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公開番号2024118055
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-30
出願番号2023024230
出願日2023-02-20
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 25/78 20230101AFI20240823BHJP(電気通信技術)
要約【課題】消費電力やチップ面積の増大を抑制しつつ動作速度の高速化を実現しうる光電変換装置を提供する。
【解決手段】光電変換装置は、列をなすように配され、各々が、光電変換部と、光電変換部で生成された電荷に基づく信号を増幅する増幅部と、を有する複数の画素と、複数の画素に接続された出力線と、出力線に隣接して配された配線と、出力線に接続され、出力線を介して画素の増幅部に電流を供給する電流源回路と、を有し、電流源回路は、配線と固定電圧ノードとの間に接続された電流源トランジスタと、配線と出力線との間に接続されたカスコードトランジスタと、を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
列をなすように配され、各々が、光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を増幅する増幅部と、を有する複数の画素と、
前記複数の画素に接続された出力線と、
前記出力線に隣接して配された配線と、
前記出力線に接続され、前記出力線を介して前記画素の前記増幅部に電流を供給する電流源回路と、を有し、
前記電流源回路は、前記配線と固定電圧ノードとの間に接続された電流源トランジスタと、前記配線と前記出力線との間に接続されたカスコードトランジスタと、を有する
ことを特徴とする光電変換装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記カスコードトランジスタのトランスコンダクタンスは前記電流源トランジスタのトランスコンダクタンスよりも大きい
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】
列をなすように配され、各々が、光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を増幅する増幅部と、を有する複数の画素と、
前記複数の画素に接続された出力線と、
前記出力線に隣接して配された配線と、
前記出力線に接続され、前記出力線を介して前記画素の前記増幅部に電流を供給する電流源回路と、を有し、
前記電流源回路は、前記出力線と前記配線との間に接続された電流源トランジスタと、前記配線と固定電圧ノードとの間に接続された抵抗素子と、を有する
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項４】
前記電流源トランジスタと前記出力線との間に接続された前記電流源トランジスタとは逆導電型のトランジスタを更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記複数の画素が設けられた第１基板と、
前記第１基板に積層され、前記電流源回路が設けられた第２基板と、を有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記出力線は、
前記第１基板に配され、前記複数の画素のうちの一部が接続された第１部分と、
前記第１基板に配され、前記複数の画素のうちの他の一部が接続された第２部分と、
前記第２基板に配され、前記電流源回路に接続された第３部分と、に分割されており、
前記第２基板に配され、前記出力線の前記第１部分及び前記第２部分のうちの一方を選択して前記出力線の前記第３部分に電気的に接続する第１選択回路を更に有する
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】
前記配線は、
前記第１基板に配され、前記複数の画素のうちの前記一部が接続された第１部分と、
前記第１基板に配され、前記複数の画素のうちの前記他の一部が接続された第２部分と、
前記第２基板に配され、前記電流源回路に接続された第３部分と、に分割されており、
前記第２基板に配され、前記配線の前記第１部分及び前記第２部分のうちの一方を選択して前記配線の前記第３部分に電気的に接続する第２選択回路を更に有する
ことを特徴とする請求項６記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記出力線は、
前記第１基板に配され、前記複数の画素のうちの一部が接続された第１部分と、
前記第１基板に配され、前記複数の画素のうちの他の一部が接続された第２部分と、
前記第２基板に配され、前記第１部分に電気的に接続された第３部分と、
前記第２基板に配され、前記第２部分に電気的に接続された第４部分と、に分割されており、
前記電流源回路は、
前記第３部分に電気的に接続された第１電流源回路と、
前記第４部分に電気的に接続された第２電流源回路と、を有する
ことを特徴とする請求項５記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記列に対応して設けられ、各々が前記複数の画素のうちの少なくとも１つに接続された複数の出力線と、
前記列に対応して設けられ、各々が前記複数の出力線のうちのいずれかに隣接して平行に配された複数の配線と、
前記複数の出力線に対応して設けられ、各々が対応する出力線に接続された前記画素の前記増幅部に電流を供給する複数の電流源回路と、を有し、
前記複数の配線の各々は、隣接する前記出力線に接続された前記電流源回路に接続されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記複数の出力線は、平面視において、前記複数の配線のうちの２つの間に配されている
ことを特徴とする請求項９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 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳイメージセンサなどの光電変換装置においては、動作速度の高速化を図る等の観点から信号線に連なる寄生容量の影響を抑制することが求められている。特許文献１には、垂直信号線に負性容量回路を接続することにより垂直信号線に連なる寄生容量の影響を低減するように構成した固体撮像素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－０３０００２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に記載の技術では、負性容量回路を付加することに起因して消費電力や回路面積が増加することがあった。
【０００５】
本発明の目的は、消費電力やチップ面積の増大を抑制しつつ動作速度の高速化を実現しうる光電変換装置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、列をなすように配され、各々が、光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を増幅する増幅部と、を有する複数の画素と、前記複数の画素に接続された出力線と、前記出力線に隣接して配された配線と、前記出力線に接続され、前記出力線を介して前記画素の前記増幅部に電流を供給する電流源回路と、を有し、前記電流源回路は、前記配線と固定電圧ノードとの間に接続された電流源トランジスタと、前記配線と前記出力線との間に接続されたカスコードトランジスタと、を有する光電変換装置が提供される。
【０００７】
また、本明細書の他の一開示によれば、列をなすように配され、各々が、光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を増幅する増幅部と、を有する複数の画素と、前記複数の画素に接続された出力線と、前記出力線に隣接して配された配線と、前記出力線に接続され、前記出力線を介して前記画素の前記増幅部に電流を供給する電流源回路と、を有し、前記電流源回路は、前記出力線と前記配線との間に接続された電流源トランジスタと、前記配線と固定電圧ノードとの間に接続された抵抗素子と、を有する光電変換装置が提供される。
【０００８】
また、本明細書の更に他の一開示によれば、列をなすように配され、各々が、光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷に基づく信号を増幅する増幅部と、を有する複数の画素と、前記複数の画素に接続された出力線と、前記出力線に接続され、前記出力線を介して前記画素の前記増幅部に電流を供給する電流源回路と、前記複数の画素が設けられた第１基板と、前記第１基板に積層され、前記電流源回路が設けられた第２基板と、を有し、前記出力線は、前記第１基板に配され、前記複数の画素のうちの一部が接続された第１部分と、前記第１基板に配され、前記複数の画素のうちの他の一部が接続された第２部分と、前記第２基板に配され、前記電流源回路に接続された第３部分と、に分割されており、前記第２基板に配され、前記第１部分及び前記第２部分のうちの一方を選択して前記第３部分に電気的に接続する選択回路を更に有し、前記電流源回路は、前記出力線に接続された電流源トランジスタと、前記出力線に接続された負性容量回路と、を有する光電変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、消費電力やチップ面積の増大を抑えつつ光電変換装置の動作速度を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の第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。
本発明の第１実施形態による光電変換装置における画素の構成例を示す回路図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置における列回路の構成例を示す回路図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置における垂直出力線と配線との位置関係を示す模式図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置におけるバイアス回路の構成例を示す回路図である。
本発明の第１実施形態による光電変換装置におけるバイアス回路の他の構成例を示す回路図である。
本発明の第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。
本発明の第１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。
本発明の第２実施形態による光電変換装置における列回路の構成例を示す回路図である。
本発明の第２実施形態による光電変換装置におけるバイアス回路の構成例を示す回路図である。
本発明の第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。
本発明の第４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。
本発明の第４実施形態による光電変換装置の他の構成例を示す模式図である。
本発明の第５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。
本発明の第６実施形態による光電変換装置の構成例を示す回路である。
本発明の第６実施形態による光電変換装置における垂直出力線及び配線の配置例を示す図である。
本発明の第６実施形態による光電変換装置における垂直出力線及び配線の他の配置例を示す平面図である。
本発明の第６実施形態による光電変換装置における垂直出力線及び配線の他の配置例を示す断面図である。
本発明の第７実施形態による光電変換装置の構成例を示す回路図である。
本発明の第７実施形態による光電変換装置における垂直出力線及び配線の配置例を示す図である。
本発明の第７実施形態による光電変換装置における垂直出力線及び配線の他の配置例を示す断面図である。
本発明の第８実施形態による光電変換装置における画素の構成例を示す回路図である。
本発明の第８実施形態による光電変換装置の構成例を示す回路図である。
本発明の第９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。
本発明の第９実施形態による光電変換装置における電流源回路の構成例を示す回路図である。
本発明の第１０実施形態による光電変換装置の構成例を示す回路図である。
ソース接地型の反転増幅アンプを有する画素の構成例を示す回路図である。
本発明の第１０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。
差動型の反転増幅アンプを有する画素の構成例を示す回路図である。
本発明の実施形態の変形例による光電変換装置における電流源回路の構成例を示す回路図（その１）である。
本発明の実施形態の変形例による光電変換装置における電流源回路の構成例を示す回路図（その２）である。
本発明の実施形態の変形例による光電変換装置における列回路の構成例を示す回路図である。
本発明の第１１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。
本発明の第１２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。
本発明の第１３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】
（【００１１】以降は省略されています）

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