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公開番号2025088715
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-11
出願番号2024160779
出願日2024-09-18
発明の名称光電変換装置及び光電変換システム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H04N 25/70 20230101AFI20250604BHJP(電気通信技術)
要約【課題】第1基板と第2基板とを貼り合わせることにより構成された光電変換装置において、特性を向上するための技術を提供する。
【解決手段】光電変換装置は、第1基板及び第1基板に接合された第2基板を有する。また、光電変換装置は、第1基板において複数の列をなすように設けられ、光電変換によって生じた電荷に基づく信号を各々が出力する複数の画素回路と、第2基板に設けられた複数の列回路であって、各々が、対応する画素回路からの出力信号に対してゲイン処理を行う複数の列回路と、第2基板に設けられ、ゲイン処理に応じた基準信号を出力する基準信号出力部と、第1基板と第2基板とを電気的に接続する接続部と、第1基板に設けられた増幅回路を有する出力信号出力部と、を有する。信号出力部は、接続部を介して基準信号出力部から入力される基準信号に基づく信号を、増幅回路を介して複数の列回路に出力する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第１基板と、前記第１基板に接合された第２基板と、を有する光電変換装置であって、
前記第１基板において複数の列をなすように設けられ、光電変換によって生じた電荷に基づく信号を各々が出力する複数の画素回路と、
前記第２基板に設けられた複数の列回路であって、各々が、対応する前記画素回路からの出力信号に対してゲイン処理を行う複数の列回路と、
前記第２基板に設けられ、前記ゲイン処理に応じた基準信号を出力する基準信号出力部と、
前記第１基板と前記第２基板とを電気的に接続する接続部と、
前記第１基板に設けられた増幅回路を有する信号出力部と、を有し、
前記信号出力部は、前記接続部を介して前記基準信号出力部から入力される前記基準信号に基づく信号を、前記増幅回路を介して前記複数の列回路に出力する
ことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記列回路の出力信号を処理する信号処理部を更に有し、
前記信号処理部は、前記信号出力部の出力信号を入力としたときの前記列回路の出力信号を用いて、前記画素回路の出力信号を入力としたときの前記列回路の出力信号に重畳する前記列回路のゲイン誤差を補正する
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、第１レベルの前記基準信号を入力したときの前記信号出力部の前記出力信号と、前記第１レベルと異なる第２レベルの前記基準信号を入力したときの前記信号出力部の前記出力信号との比を用いて、前記ゲイン誤差を補正する
ことを特徴とする請求項２記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記信号出力部は、前記基準信号を入力としたときの出力信号により、前記列回路に入力される前記画素回路の前記出力信号の電圧動作振幅を制限する
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第２基板に設けられ、時間の経過とともにレベルが変化する参照信号を出力する参照信号出力部を更に有し、
前記複数の列回路の各々は、前記画素回路の前記出力信号と前記参照信号とを比較する比較器を有し、前記参照信号のレベルの時間変化率に応じたゲインで前記画素回路の前記出力信号のアナログ・デジタル変換を行う
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記基準信号出力部は、前記時間変化率に応じて前記基準信号のレベルを設定する
ことを特徴とする請求項５記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記参照信号出力部は、第１参照信号を出力する第１参照信号出力回路と、前記第１参照信号とは前記時間変化率の異なる第２参照信号を出力する第２参照信号出力回路と、を有し、
前記複数の列回路の各々は、前記画素回路の前記出力信号のレベルに応じて、前記画素回路の前記出力信号と比較する前記参照信号として前記第１参照信号及び前記第２参照信号のいずれかを選択する
ことを特徴とする請求項５記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記複数の列回路の各々は、前記画素回路の前記出力信号を増幅する列アンプを有し、
前記基準信号出力部は、前記列アンプのゲインに応じて前記基準信号のレベルを設定する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記複数の列回路の各々は、前記画素回路の前記出力信号のレベルに応じて、前記列アンプのゲインを設定する
ことを特徴とする請求項８記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記複数の列回路は、前記画素回路の前記出力信号に基づいてアナログ・デジタル変換を行うオーバーサンプリング型のＡＤ変換器を有する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及び光電変換システムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、画素が配された画素基板と周辺回路部が配された信号処理基板とを別々の半導体基板上に形成しこれら基板を貼り合わせることにより構成した積層型イメージセンサが普及してきている。特許文献１には、画素性能を損なわず、チップ面積増大を抑制し、周辺回路の発熱による暗電流の面内不均一性を抑制することを意図して、画素基板に配された画素アレイと信号処理基板に配された列回路とを重なる位置に配置した撮像装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－０５１６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の撮像装置では、プロセステクノロジーの異なる画素基板の回路と信号処理基板の回路との間の特性差に応じた回路の非線形性の差に起因して、特性が低下することがあった。
【０００５】
本発明の目的は、画素回路が設けられた第１基板と、第２基板とを貼り合わせることにより構成された光電変換装置において、特性を向上するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書の一開示によれば、第１基板と、前記第１基板に接合された第２基板と、を有する光電変換装置であって、前記第１基板において複数の列をなすように設けられ、光電変換によって生じた電荷に基づく信号を各々が出力する複数の画素回路と、前記第２基板に設けられた複数の列回路であって、各々が、対応する前記画素回路からの出力信号に対してゲイン処理を行う複数の列回路と、前記第２基板に設けられ、前記ゲイン処理に応じた基準信号を出力する基準信号出力部と、前記第１基板と前記第２基板とを電気的に接続する接続部と、前記第１基板に設けられた増幅回路を有する信号出力部と、を有し、前記信号出力部は、前記接続部を介して前記基準信号出力部から入力される前記基準信号に基づく信号を、前記増幅回路を介して前記複数の列回路に出力することを特徴とする光電変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画素基板と信号処理基板とを貼り合わせることにより構成された光電変換装置において、特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態による光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。
第１実施形態による光電変換装置の画素の構成例を示す等価回路図である。
第１実施形態による光電変換装置の列回路の構成例を示す等価回路図である。
第１実施形態による光電変換装置の構成例を示す模式図である。
第１実施形態による光電変換装置の構成例を示す模式図である。
第１実施形態による光電変換装置の構成例を示す概略断面図である。
第１実施形態による光電変換装置の構成例を示す概略断面図である。
第１実施形態の変形例による光電変換装置の構成例を示す模式図である。
第２実施形態による光電変換装置の構成例を示す模式図である。
第２実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図である。
第３実施形態による光電変換装置の構成例を示す模式図である。
第３実施形態による光電変換装置の列アンプの構成例を示す回路図である。
第３実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図である。
第４実施形態による光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。
第４実施形態による光電変換装置の列回路の構成例を示す回路図である。
第４実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図である。
第４実施形態による光電変換装置における補正値生成方法を示すグラフである。
第５実施形態による光電変換装置の列回路の構成例を示す回路図である。
第５実施形態による光電変換装置の駆動方法を示すタイミング図である。
第６実施形態による光電変換システムの概略構成を示すブロック図である。
第７実施形態による光電変換システム及び移動体の構成例を示す図である。
第８実施形態による機器の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、各実施形態について説明する。なお、本明細書では入力電圧に対する出力電圧の比率が１以下の場合においても、この比率を「ゲイン」と表現する。また、ゲインが１以下の信号処理も「増幅」に含まれるものとする。すなわち、一般的には「バッファリング」（ゲインが約１）又は「減衰」（ゲインが１未満）と呼ばれるものも「増幅」に含まれる。
【００１０】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による光電変換装置及びその駆動方法について、図１乃至図８を用いて説明する。図１は、本実施形態による光電変換装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態による光電変換装置の画素の構成例を示す等価回路図である。図３は、本実施形態による光電変換装置の列回路の構成例を示す等価回路図である。図４及び図５は、本実施形態による光電変換装置の構成例を示す模式図である。図６及び図７は、本実施形態による光電変換装置の構成例を示す概略断面図である。図８は、本実施形態の変形例による光電変換装置の構成例を示す模式図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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