固体摄像器件和照相机装置的制作方法

专利名称：固体摄像器件和照相机装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及以互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器为代表的固体摄像器件，并涉及照相机装置。
背景技术：
近来，CMOS图像传感器作为用于替代CCD(电荷耦合器件)的固体摄像器件(图
像传感器)已经引起了人们的注意。 这是因为CMOS图像传感器能够解决以下问题。 g卩，CCD像素的制造需要专用的工艺，CCD像素的操作需要多个电源电压，并且多个周边集成电路(IC)必须联合运行。 使用上述CCD时，会产生诸如让装置变得非常复杂等各种问题，而CMOS图像传感器能够解决这些问题。 在制造CMOS图像传感器时，可以使用与通用CMOS集成电路相同的制造工艺。也可以通过把能够被单个电源驱动且基于CMOS工艺的模拟电路和逻辑电路混装在同一芯片上来实现。 出于上述原因，CMOS图像传感器具有诸如能够减少周边IC的数目等多个显著优点。 CCD的输出电路采用的主要是使用了具有浮动扩散部(FloatingDiffusion, FD)的FD放大器的单通道输出。 相比之下，CMOS图像传感器的每个像素都具有FD放大器，并且CMOS图像传感器的输出采用的主要是列并行输出型，在该列并行输出型的方式下，选择图像阵列中的某一行并且沿列方向同时读出所选中的行。 这是因为，利用布置在像素中的FD放大器难以获得足够的驱动能力，因此必须降低数据率(data rate)，而并行处理有利于降低数据率。 此外，在CMOS图像传感器的情况下，在复位像素时通常采取了逐行地依次使像素复位的方式。 该方式称为巻帘式快门(rolling shutter)。 图1图示出了包括四个晶体管的CMOS图像传感器的像素的示例。 像素1具有例如由光电二极管组成的光电转换元件ll，并且关于这一个光电转换
元件11设有四个作为有源元件的晶体管，即传输晶体管12、复位晶体管13、放大晶体管14
和选择晶体管15。 光电转换元件11将入射光进行光电转换从而转换成具有与入射光的光量相对应的量的电荷(这里指的是电子)。 传输晶体管12连接在光电转换元件11和浮动扩散部FD之间，并且传输信号(驱
动信号)TG通过传输控制线LTx被提供到传输晶体管12的栅极(传输栅极)。 由此，把在光电转换元件11中经过光电转换而获得的电子传输到浮动扩散部FD。
复位晶体管13连接在电源线LVDD和浮动扩散部FD之间，并且复位信号RST通过
复位控制线LRST被提供到复位晶体管13的栅极。 由此，将浮动扩散部FD的电位复位到电源线LVDD的电位。 浮动扩散部FD与放大晶体管14的栅极相连。放大晶体管14通过选择晶体管15连接到信号线16，由此与像素外部的恒电流源一起构成了源极跟随器。
然后，地址信号(选择信号)SEL通过选择控制线LSEL被提供到选择晶体管15的栅极，从而使得选择晶体管15接通。 当选择晶体管15接通后，放大晶体管14将浮动扩散部FD的电位放大并且将对应于该电位的电压输出到信号线16。从每个像素输出的电压通过信号线16输出到列电路(列处理电路)。 像素复位操作表示的是通过接通传输晶体管12，将累积在光电转换元件11中的
电荷传输到浮动扩散部FD，从而释放该累积在光电转换元件11中的电荷。 此时，通过接通复位晶体管13已经预先让浮动扩散部FD把电荷释放至电源侧，由
此做好了接收光电转换元件11的电荷的准备。或者，还可以在接通传输晶体管12的同时
也接通复位晶体管13，将电荷直接释放到电源的情况。 这一系列操作简称为"像素复位操作"或"快门操作"。 另一方面，在读取操作中，首先接通复位晶体管13来使浮动扩散部FD复位，在该状态下，剩余电荷(噪声)通过处于接通状态的选择晶体管15而被输出到输出信号线16。这称为P相输出(P-phase output)。 接着，接通传输晶体管12，将累积在光电转换元件11中的电荷传输到浮动扩散部FD，并且该浮动扩散部FD的输出被输出到信号线16。这称为D相输出(D-phase output)。
在上述像素电路的外部，获得D相输出和P相输出之间的差异并消除了浮动扩散部FD的复位噪声，由此提供图像信号。 为简单起见，这一系列操作简称为"像素读取操作"。 图2图示了将图1所示像素以二维阵列进行布置的CMOS图像传感器(固体摄像器件)的一般结构示例。 图2所示的CMOS图像传感器20包括像素阵列模块21、像素驱动电路(垂直扫描电路)22和列电路(列处理电路)23。在像素阵列模块21中，有图l所示的像素电路以二维阵列布置着。 像素驱动电路22控制每一行像素的传输晶体管12、复位晶体管13和选择晶体管15的导通/断开。 列电路23是用于接收由像素驱动电路22读出的像素行的数据并且将该数据向后一级的信号处理电路传输的电路。 图3示出了图2所示电路的巻帘式快门操作的时序图。 如图3所示，逐行地执行像素复位操作，在该操作后接着逐行地执行像素读取操作。 在像素复位操作和像素读取操作期间，每一行的各像素都在光电转换元件中累积信号，该信号通过像素读取操作而被读出。 然而，当拍摄逆光场景或明暗亮度差较大的场景时，装有上述固体摄像器件的照相机会导致用与拍摄物的亮度相匹配的曝光时间而得到的标准图像太白(white-out)或太黑(black-out)。 因此，通过拍摄多个具有不同曝光时间的非标准图像，并用通过向这些非标准图像施加合成增益而得到的图像来替换标准图像中太亮或太暗的区域，由此实现了动态范围的扩大，因而根据输出位(output bit)来执行压縮。 例如，在被称为宽动态范围(WDR)的处理中，通过多次曝光来获得具有动态范围(DR)的图像，并且执行多个图像的合成和动态范围(DR)的压縮。
现,有技术文献
专利文献 专利文献1 :日本专利公开公报特开No. 2004-166269。

发明内容
要解决的技术问题 目前，为了通过宽动态范围驱动来设定低亮度侧和高亮度侧之间的曝光比，不但需要设定快门，而且还需要设定增益。 但是，现有技术存在如下问题快门和增益的同时设定会导致出现无效帧的问题。在现有技术中，如果通过寄存器通信以后的更新时序来反映增益设定，则会把增益设定反映到该帧上。 如果仅仅更改增益设定，则没有问题。 然而，如果在同一通信期间内执行快门设定和增益设定，则增益被反映到该帧上，而快门设定被反映到下一帧上，因此如图4所示，导致出现了一个无效帧的问题。
利用现有技术可以解决出现无效帧的问题。 如图5所示，解决方法是在执行快门设定的帧的下一帧中执行增益设定。 然而，该方法必须执行两次通信，其中一次用于快门设定且另一次用于增益设定，
因此使得设定比较费时。 另外，在诸如宽动态范围驱动等需要多帧的操作的情况下，如图6所示，在起始帧
执行快门设定和增益设定，同样会出现前一帧变成无效帧的问题。
因此，使得实现宽动态范围驱动的多帧都无效。 鉴于上述问题，本发明的目的是提供即使在同时设定快门和增益的情况下也能够
防止出现无效帧的固体摄像器件和照相机装置。 所采取的技术方案 根据本发明的第一方面，提供一种固体摄像器件，其包括像素模块，在所述像素模块上以矩阵样式布置有多个像素电路，所述像素电路具有将光信号转换成电信号的特性和根据曝光时间来累积该电信号的特性；像素驱动模块，所述像素驱动模块能够根据设定数据予以驱动，执行所述像素模块的快门操作和读取操作；以及界面部，所述界面部具有用于保持从外部提供过来的快门设定数据和增益设定数据的功能和用于控制把快门设定和增益设定反映到至少所述像素驱动模块上的时序的功能。所述界面部具有在把增益反映到设定时的一帧后的下一帧上的功能。 上述界面部具有用于检测多帧的驱动的功能和用于延迟一帧增益的所述反映的功能。 优选地，上述界面部具有切换单元，所述切换单元对通过延迟一帧来执行增益设 定值的反映还是未延迟一帧地执行所述反映进行选择。 优选地，上述界面部具有数据保持单元、延迟更新时序生成单元、增益保持单元和 反映控制单元。所述数据保持单元保持从外部提供过来的快门设定数据和增益设定数据。 所述延迟更新时序生成单元接收更新时序信号以产生一帧延迟更新时序信号。所述增益保 持单元接收所述延迟更新时序信号，把要提供的增益设定数据延迟一帧后输出。所述反映 控制单元接收所述更新时序信号，直接输出所述数据保持单元中所保持的快门设定数据， 并且将增益设定数据提供到所述增益保持单元。 优选地，上述界面部具有数据保持单元、延迟更新时序生成单元、增益保持单元、 反映控制单元和切换单元。所述数据保持单元保持从外部提供过来的快门设定数据和增益 设定数据。所述延迟更新时序生成单元接收更新时序信号，产生一帧延迟更新时序信号。所 述增益保持单元接收所述延迟更新时序信号，把要提供的增益设定值延迟一帧后输出。所 述反映控制单元接收所述更新时序信号，直接输出所述数据保持单元中所保持的快门设定 值及增益设定值，并且将增益设定值提供到所述增益保持单元。所述切换单元选择性地输 出从所述反映控制单元输出的未经延迟的增益设定值或被所述增益保持单元延迟过的增 益设定值。 根据本发明的第二方面，提供一种照相机装置，其包括固体摄像器件、用于在所述 固体摄像器件上形成拍摄物图像的光学系统和用于处理所述固体摄像器件的输出图像信 号的信号处理电路。其中，所述固体摄像器件包括像素模块，在所述像素模块上以矩阵样 式布置有多个像素电路，所述像素电路具有将光信号转换成电信号的特性和根据曝光时间 来累积该电信号的特性；像素驱动模块，所述像素驱动模块能够根据设定数据予以驱动，执 行所述像素模块的快门操作和读取操作；以及界面部，所述界面部具有用于保持从外部提 供过来的快门设定数据和增益设定数据的功能和用于控制把快门设定和增益设定反映到 至少所述像素驱动模块上的时序的功能。所述界面部具有把增益反映到设定时的一帧后的 下一帧上的功能。 在本发明中，快门设定数据和增益设定数据从外部输入到界面部并且保持在该界 面部处。 此外，当反映快门设定和增益设定时，界面部毫不延迟地直接反映快门设定值，而
在设定了增益设定值之后在一帧后的下一帧上才反映增益。 有益效果 根据本发明，即使在同时设定快门和增益的情况下也能够防止无效帧的出现。


图1是示出了包括四个晶体管的CMOS图像传感器的示例性像素的图。 图2是示出了以二维阵列布置有图1所示像素的CMOS图像传感器(固体摄像器
件)的一般示例性结构的图。 图3是表示普通CMOS图像传感器的巻帘式快门的快门操作和水平期间之间的关 系的时序图。
图4是用于说明产生了一个无效帧的问题的图。 图5是用于说明在执行快门设定的帧的下一帧上执行增益设定的情况下，必须执 行两次通信，其中一次用于快门设定而另一次用于增益设定的图。 图6是用于说明如果在起始帧上执行快门设定和增益设定，会出现前一帧变成无 效帧的问题的图。 图7是示出了本发明实施例的CMOS图像传感器(固体摄像器件)的示例性结构 的图。 图8是示出了本实施例的包括四个晶体管的CMOS图像传感器的像素的一个示例 的图。 图9是示出了本发明实施例的界面部的示例性结构的电路图。 图10是表示本实施例的基本驱动操作和相关技术的基本驱动操作之间的比较的
时序图。 图11是表示本实施例的多帧驱动操作和现有技术的多帧驱动操作之间的比较的 时序图。 图12是用于说明本实施例的快门设定和增益设定处理的时序图。 图13是示出了本实施例的界面部的用于在使更新时序延迟一帧的功能和不使更
新时序延迟一帧的功能之间切换的示例性结构的图。 图14是示出了本实施例的装配有列并行ADC的固体摄像器件(CMOS图像传感器) 的示例性结构的框图。 图15是示出了应用本发明实施例固体摄像器件的照相机装置的示例性结构的 图。
具体实施例方式以下参照附图来说明本发明的实施例。 图7是示出了本发明实施例的CMOS图像传感器(固体摄像器件)的示例性结构 的图。 该CMOS图像传感器100具有像素阵列模块110、作为像素驱动模块的垂直扫描电 路120、水平扫描电路130、列读出电路140、控制模块150、数据处理模块160和界面部170。
在像素阵列模块110上，有多个像素电路110A以二维状(矩阵结构)布置着。
另外，固体摄像器件100具有作为用于依次读出像素阵列模块110的信号的控制 系统的结构模块。 更具体地，在固体摄像器件100上，布置有包括内部时钟和界面部170的控制模块 150、用于控制行地址和行扫描的垂直扫描电路120、用于控制列地址和列扫描的水平扫描 电路130和列读出电路140。 稍后将详细说明布置在控制模块150中的界面部170。 图8是示出了本实施例的包括四个晶体管的CMOS图像传感器的像素的一个示例 的图。 该像素电路110A具有例如由光电二极管组成的光电转换元件111。 此外，关于这一个光电转换元件111而言，像素电路IIOA具有四个作为有源元件
8的晶体管，即，传输晶体管112、复位晶体管113、放大晶体管114和选择晶体管115。
光电转换元件111将入射光进行光电转换从而转换成具有与入射光的光量相应 的量的电荷(这里指的是电子)。 传输晶体管112连接在光电转换元件111和作为输出节点的浮动扩散部FD之间， 并且作为控制信号的传输信号TG通过传输控制线LTx被提供到该传输晶体管的栅极(传 输栅极)。 由此，传输晶体管112将由光电转换元件111进行光电转换而获得的电子传输到 浮动扩散部FD。 复位晶体管113连接在电源线LVDD和浮动扩散部FD之间，并且作为控制信号的
复位信号RST通过复位控制线LRST被提供到该复位晶体管的栅极。 由此，复位晶体管113将浮动扩散部FD的电位复位成电源线LVDD的电位。 浮动扩散部FD与放大晶体管114的栅极连接。放大晶体管114通过选择晶体管
115连接到信号线116，由此与像素模块外部的恒电流源一起构成了源极跟随器。 然后，作为对应于地址信号的控制信号的选择信号SEL通过选择控制线LSEL被提
供到选择晶体管115的栅极，从而使得选择晶体管115接通。 当选择晶体管115接通后，放大晶体管114将浮动扩散部FD的电位放大并且将对 应于它的电位的电压输出到信号线116。通过信号线116从每个像素输出的电压被输出到 列读出电路140。 因为传输晶体管112、复位晶体管113和选择晶体管115各自的栅极都按行进行连 接的，所以上述这些操作对于一行上的各像素而言是同时执行的。 布线至像素阵列模块110的复位控制线LRST、传输控制线LTx和选择控制线LSEL 作为一组被布线在像素阵列的各行上。 这些复位控制线LRST、传输控制线LTx和选择控制线LSEL由垂直扫描电路120驱 动。 垂直扫描电路120具有在执行固体摄像器件的快门操作和读取操作时对行进行 指定的功能。 垂直扫描电路120具有由界面部170反映快门设定数据和与曝光比相关的增益设 定数据的固体摄像器件的快门驱动处理功能。 列读出电路140接收由垂直扫描电路120进行读出控制的像素行的读出数据并且 通过水平扫描电路130将这些读出数据传输到后一级的数据处理模块160。
列读出电路140具有用于执行诸如相关双采样(Correlated DoubleSampling， CDS)等信号处理的功能。 以下说明本实施例的界面部170的具体结构和功能。 界面部170根据时钟CLK、数据DT和使能信号ENB来保持快门设定数据和增益设 定数据，并具有用于控制把快门设定数据和增益设定数据反映到垂直扫描电路120上的时 序的功能。 在现有技术中，如果在已经设定了增益的情况下想把该增益反映到设定了该增益 的帧上，就要使该反映从上一帧开始，这导致了一个无效帧的出现。 因此，本实施例的界面部170具有通过在设定了增益时的一帧之后反映增益从而防止出现无效帧的功能。 界面部170保持从外部设定的增益设定数据并且把该增益反映到下一帧上。
界面部170具有用于检测多帧的驱动的功能和用于自动延迟一帧增益的反映的 功能。 在界面部170中，在随着快门设定数据来改变增益设定数据的反映时序的情况 下，不是在分开的各寄存器设定通信操作中执行上述改变，而是在同一通信期间中执行上 述改变，并且未出现无效帧，且从同一帧执行反映。 图9是示出了本发明实施例的界面部的示例性结构的电路图。 图9所示的界面部170具有串行/并行转换单元171、数据保持单元172、一帧延
迟更新时序生成单元173、反映控制模块174和增益保持单元175。 串行/并行转换单元171根据从外部接收到的时钟CLK、数据DT和使能信号ENB， 将3线串行数据转换成并行数据。 数据保持单元172保持被转换成并行数据的快门设定数据和增益设定数据。
—帧延迟更新时序生成单元173根据与垂直同步信号Vsync同步地从外部提供过 来的更新时序信号UTM，生成用于一帧延迟的延迟更新时序信号DUTM，并且将所生成的延 迟更新时序信号输出到增益保持单元175。 反映控制单元174与从外部提供过来的更新时序信号UTM同步地把数据保持单元 172中所保持的快门设定数据STR提供到后一级的垂直扫描电路120等，并将增益设定数据 提供到增益保持单元175。 增益保持单元175具有一个或多个作为锁存器的寄存器REG，并且通过接收用于 一帧延迟的延迟更新时序信号DUTM，将提供过来的增益设定信号保持一帧之后，将该增益 设定信号提供到后一级的垂直扫描电路120等。 图10是表示本实施例的基本驱动和现有技术的基本驱动之间的比较的时序图。
图11是表示本实施例的多帧驱动和现有技术的多帧驱动之间的比较的时序图。
在界面部170中，3线串行的且从外部输入的数据DT通过串行/并行转换单元171 从串行数据转换成并行数据，然后保持在数据保持单元172中。 此外，所保持的数据通过内部生成的延迟更新时序信号DUTM而被反映到固体摄 像器件100的内部，由此让控制模块150控制每个功能模块，例如垂直扫描电路120等。
对于把保持在数据保持单元172中的数据反映到内部的操作来说，只有用于反映 增益设定的操作被延迟了。 保持在数据保持单元172中的设定数据仅有增益设定不被更新时序UTM反映到内 部上，而是如图IO所示，设定数据在一帧延迟更新时序生成单元173中通过用于一帧延迟 的延迟更新时序信号DUTM而被反映到内部上。 另外，如图ll所示，在如宽动态范围驱动那样需要多帧的情况下，可以通过上述 方法来防止无效帧的出现。 然而，在每帧都要改变增益设定的驱动情况下，如果仅仅以一帧延迟的更新时序 来反映的话，则会反映出当时通信过的增益的寄存器的数据。 因此，为了在这种驱动下也能将增益设定的反映延迟一帧，在本实施例中在增益 保持单元175中布置有作为锁存器的寄存器REG，从而通过一帧延迟更新时序来执行反映。
由此，即使在为每帧都执行增益设定的情况下，也可以防止无效帧的出现。
图12是说明本实施例的快门设定和增益设定处理的时序图。 在通信期间Tl中设定的快门设定值SI和增益设定值Gl被保持到数据保持单元 172中。 然后，由更新时序信号UTM通过反映控制单元174反映到控制内部寄存器REG上， 但是此时只有快门设定值S1反映到内部上。 增益设定值G1通过增益保持单元175被一帧之后的延迟更新时序信号DUTM更新 到内部寄存器中。 然后，该更新后的增益设定值被输出到输出端T0。
上述方式实现了不会导致无效帧的增益设定的反映。 如上所述，根据本实施例，通过设置把到内部的更新时序延迟一帧的更新时序，从
而能够使从外部进行的增益设定的反映延迟一帧。 此外，在通常的驱动中不需要执行两次寄存器通信。 此外，由于设置有增益专用的内部锁存器，所以即使在从外部对每帧都进行增益
设定更改的情况下，也能够实现延迟一帧的增益反映，因而防止了无效帧的出现。 这里说明一下，针对界面部170，已经结合仅仅具有延迟一帧反映增益设定功能的
实例予以说明，但例如如图13所示，界面部170也可以具有能够在将更新时序延迟一帧的
功能和不延迟更新时序的功能之间切换的结构。 图13是示出了本发明实施例的界面部的在将更新时序延迟一帧的功能和不延迟 更新时序的功能之间切换的示例性结构的图。 图13所示的界面部170除了具有图9所示的结构之外还具有切换单元176。
切换单元176根据来自串行/并行转换单元171A的切换信号S171，在来自反映控 制单元174的未延迟一帧的增益设定数据与被增益保持单元175延迟一帧的增益设定数据 之间进行选择切换，并且输出所选择的增益设定数据。 根据图13所示的结构，由于实现了在将更新时序延迟一帧的功能和不延迟更新 时序的功能之间的切换，因此也可以适合于把本实施例与现有技术的增益设定一起运用的 情况。 这里说明一下，每个实施例的CMOS图像传感器可以但不限于被配置成装配有例 如列并行型模拟/数字转换器件(以下简写成ADC(模拟数字转换器))的CMOS图像传感 器。 图14是示出了本实施例的装配有列并行型ADC的固体摄像器件(CMOS图像传感 器)的示例性结构的框图。 如图14所示，固体摄像器件200具有作为摄像模块的像素阵列模块210、作为像素
驱动模块的垂直扫描电路220、水平传输扫描电路230和时序控制电路240。 此外，固体摄像器件200具有ADC组250、数字/模拟转换器件(以下简写成
DAC(数字模拟转换器))260、放大电路(S/A)270和信号处理电路280。 像素阵列模块210包括光电二极管和像素内放大器，并且是例如通过把图8所示
的像素以矩阵样式(成行的样式)进行布置而予以构成的。 另外，在固体摄像器件200中，布置有下列电路作为依次读出像素阵列模块210的信号的控制电路。 具体地，在固体摄像器件200中，布置有作为控制电路且用于产生内部时钟的时 序控制电路240、用于控制行地址和行扫描的垂直扫描电路220以及用于控制列地址和列 扫描的水平传输扫描电路230。 此外，布置有控制模块150，该控制模块中的时序控制电路240包括参照图7 图 13中所说明的界面部170或170A。 在ADC组250中，布置有多列的ADC，各列ADC都具有比较器251、计数器252和锁 存器253。 比较器251把参考电压Vslop与通过垂直信号线从每一行的像素获得的模拟信号 进行比较，上述参考电压Vslop是通过使由DAC 260生成的参考电压产生阶段性变化而得 到的斜坡波形(RAMP)。 计数器252对比较器251的比较时间进行计数。 ADC组250具有对n位(n-bit)数字信号进行转换的功能，并且为每一条垂直信号 线(列线)都予以设置着，由此构成了列并行ADC模块。 每个锁存器253的输出连接到例如具有2n位(2n_bit)宽度的水平传输线290。
此外，布置有与水平传输线290相对应的2n个放大电路270并且还布置有信号处 理电路280。 在ADC组250中，读出至垂直信号线的模拟信号(电位Vsl)通过每一列都布置有 的比较器251与参考电压Vslop(具有一定倾斜度的呈线性变化的斜坡波形)比较。
此时，如同比较器251 —样为每一列都布置有的计数器252正在工作，具有斜坡波 形的电位Vslop和计数值一一对应地变化，从而将垂直信号线的电位(模拟信号)Vsl转换 成数字信号。 参考电压Vslop的变化将电压的变化转换成时间的变化，并且通过用期间(时钟) 对该时间进行计数，来转换成数字值。 此夕卜，当模拟电信号Vsl和参考电压Vslop相互交叉时，比较器251的输出被反 转，从而停止计数器252的输入时钟，由此完成了 AD转换。 在上述的AD转换期间结束后，保持在锁存器253中的数据被水平传输扫描电路 230通过水平传输线290和放大电路270输入到信号处理电路280，从而产生二维图像。
这样，就执行了列并行输出处理。 具有上述效果的固体摄像器件可以作为数码相机和摄像机中的摄像器件使用。
图15是示出了应用本发明实施例固体摄像器件的照相机装置的示例性结构的 图。 如图15所示，该照相机装置300具有下述部件可应用本实施例中的CMOS图像传 感器(固体摄像器件)100或200的摄像器件310 ;用于将入射光引导到摄像器件310的像 素区域(形成拍摄物的图像)的光学系统，其例如是用于使入射光(成像光)在摄像面上 成像的镜头320 ;用于驱动摄像器件310的驱动电路(DRV)330 ;和用于处理摄像器件310的 输出信号的信号处理电路(PRC) 340。 驱动电路330具有用于生成各种时序信号的时序发生器(未图示)，从而通过预定 的时序信号来驱动摄像器件310，所述各种时序信号例如是用于驱动摄像器件310中的电路的触发脉冲和时钟脉冲。 另外，信号处理电路340对摄像器件310的输出信号实施预定的信号处理。
由信号处理电路340处理过的图像信号被记录到诸如存储器等记录介质。记录到记录介质中的图像信息是可以通过打印机等进行硬拷贝的。此外，由信号处理电路340处理过的图像信号可以作为动态图像在由诸如液晶显示器等构成的监视器上显示出来。
如上所述，在诸如数码相机等摄像装置中，可以装配有作为摄像器件310的上述CMOS图像传感器100或200，从而获得低功耗且高精度的照相机。
酬feiP扁日月 100 :CMOS图像传感器；110 :像素阵列模块；110A :像素；
111 :光电转换元件；112 :传输晶体管；113 :复位晶体管；
114 :放大晶体管；115 :选择晶体管； 120 :垂直扫描电路(像素驱动模块)；130 :水平扫描电路；
140 :列读出电路；150 :控制模块；160 :数据处理模块；
170 :界面部；171 :串行/并行转换单元；172 :数据保持单元；
173 :—帧延迟更新时序生成单元；174 :反映控制单元；
175 :增益保持单元；176 :切换单元；200 :固体摄像器件；
210 :像素阵列模块；220 :垂直扫描电路； 230 :水平传输扫描电路；240 :时序控制电路；250 :ADC组；
260 :DAC ;270 :放大电路(S/A) ;280 :信号处理电路;
300 :照相机装置;310 :摄像器件;320 :镜头;330 :驱动电路;
340:信号处理电路
权利要求
一种固体摄像器件，其包括像素模块，在所述像素模块上以矩阵样式布置有多个像素电路，所述像素电路具有将光信号转换成电信号的特性和根据曝光时间来累积该电信号的特性；像素驱动模块，所述像素驱动模块能够根据设定数据予以驱动，执行所述像素模块的快门操作和读取操作；以及界面部，所述界面部具有用于保持从外部提供过来的快门设定数据和增益设定数据的功能和用于控制把快门设定和增益设定反映到至少所述像素驱动模块上的时序的功能，其中，所述界面部具有把增益反映到设定时的一帧后的下一帧上的功能。
2. 如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述界面部具有用于检测多帧的驱动的 功能和用于延迟一帧增益的所述反映的功能。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的固体摄像器件，其中所述界面部具有切换单元，所 述切换单元对通过延迟一帧来执行增益设定值的反映还是未延迟一帧地执行增益设定值 的反映进行选择。
4. 如权利要求1或权利要求2所述的固体摄像器件，其中，所述界面部包括 数据保持单元，所述数据保持单元保持从外部提供过来的快门设定数据和增益设定数据；延迟更新时序生成单元，所述延迟更新时序生成单元接收更新时序信号，产生一帧延 迟更新时序信号；增益保持单元，所述增益保持单元接收所述延迟更新时序信号，把要提供的增益设定 数据延迟一帧后输出；以及反映控制单元，所述反映控制单元接收所述更新时序信号，直接输出所述数据保持单 元中所保持的快门设定数据，并且将增益设定数据提供到所述增益保持单元。
5. 如权利要求3所述的固体摄像器件，其中，所述界面部包括数据保持单元，所述数据保持单元保持从外部提供过来的快门设定数据和增益设定； 延迟更新时序生成单元，所述延迟更新时序生成单元接收更新时序信号，产生一帧延 迟更新时序信号；增益保持单元，所述增益保持单元接收所述延迟更新时序信号，把要提供的增益设定 值延迟一帧后输出；反映控制单元，所述反映控制单元接收所述更新时序信号，直接输出所述数据保持单 元中所保持的快门设定值及增益设定值，并且将增益设定值提供到所述增益保持单元；以 及切换单元，所述切换单元选择性地输出从所述反映控制单元输出的未经延迟的增益设 定值或被所述增益保持单元延迟过的增益设定值。
6. —种照相机装置，其包括固体摄像器件、用于在所述固体摄像器件上形成拍摄物图 像的光学系统和用于处理所述固体摄像器件的输出图像信号的信号处理电路，其中，所述固体摄像器件包括像素模块，在所述像素模块上以矩阵样式布置有多个像素电路，所述像素电路具有将 光信号转换成电信号的特性和根据曝光时间来累积该电信号的特性；像素驱动模块，所述像素驱动模块能够根据设定数据予以驱动，执行所述像素模块的快门操作和读取操作；以及界面部，所述界面部具有用于保持从外部提供过来的快门设定数据和增益设定数据的功能和用于控制把快门设定和增益设定反映到至少所述像素驱动模块上的时序的功能，并且所述界面部具有把增益反映到设定时的一帧后的下一帧上的功能。
全文摘要
本发明提供即使在同时设定快门和增益的情况下也能够防止出现无效帧的固体摄像器件和照相机装置。所述固体摄像器件包括像素模块(110)，在所述像素模块上以矩阵样式布置有多个像素电路，所述像素电路具有将光信号转换成电信号的特性和根据曝光时间来累积该电信号的特性；像素驱动模块(120)，所述像素驱动模块能够根据设定数据予以驱动，执行所述像素模块的快门操作和读取操作；以及界面部(170)，所述界面部具有用于保持从外部提供过来的快门设定数据和增益设定数据的功能和用于控制把快门设定和增益设定反映到至少所述像素驱动模块上的时序的功能。所述界面部(170)具有在设定后把增益反映到一帧的下一帧上的功能。
文档编号H04N5/335GK101779447SQ200980100152
公开日2010年7月14日 申请日期2009年6月1日 优先权日2008年6月18日
发明者西出勤 申请人:索尼公司