 converts the amount of incident light imaged on the imaging surface by the optical system 101 into an electric signal in pixel units and outputs it as a pixel signal. The DSP circuit 103 performs general camera signal processing, for example, white balance processing, demosaic processing, gamma correction processing, and the like.

フレームメモリ104は、DSP回路103での信号処理の過程で適宜データの格納に用いられる。表示装置105は、液晶表示装置や有機EL(electro luminescence)表示装置等のパネル型表示装置から成り、撮像部102で撮像された動画または静止画を表示する。記録装置106は、撮像部102で撮像された動画または静止画を、可搬型の半導体メモリや、光ディスク、HDD(Hard Disk Drive)等の記録媒体に記録する。 The frame memory 104 is appropriately used for storing data in the process of signal processing in the DSP circuit 103. The display device 105 includes a panel-type display device such as a liquid crystal display device or an organic EL (electroluminescence) display device, and displays a moving image or a still image captured by the imaging unit 102. The recording device 106 records the moving image or still image captured by the imaging unit 102 on a portable semiconductor memory, an optical disk, a recording medium such as an HDD (Hard Disk Drive), or the like.

操作系107は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置100が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系108は、DSP回路103、フレームメモリ104、表示装置105、記録装置106、及び、操作系107の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。 The operation system 107 issues operation commands for various functions of the image pickup apparatus 100 under the operation of the user. The power supply system 108 appropriately supplies various power supplies that serve as operating power supplies for the DSP circuit 103, the frame memory 104, the display device 105, the recording device 106, and the operation system 107 to these supply targets.

上記の構成の撮像システム100において、撮像部102として、先述した実施形態に係る撮像装置を用いることができる。当該撮像装置によれば、ストリーキングの発生を抑えることができるため、ストリーキング等のノイズの無い高品質の撮像画像を得ることができる。 In the image pickup system 100 having the above configuration, the image pickup apparatus according to the above-described embodiment can be used as the image pickup unit 102. According to the imaging device, the occurrence of streaking can be suppressed, so that a high-quality captured image without noise such as streaking can be obtained.

[移動体への応用例]
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械(トラクター)などのいずれかの種類の移動体に搭載される撮像装置として実現されてもよい。
[Application example to mobile]
The technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure includes any type of movement such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, robots, construction machines, agricultural machines (tractors), and the like. It may be realized as an image pickup device mounted on the body.

図25は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。 FIG. 25 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technique according to the present disclosure can be applied.

車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図25に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。 The vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via the communication network 12001. In the example shown in FIG. 25, the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050. Further, as a functional configuration of the integrated control unit 12050, a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (interface) 12053 are shown.

駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。 The drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs. For example, the drive system control unit 12010 provides a driving force generator for generating the driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism for adjusting and a braking device for generating a braking force of a vehicle.

ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。 The body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs. For example, the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, blinkers or fog lamps. In this case, the body system control unit 12020 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches. The body system control unit 12020 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.

車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。 The vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000. For example, the image pickup unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030. The vehicle outside information detection unit 12030 causes the image pickup unit 12031 to capture an image of the outside of the vehicle and receives the captured image. The vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as a person, a vehicle, an obstacle, a sign, or a character on the road surface based on the received image.

撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。 The imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of the light received. The image pickup unit 12031 can output an electric signal as an image or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.

車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。 The vehicle interior information detection unit 12040 detects information in the vehicle. For example, a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040. The driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing.

マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。 The microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit. A control command can be output to 12010. For example, the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, and the like. It is possible to perform cooperative control for the purpose of.

また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。 Further, the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving, etc., which runs autonomously without depending on the operation.

また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。 Further, the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030. For example, the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the external information detection unit 12030, and performs coordinated control for the purpose of anti-glare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.

音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図25の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。 The audio-image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of audio and an image to an output device capable of visually or audibly notifying the passenger of the vehicle or the outside of the vehicle. In the example of FIG. 25, an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices. The display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a heads-up display.

図26は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。 FIG. 26 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.

図26では、車両12100は、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。 In FIG. 26, the vehicle 12100 has image pickup units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 as the image pickup unit 12031.

撮像部12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102,12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。撮像部12101及び12105で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。 The imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, 12105 are provided at positions such as, for example, the front nose, side mirrors, rear bumpers, back doors, and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100. The image pickup unit 12101 provided on the front nose and the image pickup section 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100. The imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100. The imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100. The images in front acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting a preceding vehicle or a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.

なお、図26には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。 Note that FIG. 26 shows an example of the photographing range of the imaging units 12101 to 12104. The imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose, the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively, and the imaging range 12114 indicates the imaging range of the imaging units 12102 and 12103. The imaging range of the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 as viewed from above can be obtained.

撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。 At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information. For example, at least one of the image pickup units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of image pickup elements, or may be an image pickup element having pixels for phase difference detection.

例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。 For example, the microcomputer 12051 has a distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and a temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100). By obtaining can. Further, the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle in advance, and can perform automatic brake control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation of the driver.

例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。 For example, the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, electric poles, and other three-dimensional objects based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that can be seen by the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microphone 12061 or the display unit 12062 is used. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.

撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。 At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays. For example, the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the captured image of the imaging units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition includes, for example, a procedure for extracting feature points in an image captured by an imaging unit 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing for a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian. It is done by the procedure to determine. When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 outputs a square contour line for emphasizing the recognized pedestrian. The display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 so as to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.

以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部12031等に適用され得る。そして、撮像部12031等に本開示に係る技術を適用することにより、差動読出しの際の磁界ノイズを抑圧することができるため、低ノイズの高品質の撮像画像を得ることができる。 The example of the vehicle control system to which the technique according to the present disclosure can be applied has been described above. The technique according to the present disclosure can be applied to, for example, the imaging unit 12031 among the configurations described above. Then, by applying the technique according to the present disclosure to the imaging unit 12031 or the like, magnetic field noise at the time of differential readout can be suppressed, so that a high-quality captured image with low noise can be obtained.

<本開示がとることができる構成>
尚、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
<Structure that can be taken by this disclosure>
The present disclosure may also have the following configuration.

≪A.撮像装置≫
[A−1]信号の読出しが行われる読出画素と、信号の読出しが行われない参照画素とが配置されて成る画素アレイ部、
読出画素の増幅トランジスタ及び参照画素の増幅トランジスタの各ソース電極に接続された定電流源、並びに、
参照画素から出力される参照電流に応じた信号電流を読出画素に供給するカレントミラー回路、
を備え、
読出画素の増幅トランジスタと参照画素の増幅トランジスタとは、定電流源及びカレントミラー回路と共に差動増幅回路を構成し、
カレントミラー回路と定電流源とは、画素列毎に、画素アレイ部を挟んで画素列方向の両側に対面配置されている、
撮像装置。
[A−2]カレントミラー回路と定電流源とは、複数の画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置されている、
上記[A−1]に記載の撮像装置。
[A−3]カレントミラー回路と定電流源とは、互いに隣接する2つの画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置されている、
上記[A−2]に記載の撮像装置。
[A−4]画素アレイ部に対するカレントミラー回路と定電流源との配置関係は、画素列毎に交互に反転している、
上記[A−3]に記載の撮像装置。
[A−5]カレントミラー回路と定電流源とは、互いに隣接する4つの画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置されている、
上記[A−2]に記載の撮像装置。
[A−6]参照画素側を画素列間で電気的に接続する横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチを有する、
上記[A−1]乃至上記[A−5]のいずれかに記載の撮像装置。
[A−7]画素アレイ部を挟んで画素列方向の両側にカラム読出し回路部を有し、
画素と定電流源とを繋ぐ配線及び垂直信号線が、両側のカラム読出し回路部まで延在して設けられ、
横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチは、両側のカラム読出し回路部において、参照画素側を画素列間で電気的に接続する、
上記[A−6]に記載の撮像装置。
[A−8]画素と定電流源とを繋ぐ配線は、隣接する画素列間でまとめて1本設けられている、
上記[A−7]に記載の撮像装置。
[A−9]差動増幅回路による差動型の増幅読出しモードと、ソースフォロワ回路による読出しモードとを有し、両モードの切替えが可能である、
上記[A−1]乃至上記[A−8]のいずれかに記載の撮像装置。
≪A. Imaging device ≫
[A-1] A pixel array unit in which a read pixel in which a signal is read and a reference pixel in which a signal is not read are arranged.
A constant current source connected to each source electrode of the amplification transistor of the read pixel and the amplification transistor of the reference pixel, and
A current mirror circuit that supplies a signal current corresponding to the reference current output from the reference pixel to the read pixel.
With
The amplifier transistor of the read pixel and the amplifier transistor of the reference pixel form a differential amplifier circuit together with a constant current source and a current mirror circuit.
The current mirror circuit and the constant current source are arranged to face each other on both sides in the pixel array direction with the pixel array portion interposed therebetween for each pixel array.
Imaging device.
[A-2] The current mirror circuit and the constant current source are arranged face-to-face with a pixel array unit in units of a plurality of pixel trains.
The imaging device according to the above [A-1].
[A-3] The current mirror circuit and the constant current source are arranged face-to-face with a pixel array unit in units of two pixel sequences adjacent to each other.
The imaging device according to the above [A-2].
[A-4] The arrangement relationship between the current mirror circuit and the constant current source with respect to the pixel array unit is alternately inverted for each pixel sequence.
The imaging device according to the above [A-3].
[A-5] The current mirror circuit and the constant current source are arranged face-to-face with a pixel array unit in units of four pixel sequences adjacent to each other.
The imaging device according to the above [A-2].
[A-6] It has a horizontal connection wiring and a horizontal connection switch that electrically connect the reference pixel side between pixel rows.
The imaging device according to any one of the above [A-1] to the above [A-5].
[A-7] Column readout circuit units are provided on both sides in the pixel row direction with the pixel array unit in between.
Wiring and vertical signal lines connecting the pixels and the constant current source are provided extending to the column readout circuits on both sides.
The horizontal connection wiring and the horizontal connection switch electrically connect the reference pixel side between the pixel rows in the column readout circuits on both sides.
The imaging device according to the above [A-6].
[A-8] One wiring for connecting the pixel and the constant current source is provided together between adjacent pixel rows.
The imaging device according to the above [A-7].
[A-9] It has a differential type amplifier / read mode by a differential amplifier circuit and a read mode by a source follower circuit, and both modes can be switched.
The imaging device according to any one of the above [A-1] to the above [A-8].

≪B.電子機器≫
[B−1]信号の読出しが行われる読出画素と、信号の読出しが行われない参照画素とが配置されて成る画素アレイ部、
読出画素の増幅トランジスタ及び参照画素の増幅トランジスタの各ソース電極に接続された定電流源、並びに、
参照画素から出力される参照電流に応じた信号電流を読出画素に供給するカレントミラー回路、
を備え、
読出画素の増幅トランジスタと参照画素の増幅トランジスタとは、定電流源及びカレントミラー回路と共に差動増幅回路を構成し、
カレントミラー回路と定電流源とは、画素列毎に、画素アレイ部を挟んで画素列方向の両側に対面配置されている、
撮像装置を有する電子機器。
[B−2]カレントミラー回路と定電流源とは、複数の画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置されている、
上記[B−1]に記載の電子機器。
[B−3]カレントミラー回路と定電流源とは、互いに隣接する2つの画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置されている、
上記[B−2]に記載の電子機器。
[B−4]画素アレイ部に対するカレントミラー回路と定電流源との配置関係は、画素列毎に交互に反転している、
上記[B−3]に記載の電子機器。
[B−5]カレントミラー回路と定電流源とは、互いに隣接する4つの画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置されている、
上記[B−2]に記載の電子機器。
[B−6]参照画素側を画素列間で電気的に接続する横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチを有する、
上記[B−1]乃至上記[B−5]のいずれかに記載の電子機器。
[B−7]画素アレイ部を挟んで画素列方向の両側にカラム読出し回路部を有し、
画素と定電流源とを繋ぐ配線及び垂直信号線が、両側のカラム読出し回路部まで延在して設けられ、
横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチは、両側のカラム読出し回路部において、参照画素側を画素列間で電気的に接続する、
上記[B−6]に記載の電子機器。
[B−8]画素と定電流源とを繋ぐ配線は、隣接する画素列間でまとめて1本設けられている、
上記[B−7]に記載の電子機器。
[B−9]差動増幅回路による差動型の増幅読出しモードと、ソースフォロワ回路による読出しモードとを有し、両モードの切替えが可能である、
上記[B−1]乃至上記[B−8]のいずれかに記載の電子機器。
≪B. Electronic equipment ≫
[B-1] A pixel array unit in which a read pixel in which a signal is read and a reference pixel in which a signal is not read are arranged.
A constant current source connected to each source electrode of the amplification transistor of the read pixel and the amplification transistor of the reference pixel, and
A current mirror circuit that supplies a signal current corresponding to the reference current output from the reference pixel to the read pixel.
With
The amplifier transistor of the read pixel and the amplifier transistor of the reference pixel form a differential amplifier circuit together with a constant current source and a current mirror circuit.
The current mirror circuit and the constant current source are arranged to face each other on both sides in the pixel array direction with the pixel array portion interposed therebetween for each pixel array.
An electronic device having an imaging device.
[B-2] The current mirror circuit and the constant current source are arranged face-to-face with a pixel array unit in units of a plurality of pixel trains.
The electronic device according to the above [B-1].
[B-3] The current mirror circuit and the constant current source are arranged face-to-face with a pixel array unit in units of two pixel sequences adjacent to each other.
The electronic device according to the above [B-2].
[B-4] The arrangement relationship between the current mirror circuit and the constant current source with respect to the pixel array unit is alternately inverted for each pixel sequence.
The electronic device according to the above [B-3].
[B-5] The current mirror circuit and the constant current source are arranged facing each other with a pixel array portion in between, in units of four pixel sequences adjacent to each other.
The electronic device according to the above [B-2].
[B-6] It has a horizontal connection wiring and a horizontal connection switch that electrically connect the reference pixel side between pixel rows.
The electronic device according to any one of the above [B-1] to the above [B-5].
[B-7] Column readout circuit units are provided on both sides in the pixel row direction with the pixel array unit in between.
Wiring and vertical signal lines connecting the pixels and the constant current source are provided extending to the column readout circuits on both sides.
The horizontal connection wiring and the horizontal connection switch electrically connect the reference pixel side between the pixel rows in the column readout circuits on both sides.
The electronic device according to the above [B-6].
[B-8] One wiring for connecting the pixel and the constant current source is provided together between adjacent pixel rows.
The electronic device according to the above [B-7].
[B-9] It has a differential type amplifier / read mode by a differential amplifier circuit and a read mode by a source follower circuit, and both modes can be switched.
The electronic device according to any one of the above [B-1] to the above [B-8].

10A・・・片側読出し方式の撮像装置、10B・・・両側読出し方式の撮像装置、11・・・画素アレイ部、12・・・垂直駆動部、13・・・カラム読出し回路部、14・・・カラム信号処理部、15・・・水平駆動部、16・・・システム制御部、20・・・選択画素、30・・・参照画素、50・・・差動増幅回路、51・・・カレントミラー回路、52・・・定電流源、53・・・アナログ−デジタル変換器(ADC)、VCOM・・・コモン配線、VSLRCNT・・・第1の横繋ぎ配線、LMCNT・・・第2の横繋ぎ配線、SW1・・・第1の横繋ぎスイッチ、SW2・・・第2の横繋ぎスイッチ 10A ... One-sided readout type imager, 10B ... Double-sided readout type imager, 11 ... Pixel array unit, 12 ... Vertical drive unit, 13 ... Column readout circuit unit, 14 ... -Column signal processing unit, 15 ... horizontal drive unit, 16 ... system control unit, 20 ... selected pixel, 30 ... reference pixel, 50 ... differential amplifier circuit, 51 ... current Mirror circuit, 52 ... constant current source, 53 ... analog-to-digital converter (ADC), VCOM ... common wiring, VSLRCNT ... first horizontal connection wiring, LMCNT ... second horizontal Connection wiring, SW 1 ... 1st horizontal connection switch, SW 2 ... 2nd horizontal connection switch

Claims (10)

信号の読出しが行われる読出画素と、信号の読出しが行われない参照画素とが配置されて成る画素アレイ部、
読出画素の増幅トランジスタ及び参照画素の増幅トランジスタの各ソース電極に接続された定電流源、並びに、
参照画素から出力される参照電流に応じた信号電流を読出画素に供給するカレントミラー回路、
を備え、
読出画素の増幅トランジスタと参照画素の増幅トランジスタとは、定電流源及びカレントミラー回路と共に差動増幅回路を構成し、
カレントミラー回路と定電流源とは、画素アレイ部を挟んで画素列方向の両側に対面配置されている、
撮像装置。
A pixel array unit in which a read pixel in which a signal is read and a reference pixel in which a signal is not read are arranged.
A constant current source connected to each source electrode of the amplification transistor of the read pixel and the amplification transistor of the reference pixel, and
A current mirror circuit that supplies a signal current corresponding to the reference current output from the reference pixel to the read pixel.
With
The amplifier transistor of the read pixel and the amplifier transistor of the reference pixel form a differential amplifier circuit together with a constant current source and a current mirror circuit.
The current mirror circuit and the constant current source are arranged facing each other on both sides in the pixel row direction with the pixel array portion in between.
Imaging device.
カレントミラー回路と定電流源とは、複数の画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置されている、
請求項1に記載の撮像装置。
The current mirror circuit and the constant current source are arranged face-to-face with a pixel array unit in units of a plurality of pixel trains.
The imaging device according to claim 1.
カレントミラー回路と定電流源とは、互いに隣接する2つの画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置されている、
請求項2に記載の撮像装置。
The current mirror circuit and the constant current source are arranged facing each other with the pixel array portion in between, in units of two pixel sequences adjacent to each other.
The imaging device according to claim 2.
画素アレイ部に対するカレントミラー回路と定電流源との配置関係は、画素列毎に交互に反転している、
請求項3に記載の撮像装置。
The arrangement relationship between the current mirror circuit and the constant current source with respect to the pixel array unit is alternately inverted for each pixel sequence.
The imaging device according to claim 3.
カレントミラー回路と定電流源とは、互いに隣接する4つの画素列を単位として、画素アレイ部を挟んで対面配置されている、
請求項2に記載の撮像装置。
The current mirror circuit and the constant current source are arranged face-to-face with the pixel array portion in the unit of four pixel sequences adjacent to each other.
The imaging device according to claim 2.
参照画素側を画素列間で電気的に接続する横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチを有する、
請求項1に記載の撮像装置。
It has a horizontal connection wiring and a horizontal connection switch that electrically connect the reference pixel side between pixel rows.
The imaging device according to claim 1.
画素アレイ部を挟んで画素列方向の両側にカラム読出し回路部を有し、
画素と定電流源とを繋ぐ配線及び垂直信号線が、両側のカラム読出し回路部まで延在して設けられ、
横繋ぎ配線及び横繋ぎスイッチは、両側のカラム読出し回路部において、参照画素側を画素列間で電気的に接続する、
請求項6に記載の撮像装置。
It has column readout circuits on both sides of the pixel array in the pixel row direction.
Wiring and vertical signal lines connecting the pixels and the constant current source are provided extending to the column readout circuits on both sides.
The horizontal connection wiring and the horizontal connection switch electrically connect the reference pixel side between the pixel rows in the column readout circuits on both sides.
The imaging device according to claim 6.
画素と定電流源とを繋ぐ配線は、隣接する画素列間でまとめて1本設けられている、
請求項7に記載の撮像装置。
One wiring connecting the pixels and the constant current source is provided together between adjacent pixel rows.
The imaging device according to claim 7.
差動増幅回路による差動型の増幅読出しモードと、ソースフォロワ回路による読出しモードとを有し、両モードの切替えが可能である、
請求項1に記載の撮像装置。
It has a differential amplifier / read mode using a differential amplifier circuit and a read mode using a source follower circuit, and both modes can be switched.
The imaging device according to claim 1.
信号の読出しが行われる読出画素と、信号の読出しが行われない参照画素とが配置されて成る画素アレイ部、
読出画素の増幅トランジスタ及び参照画素の増幅トランジスタの各ソース電極に接続された定電流源、並びに、
参照画素から出力される参照電流に応じた信号電流を読出画素に供給するカレントミラー回路、
を備え、
読出画素の増幅トランジスタと参照画素の増幅トランジスタとは、定電流源及びカレントミラー回路と共に差動増幅回路を構成し、
カレントミラー回路と定電流源とは、画素アレイ部を挟んで画素列方向の両側に対面配置されている、
撮像装置を有する電子機器。
A pixel array unit in which a read pixel in which a signal is read and a reference pixel in which a signal is not read are arranged.
A constant current source connected to each source electrode of the amplification transistor of the read pixel and the amplification transistor of the reference pixel, and
A current mirror circuit that supplies a signal current corresponding to the reference current output from the reference pixel to the read pixel.
With
The amplifier transistor of the read pixel and the amplifier transistor of the reference pixel form a differential amplifier circuit together with a constant current source and a current mirror circuit.
The current mirror circuit and the constant current source are arranged facing each other on both sides in the pixel row direction with the pixel array portion in between.
An electronic device having an imaging device.
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