成像元件及电子设备的制造方法_2

文档序号:9383423阅读:来源:国知局
4像素X4像素的16像素形成一个单位区域131。图中的格子线表示将相邻的像素分组而形成单位区域131的概念。形成单位区域131的像素的数量并不限于此,可以为100个左右、例如32像素X64像素,也可以为其以上或其以下(例如I像素)。
[0046]如像素区域的局部放大图所示,单位区域131在上下左右内含四个由绿色像素Gb、Gr、蓝色像素B及红色像素这4像素构成的所谓拜耳排列。绿色像素是作为彩色滤光片102而具有绿色滤光片的像素,接受入射光中的绿色波段的光。同样地,蓝色像素是作为彩色滤光片102而具有蓝色滤光片的像素,接受蓝色波段的光,红色像素是作为彩色滤光片102而具有红色滤光片的像素,接受红色波段的光。
[0047]在本实施方式中,以一个区块包含至少一个单位区域131的方式定义多个区块,各区块能够通过彼此不同的控制参数来控制各区块中包含的像素。也就是说,能够通过某区块中包含的像素组、和其他区块中包含的像素组,来获取成像条件不同的成像信号。控制参数的例子为帧率、增益、间除率、将像素信号相加的相加行数或相加列数、电荷的蓄存时间或蓄存次数、数字化的位数等。而且,控制参数也可以是从像素获取图像信号后的图像处理中的参数。
[0048]图3是与成像芯片113的单位区域131相对应的电路图。在图3中,作为代表,以虚线包围的矩形表示与I个像素相对应的电路。此外,以下说明的各晶体管的至少一部分与图1的晶体管105相对应。
[0049]如上所述,单位区域131由16个像素形成。与各个像素相对应的16个Η)104分别与传送晶体管302连接,各传送晶体管302的各栅极与供给传送脉冲的TX布线307连接。在本实施方式中,TX布线307相对于16个传送晶体管302共通连接。
[0050]各传送晶体管302的漏极与对应的各重置晶体管303的源极连接,并且传送晶体管302的漏极与重置晶体管303的源极之间的所谓浮动扩散节点(floating diffus1n)FD与放大晶体管304的栅极连接。重置晶体管303的漏极与供给电源电压的Vdd布线310连接,其栅极与供给重置脉冲的重置布线306连接。在本实施方式中,重置布线306相对于16个重置晶体管303共通连接。
[0051]各个放大晶体管304的漏极与供给电源电压的Vdd布线310连接。另外,各个放大晶体管304的源极与对应的各个晶体管305的漏极连接。选择晶体管的各栅极与供给选择脉冲的译码布线308连接。在本实施方式中,译码布线308相对于16个选择晶体管305而分别独立地设置。并且,各个选择晶体管305的源极与共通的输出布线309连接。负载电流源311向输出布线309供给电流。即,相对于选择晶体管305的输出布线309通过源极跟随器形成。此外,负载电流源311可以设在成像芯片113侧,也可以设在信号处理芯片111 侧。
[0052]在此,说明从电荷的蓄存开始到蓄存结束后的像素输出为止的流程。当通过重置布线306将重置脉冲施加到重置晶体管303上、同时通过TX布线307将传送脉冲施加到传送晶体管302上时,PD104及浮动扩散节点FD的电位被重置。
[0053]当解除传送脉冲的施加时,PD104将接受的入射光转换成电荷并蓄存。然后,当在没有施加重置脉冲的状态下再次施加传送脉冲时,所蓄存的电荷向浮动扩散节点FD传送,浮动扩散节点FD的电位从重置电位变为电荷蓄存后的信号电位。并且,当通过译码布线308将选择脉冲施加到选择晶体管305上时,浮动扩散节点FD的信号电位的变动经由放大晶体管304及选择晶体管305传递到输出布线309。由此,与重置电位和信号电位相对应的像素信号从单位像素输出到输出布线309。
[0054]如图3所示,在本实施方式中,相对于形成单位区域131的16个像素,重置布线306和TX布线307是共通的。S卩,分别相对于所有的16个像素同时施加重置脉冲和传送脉冲。因此,形成单位区域131的所有像素在相同定时开始电荷蓄存,在相同定时结束电荷蓄存。但是,通过对各个选择晶体管305依次施加选择脉冲,而使与所蓄存的电荷相对应的像素信号选择性地从输出布线309输出。另外,重置布线306、TX布线307、输出布线309按每个单位区域131分别设置。
[0055]像这样通过以单位区域131为基准来构成电路,能够按单位区域131控制电荷蓄存时间。换言之,能够在单位区域131之间分别输出基于不同帧率的像素信号。进一步而言,在一个单位区域131中进行一次电荷蓄存的期间,在另一个单位区域131中重复进行多次的电荷蓄存且每次输出像素信号,由此,也能够在这些单位区域131之间以不同的帧率输出动态画面用的各帧。
[0056]图4是表示成像元件100的功能结构的框图。模拟的复用器(multiplexer)411依次选择形成单位区域131的16个Η)104,并使各个像素信号向与该单位区域131对应设置的输出布线309输出。复用器411与Η)104—起形成在成像芯片113上。
[0057]经由复用器411输出的像素信号通过形成在信号处理芯片111上的、进行相关双采样(CDS)、模拟/数字(A/D)转换的信号处理电路412而进行CDS及A/D转换。A/D转换后的像素信号被交付到复用器413,并存储到与各个像素相对应的像素存储器414中。复用器413及像素存储器414形成在存储芯片112上。
[0058]运算电路415对存储在像素存储器414中的像素信号进行处理并交付到后级的图像处理部。运算电路415可以设在信号处理芯片111上,也可以设在存储芯片112上。此夕卜,在图4中示出与一个单位区域131相应的连接,但实际上这些部分在每个单位区域131中均存在,且并行地动作。但是,运算电路415也可以不按每个单位区域131而存在,例如,也可以是,一个运算电路415—边按顺序参照与各个单位区域131相对应的像素存储器414的值一边按时序进行处理。
[0059]如上所述,与各个单位区域131相对应地设有输出布线309。由于成像元件100将成像芯片113、信号处理芯片111及存储芯片112层叠,所以通过对这些输出布线309使用利用了凸点109的芯片之间的电连接,能够不使各芯片在面方向上变大地拉绕布线。
[0060]<成像装置的说明>
[0061]图5是例示具有上述的成像元件100的成像装置I的结构的框图。在图5中,成像装置I具有成像光学系统10、成像部20、图像处理部30、工作存储器40、显示部50、记录部60及控制部70。
[0062]成像光学系统10由多个透镜构成,将来自被摄视场的光束向成像部20引导。成像光学系统10可以与成像装置I 一体地构成,也可以相对于成像装置I能够更换地构成。另外,在成像光学系统10中,可以内置聚焦透镜,也可以内置变焦透镜。
[0063]成像部20具有上述的成像元件100、和驱动成像元件100的驱动部21。成像元件100通过从驱动部21输出的控制信号而被驱动控制,由此,能够在上述的区块单位中进行独立的蓄存控制。针对驱动部21的、上述区块的位置、形状、其范围等指示由控制部70进行。
[0064]图像处理部30与工作存储器40协动,对通过成像部20拍摄得到的图像数据进行图像处理。在本实施方式中,图像处理部30除了通常的图像处理(颜色信号处理、伽马校正等),还进行图像中包含的主要被摄物体的检测处理。基于图像处理部30对主要被摄物体的检测能够使用公知的面部检测功能来进行。另外,除了面部检测,例如也可以如在日本国特开2010-16621号公报(US2010/0002940号)中所记载那样地,将图像中包含的人体作为主要被摄物体来进行检测。
[0065]工作存储器40暂时存储JPEG压缩前后或MPEG压缩前后的图像数据等。显示部50由例如液晶显示面板51构成,显示通过成像部20拍摄得到的图像(静止画面或动态画面)和各种信息、或者显示操作输入用画面。显示部50具有在液晶显示面板51的显示面上层叠触摸面板52而成的结构。触摸面板52将表示使用者在液晶显示面板51上所触摸的位置的信号输出。
[0066]记录部60在存储卡等存储介质中存储图像数据等各种数据。控制部70具有CPU,控制基于成像装置I的整体动作。在本实施方式中,控制部70将成像元件100 (成像芯片113)的成像面
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