固態(tài)成像元件、其驅(qū)動(dòng)方法和成像裝置的制造方法
【專利說明】固態(tài)成像元件、其驅(qū)動(dòng)方法和成像裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年2月13日提交的日本在先專利申請(qǐng)JP2013-025831的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開涉及一種固態(tài)成像元件、其驅(qū)動(dòng)方法和成像裝置，具體涉及一種當(dāng)在由多個(gè)像素構(gòu)成的各像素塊中設(shè)置模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換單元時(shí)優(yōu)選的固態(tài)成像元件、其驅(qū)動(dòng)方法和成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]作為安裝在數(shù)位相機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)上的固態(tài)成像元件，CMOS圖像傳感器(以下，縮寫為CIS)是已知的。另外，存在其中將CIS用于傳感用的成像裝置中的情況，并且在這種用途的情況下，特別需要操作的快速性。
[0005]為了使CIS的操作高速化，其中將AD轉(zhuǎn)換單元(以下，縮寫為ADC)設(shè)置到一個(gè)或者較少數(shù)量的像素上并且多個(gè)ADC并行操作的方法是已知的。
[0006]在這種方法中，當(dāng)將ADC設(shè)置在像素的同一基板內(nèi)時(shí)會(huì)犧牲像素的光學(xué)特性。
[0007]因此，為了不犧牲像素的光學(xué)特性，提出了一種其中像素和ADC設(shè)置在不同的基板上并且兩個(gè)基板使用Cu-Cu接合通過貼合而連接的構(gòu)成。另外，由于一個(gè)ADC的大小通常相當(dāng)于多個(gè)像素的大小，所以在不同的基板上的多個(gè)像素相應(yīng)地與一個(gè)ADC連接(例如，參照PTL l)o
[0008]圖1示出了當(dāng)由4*4像素的總計(jì)16個(gè)像素構(gòu)成的像素塊與不同的基板上的一個(gè)ADC對(duì)應(yīng)連接的概念圖。在圖中，細(xì)線的矩形表示像素，粗線表示與一個(gè)ADC相關(guān)的像素塊，數(shù)字表示像素的位置，箭頭表示像素的掃描順序。另外，將位于X行和Y列上的像素描述為像素(X，Y) ο
[0009]例如，在其像素(0，0)位于左上的頂點(diǎn)處的像素塊中，通過將左下的像素(3，0)設(shè)定為起始點(diǎn)來開始在水平右方向上掃描，順次使待掃描的行在垂直上方向上移動(dòng)，并且最后讀出右上的像素(0，3)。類似地，在該像素塊的右邊相鄰的像素塊中，通過將左下的像素(3,4)設(shè)定為起始點(diǎn)來開始在水平右方向上掃描，順次使待掃描的行在垂直上方向上移動(dòng)，并且最后讀出右上的像素(0，7)。
[0010]即，在各像素塊中，將左下的像素設(shè)定為起始點(diǎn)，開始在水平右方向上掃描，順次使待掃描的行在垂直上方向上移動(dòng)，并且最后讀出右上的像素。
[0011][引用文獻(xiàn)列表]
[0012][專利文獻(xiàn)]
[0013][PTL I]
[0014]日本未審查專利申請(qǐng)公開N0.2009-177207

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015][技術(shù)問題]
[0016]在圖1所示的掃描順序的情況下，相鄰像素塊之間的邊界上的像素(例如，像素(0,3)和像素(0，4)、像素(3，3)和像素(3，4)、像素(3，0)和像素(4，0)等)的掃描時(shí)機(jī)(被讀出的時(shí)機(jī))不彼此匹配。另外，在4*4像素的像素塊的情況下，掃描時(shí)機(jī)的偏差最多僅為16個(gè)像素，然而，當(dāng)像素的蓄積時(shí)間短時(shí)或者當(dāng)被寫體運(yùn)動(dòng)時(shí)，校正變得困難。因此，在像素塊之間的邊界上的圖像中發(fā)生模糊，并且當(dāng)將CIS用于圖像傳感等時(shí)，會(huì)使識(shí)別移動(dòng)體的識(shí)別速率降低。
[0017]考慮到這種情況完成了本公開，并且以在CIS中，當(dāng)一個(gè)ADC與由多個(gè)像素構(gòu)成的像素塊相關(guān)時(shí)，在像素塊之間的邊界上的圖像中不發(fā)生模糊的方式完成了本公開。
[0018][問題的解決方案]
[0019]本公開的一個(gè)示例性方面是一種固態(tài)成像元件，包括:配置成矩陣的多個(gè)像素塊，所述各像素塊包括構(gòu)造成產(chǎn)生與入射光對(duì)應(yīng)的電荷的多個(gè)像素；控制單元，所述控制單元包括垂直掃描單元和水平掃描單元；和多個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述各模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與所述各像素塊對(duì)應(yīng)地設(shè)置，其中所述控制單元被構(gòu)造成在同時(shí)掃描位于相鄰像素塊的邊界上的相鄰像素的時(shí)機(jī)順次掃描所述各像素。
[0020]本公開的另一個(gè)示例性方面是一種固態(tài)成像元件的驅(qū)動(dòng)方法，所述固態(tài)成像元件包括:配置成矩陣的多個(gè)像素塊，所述各像素塊包括構(gòu)造成產(chǎn)生與入射光對(duì)應(yīng)的電荷的多個(gè)像素；控制單元，所述控制單元包括垂直掃描單元和水平掃描單元；和多個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述各模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與所述各像素塊對(duì)應(yīng)地設(shè)置，所述方法包括以下步驟:在同時(shí)掃描位于相鄰像素塊的邊界上的相鄰像素的時(shí)機(jī)順次掃描所述各像素。
[0021][發(fā)明的有益效果]
[0022]根據(jù)這些實(shí)施方案，可以抑制在像素塊之間的邊界上的圖像的模糊的發(fā)生。
【附圖說明】
[0023]圖1是示出了現(xiàn)有技術(shù)中的像素塊中的像素的掃描順序的圖。
[0024]圖2是示出了本公開適用的固態(tài)成像元件的基板的構(gòu)成例的圖。
[0025]圖3A是示出了圖2中的上基板的構(gòu)成例的框圖。
[0026]圖3B是示出了圖2中的下基板的構(gòu)成例的框圖。
[0027]圖4是示出了 ADC的構(gòu)成例的框圖。
[0028]圖5是示出了根據(jù)本公開的像素塊中的像素的掃描順序的圖。
[0029]圖6是示出了根據(jù)本公開的像素塊中的像素的掃描順序的圖。
[0030]圖7是示出了根據(jù)本公開的成像裝置的構(gòu)成例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下，參照附圖詳細(xì)說明用于實(shí)施本公開的最佳形式(以下，被稱作實(shí)施方案)。
[0032]<實(shí)施方案>
[0033](作為本公開實(shí)施方案的固態(tài)成像元件的構(gòu)成例)
[0034]圖2是示出了作為本公開實(shí)施方案的固態(tài)成像元件由兩個(gè)基板構(gòu)成的概念圖。即，固態(tài)成像元件10由上基板11和下基板12構(gòu)成，并且上基板11和下基板12使用Cu-Cu接合等貼合并且在對(duì)應(yīng)部分彼此連接。
[0035]圖3A和圖3B示意性地示出了上基板11和下基板12及其各自的電路構(gòu)成。
[0036]如圖3A所示，上基板11設(shè)置有配置成矩陣的多個(gè)像素21、垂直掃描單元23和水平掃描單元24。多個(gè)像素21的每個(gè)都被分成4*4像素的一個(gè)像素塊22。像素21利用光電轉(zhuǎn)換處理產(chǎn)生與入射光對(duì)應(yīng)的電荷，蓄積該電荷，并在基于來自垂直掃描單元23和水平掃描單元24的控制的掃描時(shí)機(jī)將與蓄積的電荷對(duì)應(yīng)的像素信號(hào)傳遞到下基板12的ADC 31。
[0037]另外，根據(jù)該實(shí)施方案，像素塊22由4*4像素的總計(jì)16個(gè)像素構(gòu)成，然而，構(gòu)成像素塊22的像素21的數(shù)量或其形狀是任意的，并且不限于4*4像素。
[0038]如圖3B所示，下基板12設(shè)置有分別對(duì)應(yīng)上基板11的像素塊22的多個(gè)ADC 31、數(shù)字信號(hào)處理單元32、時(shí)機(jī)生成單元33和DAC 34。各ADC 31將從屬于對(duì)應(yīng)像素塊22的多個(gè)像素21順次傳遞的模擬像素信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
[0039]圖4示出了 ADC 31的構(gòu)成例。ADC 31包括比較單元41和鎖存單元42。比較單元41將從對(duì)應(yīng)像素塊22的各像素21順次傳遞的模擬像素信號(hào)與從DAC 34輸入的Ramp信號(hào)進(jìn)行比較，并且將其比較結(jié)果輸出到鎖存單元42?；诒容^單元41的比較結(jié)果，當(dāng)Ramp信號(hào)橫切像素信號(hào)時(shí)，鎖存單元42保持輸入的代碼值。將在鎖存單元42中保持的代碼值作為數(shù)字像素信號(hào)在數(shù)字信號(hào)處理單元32中讀出。
[0040]〈操作說明〉
[0041]圖5示出了設(shè)置在固態(tài)成像元件10的上基板11上的各像素塊22中的多個(gè)像素21的掃描順序的一個(gè)例子。在圖中，細(xì)線的矩形表示像素21，粗線表示與一個(gè)ADC 31相關(guān)的像素塊22，數(shù)字表示像素的位置，箭頭表示像素的掃描順序。另外，將X行和Y列的像素21描述為像素(X，Y) ο
[0042]例如，在其中像素(0，0)位于左上的頂點(diǎn)處的像素