固体摄像装置和电子设备的制作方法

本发明涉及固体摄像装置和电子设备，更具体地，涉及能够从其中去掉用于保持像素中的信息的保持部的固体摄像装置和电子设备。

背景技术：

传统的飞行时间(tof：timeofflight)基本上包括具有四个端口或者具有两个端口的像素，所述四个端口用于获取背景光、反射光1和反射光2以及用于释放电荷的ofg，所述两个端口用于在像素中进行背景光的减法计算(参见专利文献1)。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开第2012-217058号

技术实现要素：

本发明要解决的问题

因此，尽管用于测距的光(主要是ir(红外光))被输入至全部的像素，但是所述用于测距的光是线性地依次被读取的，且需要每一次每一行地进行发光，或需要模拟存储器来保持像素中的信息。

本发明是鉴于这种情形而被做出的，并且本发明被配置成去掉用于保持像素中的信息的保持部。

解决技术问题的技术方案

根据本技术的一个方面的固体摄像装置包括对应于各个像素而设置的下列部件：一个光接收部，其接收被输入至该像素的光以进行光电转换；划分部，其把来自所述光接收部的像素信号划分以用于分配；以及至少两个ad转换器，所述至少两个ad转换器各者把被所述划分部划分以用于分配的各个像素信号转换成数字信号。

被划分以用于分配的像素信号是基于至少两种类型的转换效率中的任一者而在信号电平方面受到a/d转换的。

来自外部的ir光的发光时序被控制，以使得表示由所述光接收部接收到的因所述ir光的反射而产生的反射光的像素信号被所述划分部划分成至少两部分以用于分配。

所述划分部可以把来自所述光接收部的像素信号划分成四部分以用于分配。

所述划分部可以把来自所述光接收部的像素信号划分，以施加给三个所述ad转换器和一个排出部。

同相成分去除部是对应于各个像素而被设置的，以从来自所述光接收部的像素信号中去除同相成分，且所述划分部能够把来自所述光接收部的像素信号划分成两部分以用于分配。

所述a/d转换器包括：比较部，其把来自所述光接收部的像素信号与用于跟该像素信号比较的参考信号进行比较以输出比较结果；以及存储部，其把当来自所述比较部的所述比较结果发生反转时的信号存储为数字值。

所述存储部具有动态锁存器。

所述存储部具有静态锁存器。

所述存储部具有加减计数器。

所述固体摄像装置包括多个半导体基板。

所述像素是背面照射型像素部。

所述划分部可以包括传输晶体管。

所述划分部可以以时间划分(timedivision)的方式把来自所述光接收部的像素信号划分以用于分配。

根据本技术的一个方面的电子设备包括固体摄像装置，所述固体摄像装置包括对应于各个像素而设置的下列部件：一个光接收部，其接收被输入至像素的光以进行光电转换；划分部，其把来自所述光接收部的像素信号划分以用于分配；以及至少两个ad转换器，所述至少两个ad转换器各者把被所述划分部划分以用于分配的各个像素信号转换成数字信号。所述电子设备还包括：信号处理电路，其处理从所述固体摄像装置输出的输出信号；以及光学系统，其将入射光输入至所述固体摄像装置。

根据本技术的一个方面，像素信号被划分以用于分配，所述像素信号是通过所接收到的被输入至像素的光的光电转换而获得的。然后，已分配的像素信号被输入到至少两个ad转换器。

本发明的效果

根据本技术，去掉了用于保持像素中的信息的保持部。

需要注意的是，本说明书中所描述的效果仅作为示例，而且本技术的效果不限于本说明书中所描述的这些效果，并且可以添加其他效果。

附图说明

图1是图示了应用本技术的固体摄像装置的示例性示意构造的框图。

图2是图示了根据第一实施例的像素的电路图。

图3是图示了根据第一实施例的像素的操作的图。

图4是图示了根据第一实施例的像素在测距时的操作的图。

图5是图示了测距计算的图。

图6是图示了根据第二实施例的像素的电路图。

图7是图示了根据第二实施例的像素在测距时的操作的图。

图8是图示了根据第二实施例的像素中的比较器及该比较器周边的详细电路图。

图9是图示了根据第二实施例的像素的操作的时序图。

图10是图示了根据第三实施例的像素的电路图。

图11是图示了根据第三实施例的像素在测距时的操作的图。

图12是图示了锁存部的构造的电路图。

图13是图示了锁存部的构造的电路图。

图14是图示了两个半导体基板的示例性构造的图。

图15是图示了三个半导体基板的示例性构造的图。

图16是图示了图像传感器的使用示例的图。

图17是图示了作为根据本发明的电子设备的摄像设备的示例性构造的框图。

具体实施方式

下面将说明用于实施本发明的方式(在下文中，称为实施例)。需要注意的是，将按照以下顺序进行说明。

1.第一实施例(像素部的构造)

2.第二实施例(像素部的构造)

3.第三实施例(像素部的构造)

4.第四实施例(锁存部的构造)

5.第五实施例(锁存部的构造)

6.第六实施例(多个基板的构造)

7.图像传感器的使用示例

8.应用于电子设备的示例

1.第一实施例

固体摄像装置的示例性示意构造

图1图示了根据本发明的固体摄像装置的示意性构造。

图1的固体摄像装置1包括像素阵列部22，像素阵列部22具有在例如使用硅(si)作为半导体的半导体基板11上以二维阵列布置着的像素21。然后，在半导体基板11上的像素阵列部22的周围，形成有像素驱动电路23、d/a转换器(dac：d/aconverter)24、垂直驱动电路25、感测放大器部26、输出部27、时序生成电路28和计数器29。

如图2所示，像素(在下文中，称为像素部)21的内部包括像素电路41、电荷分配部42以及ad转换器(adc：adconverter)43-1和43-2。需要注意的是，图2图示了将信号划分为两部分以用于分配的示例。

像素电路41包括光电转换器，该光电转换器以积累的方式产生与接收到的光量相对应的电荷信号，并且像素电路41将从该光电转换器获得的模拟像素信号sig输出至电荷分配部42。电荷分配部42对来自像素电路41的像素信号sig进行分配并且将分配后的像素信号sig输出至多个adc43-1和43-2。adc43-1和43-2中的各者将从电荷分配部42供应过来的模拟像素信号sig转换成数字信号。

adc43-1包括比较器51-1和锁存部52-1。adc43-2包括比较器51-2和锁存部52-2。需要注意的是，在不需要区分adc43-1与adc43-2、比较器51-1与比较器51-2或锁存部52-1与锁存部52-2的情况下，将它们分别统称为adc43、比较器51或锁存部52。

比较器51对从dac24输入的参考信号ref与从电荷分配部42输入的像素信号sig进行比较，并且比较器51输出输出信号vco以作为表示比较结果的信号。当参考信号ref与像素信号sig彼此相同(是相同电压)时，比较器51使输出信号vco发生反转。

表示输出信号vco发生反转时的时刻的代码值bitxn(n＝1至n的整数)作为输入信号被输入到锁存部52。此外，锁存部52包括如下的端子：来自计数器29的计数器信号被供应至该端子。然后，在锁存部52中，当来自比较器51的输出信号vco发生反转时而获得的代码值bitxn被保持，然后被读取为输出信号coln。因此，adc43输出通过将模拟像素信号sig数字化为n位而获得的数字值。需要注意的是，稍后将在图12的说明中对代码值bitxn和输出信号coln进行详细说明。

需要注意的是，尽管在图2的示例中图示了包括比较器51和锁存部52的adc43的示例性构造，但是adc43也可以含有电荷分配部42且包括多个比较器51和锁存部52。

图1的像素驱动电路23驱动各个像素21中的像素电路41和比较器51。dac24产生作为表示电压随着时间而单调降低的斜坡信号的参考信号ref，并将该斜坡信号供应给各个像素21。垂直驱动电路25基于从时序生成电路28供应过来的时序信号、以预定的顺序将在各像素21中产生的数字像素信号sig输出至感测放大器部26。从像素21输出的数字像素信号sig被感测放大器部26放大，然后从输出部27被输出至固体摄像装置1的外部。需要注意的是，在数据总线例如具有信号传输电路的情况下，上述这种构造不需要感测放大器部26。

输出部27根据需要来执行诸如用于校正黑电平的黑电平校正或相关双采样(cds：correlateddoublesampling)等预定的数字信号处理，然后输出部27将像素信号sig输出至外部。时序生成电路28包括用于产生各种时序信号的时序发生器等，并且时序生成电路28将所产生的各种时序信号供应给像素驱动电路23、dac24和垂直驱动电路25等。计数器29执行计数并将计数器信号发送至像素21。

固体摄像装置1能够如上所述地被构造而成。需要注意的是，在图1中，如上所述，构成固体摄像装置1的所有电路被形成在一个半导体基板11上，但是，如稍后所述，构成固体摄像装置1的这些电路可以被布置在多个半导体基板11上。

此外，因为固体摄像装置1还具有飞行时间(tof)功能，所以固体摄像装置1能够执行测距。固体摄像装置1包括没有图示出来的ir发光部和ir发光控制部，并且在测距时ir光以预定的时序进行发光。需要注意的是，ir发光部和ir发光控制部可以被设置在固体摄像装置1的外部。

驱动示例

图3是图示了图2的像素部在把像素信号划分以用于分配时的驱动示例的图。在图3的示例中，comp1表示电荷分配部42和adc43-1的驱动，且comp2表示电荷分配部42和adc43-2的驱动。

基于来自外部的复位信号，针对比较器51-1和51-2的偏移或者adc43-1和adc43-2的随机噪声记忆来执行自动调零(az：autozero)，这个过程被表示为az。adc43-1和43-2各自对复位信号执行a/d转换，这个过程被表示为reseta/d。即，来自外部(计数器29)的计数器信号中的各者都被存储在锁存部52-1和52-2中。

然后，存储在锁存部52-1和52-2中的锁存信号通过数据总线而被顺序地输出至外部，这个过程被表示为resetdataout。在这里，复位信号是被所有像素同时获取的。

接着，电荷分配部42将像素信号sig分配(划分)给adc43-1，这个过程被表示为dist1，然后，电荷分配部42将像素信号sig分配给adc43-2，这个过程被表示为dist2。在电荷分配部42中，例如，在外部被同步化的每种颜色的信号、正常光以及ir+正常光以时间划分的方式被分配。

然后，adc43-1和43-2对分配过来的像素信号执行a/d转换，这个过程被表示为signala/d。即，分配过来的像素信号中的各者被存储在锁存部52-1和52-2中。然后，将存储在锁存部52-1和52-2中的像素信号通过数据总线顺序地输出至外部，这个过程被表示为signaldataout。

需要注意的是，尽管稍后将进行详细说明，但是在这里，电荷分配部42取决于其构造而不仅能够执行分配，而且还能够执行多余电荷的释放操作、或者同相信号(in-phasesignal)的去除等。

此外，在通过上述这种驱动来为了分配而进行划分的过程中，comp1表示在从dist2的结束至dist1的结束的长时间内积累的信号，且comp2表示在从dist1的结束至dist2的结束的长时间内积累的信号，但是可以改变在为了分配而进行划分之后的电荷转换效率(电荷-电压转换)以便进一步增大动态范围。

测距时的驱动示例

图4是图示了图2的像素部在测距时的驱动示例的图。固体摄像装置1具有飞行时间(tof)功能，并且固体摄像装置1除了能够执行用于分配的信号划分之外还能够执行测距。需要注意的是，图4所示的驱动示例与图3所示的驱动示例的不同之处仅在于：电荷分配部42重复地进行用于分配的信号划分，而在其他方面，驱动时序与图3所示的驱动示例的驱动时序基本相同。

即，来自外部的ir光以与用于分配给adc43-1(comp1)的划分时序同时的方式进行发光，这个过程被表示为on。即，控制来自外部的ir光的发光时序，从而把被反射的ir光的电荷划分成至少两个部分以用于分配。需要注意的是，在图4的示例中，ir光的发光是与用于分配的划分同时被执行的，但是ir光的发光不限于此，而且ir光的发光可以在比用于分配的划分稍晚一些的时候再执行。由发出的ir光的反射而产生的反射光被像素电路41的光电转换器接收，这个过程被表示为refir。在这种条件下，在用于分配给adc43-1(comp1)的划分的后半部分中和在用于分配给adc43-2(comp2)的划分的前半部分中执行反射光的接收。所接收的反射光大体上被划分成两半以用于分配，但是也可以将略大的一半分配给所述前半部分和所述后半部分中的任一者。

因此，当电荷分配部42将像素信号sig分配(划分)给adc43-1(这个过程被表示为dist1)时，表示背景光和反射光(反射光的一部分)的像素信号被划分以分配给adc43-1。此外，当电荷分配部42将像素信号sig分配(划分)给adc43-2(这个过程被表示为dist2)时，表示背景光和反射光(反射光的剩余部分)的像素信号被划分以分配给adc43-2。需要注意的是，如箭头iteration(重复)所示，ir光的发光和用于分配的划分被重复至少一次。

如图5所示，当在反射光接收时间to的期间内adc43-1(comp1)无法接收到反射光的延迟时间为延迟时间td时，通向adc43-2(comp2)的光电流为光电流ip，通向adc43-1(comp1)的电荷为电荷qs1，且通向adc43-2(comp2)的电荷为电荷qs2。

需要注意的是，在图5的示例中，背景光是预先被摄取的，并且已经从各个q中被减去。

通向adc43-2(comp2)的电荷q2由下面的公式(1)表示，且通向adc43-1(comp1)的电荷q1由下面的公式(2)表示。然后，延迟时间td由下面的公式(3)表示。

[数学公式1]

q2＝qs2＝iptd…(1)

[数学公式2]

q1＝qs1＝[p(to-td)…(2)

[数学公式3]

通过“高速度c×时间t”来求出光路长度l的两倍值，且光路长度l可以由下面的公式(4)来确定。

[数学公式4]

如上所述，能够通过计算来确定从反射光获得的电荷量，且能够确定与对象物体相距的距离。

2.第二实施例

像素的示例性构造

图6是图示了像素的示例性构造的图。图6图示了将信号划分为四部分以用于分配的示例。

在图6的示例中，像素21包括像素电路41、电荷分配部42和三个adc43-1至43-3。需要注意的是，在图6的示例中，电荷分配部42的构造不同于图2的示例中的电荷分配部42的构造。

图6的电荷分配部42将用于分配的信号划分给四个端口，即，用于adc43-1至43-3的三个端口和用于释放电荷的一个端口。

即，电荷分配部42包括传输晶体管71-1至71-3、排出晶体管(dischargetransistor)72和浮动扩散部(fd(floatingdiffusion)：电荷-电压转换器)73-1至73-3。需要注意的是，在不需要区分传输晶体管71-1至71-3的情况下，将它们统称为传输晶体管71。此外，在不需要区分fd73-1至73-3的情况下，将它们统称为fd73。

传输晶体管71-1至71-3的源极和排出晶体管72的源极被连接至像素电路41。传输信号tx1至tx3分别被输入至传输晶体管71-1至71-3的栅极。传输晶体管71-1至71-3的漏极分别被连接至adc43-1至43-3的比较器51-1至51-3。

排出信号ofg被输入至排出晶体管72的栅极。排出晶体管72的漏极被连接至电压vofg。

fd73-1至73-3被连接至位于传输晶体管71-1至71-3与adc43-1至43-3之间的连接点。

需要注意的是，在图6的示例中，图示了传输晶体管71，但是该部件不限于晶体管，只要采用了传输部即可。

测距时的驱动示例

图7是图示了图6的像素部在测距时的驱动示例的图。在图7的示例中，comp1表示传输晶体管71-1、fd73-1和adc43-1的驱动。comp2表示传输晶体管71-2、fd73-2和adc43-2的驱动。comp3表示传输晶体管71-3、fd73-3和adc43-3的驱动。此外，disposal表示排出晶体管72的驱动。

基于来自外部的复位信号，针对fd73-1至73-3的复位、比较器51-1至51-3的偏移、或者adc43-1至adc43-3的随机噪声记忆来执行自动调零(az)，这个过程被表示为az。adc43-1至43-3各自对复位信号执行a/d转换，这个过程被表示为reseta/d。即，计数器信号中的各者被存储在锁存部52-1至52-3中。

然后，将存储在锁存部52-1至52-3中的各锁存信号通过数据总线顺序地输出至外部，这个过程被表示为resetdataout。在这里，复位信号是被所有像素同时获取的。

接着，电荷分配部42将像素信号sig分配(划分)给adc43-1，这个过程被表示为dist1，然后，电荷分配部42将像素信号sig分配(划分)给adc43-2，这个过程被表示为dist2，而且进一步地，电荷分配部42将像素信号sig分配(划分)给adc43-3，这个过程被表示为dist3。

在这种条件下，在从用于分配给adc43-1(comp1)的划分时序开始等待了与用于获取背景光的时段一样长的用于获取ir光的时段之后，来自外部的ir光以与用于分配给adc43-2(comp2)的划分时序同时或略晚于该划分时序的方式进行发光，这个过程被表示为on。由发出的ir光的反射而产生的反射光被像素电路41的光电转换器接收，这个过程被表示为refir。在这种条件下，在用于分配给adc43-2(comp2)的划分的后半部分中和在用于分配给adc43-3(comp3)的划分的前半部分中执行上述反射光的接收。

因此，当电荷分配部42将像素信号sig分配(划分)给adc43-1(这个过程被表示为dist1)时，仅表示背景光的像素信号被划分以分配给adc43-1。当电荷分配部42将像素信号sig分配(划分)给adc43-2(这个过程被表示为dist2)时，表示背景光和反射光(反射光的一部分)的像素信号被划分以分配给adc43-2。此外，当电荷分配部42将像素信号sig分配(划分)给adc43-3(这个过程被表示为dist3)时，表示背景光和反射光(反射光的剩余部分)的像素信号被划分以分配给adc43-3。

需要注意的是，如箭头iteration(重复)所示，ir光的发光和用于分配的划分被重复至少一次。此外，在除了由箭头iteration(重复)所示的时段之外的未获取信号的时段的期间内，排出晶体管72起到用于释放电荷的溢出部的作用，这个过程被表示为dist4。

如上面参照图5所述，上述构造使得能够根据反射光来取得测距数据，并且使得能够从来自adc43-1(comp1)的输出中减去作为距离估算信号中的误差成分的背景光。

图8是图示了图6的比较器51及比较器51周边的详细电路图。

在图8的示例中，从dac24供应过来的参考信号ref和从电荷分配部42(传输晶体管71)供应过来的像素信号sig被输入至比较器51。

比较器51的输出信号vco被输出至锁存部52和复位晶体管81的源极。复位信号az被输入至复位晶体管81的栅极。复位晶体管81的漏极被连接至设置在位于传输晶体管71与比较器51之间的连接点处的fd73。在复位晶体管81中，当复位信号az被输入至栅极时，针对fd73和比较器51的偏移、或者adc43的随机噪声记忆来执行自动调零，且该复位信号通过adc43而受到a/d转换。

图9是图示了图6的像素21的控制波形的图。图9图示了一个垂直信号间隔(1v)内的时序图的示例。

az表示复位信号az的控制波形。tx1至tx3表示输入至传输晶体管71-1至71-3的传输信号tx1至tx3的控制波形。ofg表示输入至排出晶体管72的排出信号ofg的控制波形。

dac表示从dac24输入的参考信号的电压波形。与dac重叠在一起的fd表示通过fd的像素信号的电压波形。需要注意的是，fd具有这样的波形：即，图9中的上方波形(点划线)表示当没有用光照射像素电路41中的光电二极管时的黑暗情况，并且图9中的下方波形(虚线)表示当用光照射像素电路41中的光电二极管时的情况。

databus表示从数据总线供应过来的代码输入信号或被输出至数据总线的代码输出信号。vco表示从比较器51输出的输出信号的波形。word表示被输入至锁存部52的读取信号的波形。

如az所示，在时刻t01处，复位信号az被输入至复位晶体管81，而且fd73的电路和adc43的电路被初始化。

接着，如dac所示，来自dac24的参考信号相对于像素复位时的参考信号而言被升高了。在时刻t02处，dac24已经准备完毕，来自dac24的参考信号下降，外部的计数器进行操作，而且如databus所示，代码输入信号(代码值)bitxn被供应给数据总线。即，在图9的示例中，参考信号是具有随着时间而单调较低的电压的斜坡信号。然后，复位信号被输入至比较器51，且输出信号vco被输出。

当在时刻t03处通过fd的像素信号与参考信号处于相同电平、然后输出信号vco发生反转时，p相(复位电平)取得被执行，代码值bitxn被保持，并且输出信号vco被停止。

在输出信号vco被写入之后，在时刻t04之后的信号读取时段内，将用于读取的控制信号word输入至锁存部52。控制信号word在读取时序t04处为hi(高)，且控制信号word从数据总线输出以作为p相数据输出和n位(n-bit)锁存信号(代码输出信号)coln。

接着，在时刻t05处，dac24被启动，来自dac24的参考信号相对于像素复位时的参考信号而言被升高了。dac24将基于电源电压vdd的电压作为参考信号ref而向比较器51输出。在箭头interation所示的时段的期间内，如tx1至tx3中所示，在输入至传输晶体管71-1至71-3各者的栅极的传输信号tx1至tx3被升高的同时，执行上面参照图7所描述的对应于dist1至dist3的用于分配的电荷划分。需要注意的是，如ofg所示，在箭头interation所示的时段的期间内，输入至排出晶体管72的栅极的排出信号ofg下降，并且在除了箭头interation所示的时段之外的时段的期间内，输入至排出晶体管72的栅极的排出信号ofg被排出。

在时刻t06处，dac24已经准备完毕，来自dac24的参考信号下降，外部的计数器29进行操作，且如databus所示，代码输入信号(代码值)bitxn被供应给数据总线。

在这种条件下，在没有用光照射像素电路41中的光电二极管的情况下，通过fd73的像素信号被维持在如图9的点划线所示的高电平处，且当来自dac24的参考信号等于像素信号(时刻t07)时，输出信号vco发生反转(转变至low(低))。在用光照射光电二极管的情况下，通过fd73的像素信号被维持在如虚线所示的低电平处的同一值处而不发生转变，并且输出信号vco在晚于没有用光照射光电二极管的情况的时候发生反转。

当输出信号vco发生反转时，在锁存部52中，d相(数据电平)取得被执行，当输出信号vco发生反转时而获得的代码值bitxn被保持，并且输出信号vco被停止。

在输出信号vco被写入之后，在信号读取时段内，将用于读取的控制信号word输入至锁存部52。控制信号word在时刻t08处为hi(高)，且第m行中的n位锁存信号latn作为代码输出信号coln而从数据总线输出。

3.第三实施例

像素的示例性构造

图10是图示了像素的示例性构造的图。图10图示了将信号划分为两部分以用于分配并且去除了作为同相信号的背景光的示例。

在图10的示例中，像素21包括像素电路41、电荷分配部42以及两个adc43-1和43-2，并且在复位取得之后，像素21重复地进行调制曝光(所有像素)、偏移去除(所有像素)和顺序读取。需要注意的是，在图10的示例中，电荷分配部42的构造不同于图2和图6的示例中的电荷分配部42的构造。

图10的电荷分配部42包括：分别将信号分配给adc43-1和43-2的传输晶体管71-1和71-2；以及背景光去除部91。

refcon信号和reset信号被输入至背景光去除部91中。当refcon信号处于关闭(off)且reset信号处于接通(on)时，背景光去除部91消除(去除)作为同相信号的背景光。

测距时的驱动示例

图11是图示了图10的像素部在测距时的驱动示例的图。在图11的示例中，comp1表示传输晶体管71-1、背景光去除部91和adc43-1的驱动。comp2表示传输晶体管71-2、背景光去除部91和adc43-2的驱动。

基于来自外部的复位信号，针对比较器51-1和52-1的偏移、或者adc43-1和adc43-2的随机噪声记忆来执行自动调零(az)，这个过程被表示为az。adc43-1和43-2各自对复位信号执行a/d转换，这个过程被表示为reseta/d。即，计数器信号中的各者被存储在锁存部51-2和52-2中。

然后，将存储在锁存部51-2和52-2中的各锁存信号通过数据总线顺序地输出至外部，这个过程被表示为resetdataout。在这里，复位信号是被所有像素同时获取的。

接着，电荷分配部42(传输晶体管71-1)将像素信号sig分配(划分)给adc43-1，这个过程被表示为dist1。然后，电荷分配部42(传输晶体管71-2)将像素信号sig分配给adc43-2，这个过程被表示为dist2。

在这种条件下，来自外部的ir光以与用于分配给adc43-1(comp1)的划分时序同时或略晚于该划分时序的方式进行发光，这个过程被表示为on。由发出的ir光的反射而产生的反射光被像素电路41的光电转换器接收，这个过程被表示为refir。在这种条件下，在用于分配给adc43-1(comp1)的划分的后半部分中和在用于分配给adc43-2(comp2)的划分的前半部分中执行上述反射光的接收。

因此，当电荷分配部42将像素信号sig分配(划分)给adc43-1(这个过程被表示为dist1)时，表示背景光和反射光(反射光的一部分)的像素信号被划分以分配给adc43-1。此外，当电荷分配部42将像素信号sig分配(划分)给adc43-2(这个过程被表示为dist2)时，表示背景光和反射光(反射光的剩余部分)的像素信号被划分以分配给adc43-2。

此外，在将信号划分给两个adc以用于分配之后，当refcon信号处于关闭且reset信号处于接通时，背景光去除部91被驱动从而执行同相成分的去除，即背景光的去除，这个过程被表示为共模抑制(cmr：commonmoderejection)。

需要注意的是，如箭头iteration(重复)所示，ir光的发光和用于分配的划分被重复至少一次，此外，同相成分的去除也被重复至少一次。

如上面参照图5所述，上述构造使得能够根据反射光来取得测距数据，并且使得能够通过背景光去除部91来去除作为距离估算信号中的误差成分的背景光。

4.第四实施例

锁存部的示例性构造

图12图示了锁存部52的第一示例性构造。

锁存部52例如包括动态锁存器。锁存部52设置有n个锁存电路(数据存储部)101-1至101-n，这n个锁存电路101-1至101-n对应于作为要被进行ad转换的位数的n位。需要注意的是，在下面的说明中，在不需要特别地区分n个锁存电路101-1至101-n的情况下，仅将它们称为锁存电路101。需要注意的是，从cds电路的角度出发，在最终执行n位转换的情况下，可以采用具有n+1个锁存器的电路。

锁存电路101包括晶体管111至113以及锁存器公共输入/输出线114。来自比较器51的输出信号vco被输入至n个锁存电路101-1至101-n各者中的晶体管111的栅极。

被输入有输出信号vco的晶体管111的漏极被连接至锁存器公共输入/输出线114，且锁存器公共输入/输出线114由晶体管111的漏极和被输入有控制信号word的晶体管112的漏极共用。晶体管111的源极被连接至位于接地的浮动部与晶体管113的栅极之间的连接点。晶体管113的漏极被连接至晶体管112的源极，且晶体管113的源极接地。

在对应于第n位的锁存电路101-n中，表示相应操作的时间的、要么是0要么是1的代码输入信号(代码值)bitxn被输入至锁存器公共输入/输出线114。代码输入信号bitxn例如是诸如格雷码(graycode)之类的位信号。在锁存电路101-n中，数据latn被存储。数据latn是当从比较器51输出的并被输入至晶体管111的栅极的输出信号vco发生反转时而被获得的。

在对应于第n位的锁存电路101-n中，用于读取的控制信号word被输入至晶体管112的栅极。在用于读取与第n位对应的锁存电路101-n的读取时序处，控制信号word为hi(高)，并且第m行中的n位锁存信号latn作为代码输出信号coln从锁存器公共输入/输出线114并行地输出。

锁存部52是如上所述被构造而成的，且因此，adc43能够作为集成型ad转换器进行操作。

需要注意的是，图12的动态锁存器需要外部的感测放大器部26和计数器以用于读取。

5.第五实施例

锁存部的示例性构造

图13图示了锁存部52的第二示例性构造。

锁存部52包括作为静态锁存器的锁存电路151。锁存电路151包括一个多路复用器161、n个静态锁存器162-1至162-n以及锁存器公共输入/输出线163，这n个静态锁存器162-1至162-n对应于作为要被进行ad转换的位数的n位。需要注意的是，在下面的说明中，在不需要特别地区分静态锁存器162-1至162-n的情况下，仅将它们称为静态锁存器162。

输出信号vco和控制信号word被输入至多路复用器161，且计算结果被输入至静态锁存器162。多路复用器161控制从静态锁存器162的读取操作和向静态锁存器162的写入操作。

多路复用器161包括nor(或非)电路171、反相器172和反相器173。输出信号vco被输入至nor电路171，并且被表示为xt的输出是输出信号vco和控制信号word的逻辑nor，而且由反相器173反转后的值被输出为t。此外，输出信号vco被输出为xl，且由反相器172反转后的值被输出为l。

当控制信号word处于off(关闭)且输出信号vco处于on(接通)时，在来自多路复用器161的信号中，t＝on且l＝off，并且在静态锁存器162中，从锁存器公共输入/输出线163执行写入(取回)。此外，当控制信号word处于off且输出信号vco处于off时，在来自多路复用器161的信号中，t＝off且l＝on，并且静态锁存器162翻转从而存储从锁存器公共输入/输出线163写入的数据。

此外，当控制信号word处于on且输出信号vco处于off时，在来自多路复用器161的信号中，t＝on且l＝on，并且存储在静态锁存器162中的数据被读取到锁存器公共输入/输出线163中。此外，当控制信号word处于on且输出信号vco处于on时，在来自多路复用器161的信号中，t＝on且l＝off，并且静态锁存器162具有high(高)阻抗而不会影响锁存器公共输入/输出线163。

如上所述，在锁存部52包括静态锁存器的情况下，在锁存部52中执行读取和写入控制，且消除了对外部的感测放大器的需要。

此外，图13的静态锁存器的防漏耐性和遮光耐性等要高于图12的动态锁存器的防漏耐性和遮光耐性等。此外，根据工艺定标规则(processscalinglaw)，能够在先进的工艺中提供小型化区域(例如，65nm以下)。

需要注意的是，在上面的说明中，作为存储部，锁存器已经被举例说明，但是，例如也可以采用跟着计数器而进行操作的加减计数器(up-downcounter)来代替锁存器。

根据本技术，能够去掉用于保持像素中的信息(对于所有像素而言的同时的距离信号)的保持部。因此，能够去掉要求被遮光的保持部，且能够提供用于背面照射的最合适构造。

此外，根据本技术，允许实施用于预见性复位(foreseeingresetting)的相关双采样(cds)，并且能够去除kt/c(复位噪声)。

6.第六实施例

多个基板的构造

在上述说明中，已经描述了形成在一个半导体基板11上的固体摄像装置1，但是根据本技术的a/d转换器优选地包括至少两层基板。此外，像素部可以是正面照射型像素部，但是背面照射型像素部也是能够有效地被采用的。

图14是具有两个半导体基板11的固体摄像装置1的示意性截面图。

上基板11a为背面照射型基板，在上基板11a中，在与形成有配线层301的正面相反的背面上形成有光电二极管302、彩色滤光片303和片上透镜(ocl：on-chiplens)304等。

上基板11a的配线层301通过使用诸如cu-cu接合等接合技术而被接合至下基板11c的正面上的配线层305。

在上基板11a上，例如，至少形成有像素电路41，各像素电路41都包括光电二极管302。在下基板11c上，至少形成有锁存部52，各锁存部52都包括一个或多个锁存电路101。例如，上基板11a和下基板11c通过诸如cu-cu接合等金属接合而被接合起来。

需要注意的是，从完全电荷传输的角度出发，优选地在电荷分配部的传输部(传输栅极)处进行位置隔离，或优选地通过埋入传输部而形成垂直栅极，但是基本上可以在任何位置处进行位置隔离。

图15是具有三个半导体基板11的固体摄像装置1的示意性截面图。

上基板11a为背面照射型基板，在上基板11a中，在与形成有配线层301的正面相反的背面上形成有光电二极管302、彩色滤光片303和ocl304等。

上基板11a上的配线层301通过cu-cu接合而被接合至中间基板11b的正面上的配线层305。

中间基板11b和下基板11c通过形成在下基板11c的正面上的配线层312与形成在中间基板11b上的连接配线311之间的cu-cu接合而彼此接合。贯通电极313连接在中间基板11b上的连接配线311与中间基板11b的正面上的配线层305之间。

在图15的示例中，中间基板11b的正面上的配线层305被连接得面对上基板11a上的配线层301，但是中间基板11b也可以在上下方向上倒置以进行接合，使得中间基板11b上的配线层305面对下基板11c上的配线层312。

需要注意的是，在图15的示例中，比较器51和跟在vco之后的锁存部52在构造和处理方面可以彼此分离，且因此，能够提供简单的构造。

例如，上基板11a至少设置有像素电路41和传输部。中间基板11b至少设置有adc43的比较器51的电路。下基板11c至少设置有adc43的锁存部52的电路。在图15的示例中，基本上可以在任何位置处进行位置隔离。

7.图像传感器的使用示例

图16是图示了上述固体摄像装置的示例性使用的图。

上述的固体摄像装置(图像传感器)可以被用于下列的对诸如可见光、红外光、紫外光或x射线等光进行感测的各种情况：

·用于摄取图像以供观赏的装置，诸如数码照相机或具有照相机功能的便携式装置等；

·用于交通的装置，例如：为了诸如自动停车或识别驾驶员状况等安全驾驶的目的，摄取汽车的前方、后方、周围位置或汽车内部等的图像的车载传感器；对行驶车辆和道路进行监视的监视相机；或测量车辆之间的距离的测距传感器等；

·用于诸如电视机、冰箱或空调等家电电器的装置，这类装置被配置成根据被摄取到的用户的姿态而进行操作；

·用于医疗或保健的装置，诸如内窥镜或使用红外光的血管造影装置等；

·用于安保的装置，诸如用于安保的监视相机或用于个人身份认证的摄像机等；

·用于美容的装置，诸如摄取皮肤图像的皮肤测量装置或摄取头皮图像的显微镜等；

·用于运动用途的装置，诸如用于运动用途的动作相机或可穿戴式相机等；以及

·用于农业用途的装置，诸如用于监视田地的状态或农作物的状态的相机等。

8.应用于电子设备的示例

本发明不限于应用到固体摄像装置。即，本发明可以普遍地被应用到将固体摄像装置用于图像摄取部(光电转换器)的电子设备，包括：诸如数码照相机和摄影机等摄像设备；具有摄像功能的便携式终端设备；以及将固体摄像装置用于图像读取部的复印机等等。固体摄像装置可以被形成为一个芯片，或被形成为具有摄像功能的模块，摄像部和信号处理部或光学系统被统一地封装在该模块内。

图17是图示了作为根据本发明的电子设备的摄像设备的示例性构造的框图。

图17的摄像设备600包括光学部601、固体摄像装置(摄像器件)602和数字信号处理器(dsp：digitalsignalprocessor)电路603。光学部601具有镜头组等。在固体摄像装置602中采用的是图1的固体摄像装置1的构造。数字信号处理器(dsp)电路603是相机信号处理电路。此外，摄像设备600还包括帧存储器604、显示部605、记录部606、操作部607和电源部608。dsp电路603、帧存储器604、显示部605、记录部606、操作部607和电源部608经由总线609而彼此连接。

光学部601摄取来自被摄体的入射光(图像光)并将入射光聚焦在固体摄像装置602的摄像表面上。固体摄像装置602把被光学部601聚焦在摄像表面上的入射光的光量以像素为单位转换成电信号，并且固体摄像装置602输出该电信号以作为像素信号。作为该固体摄像装置602，可以使用图1中的固体摄像装置1，即，能够去掉用于保持各像素中的信息(对于所有像素而言的同时的距离信号)的保持部的固体摄像装置。

显示部605例如包括诸如液晶面板或有机电致发光(el：electroluminescence)面板等面板型显示装置，并且显示部605显示由固体摄像装置602摄取到的运动图像或静止图像。记录部606将由固体摄像装置602摄取到的运动图像或静止图像记录在诸如硬盘或半导体存储器等记录介质中。

操作部607根据用户的操作而发出与摄像设备600的各种功能对应的操作指令。电源部608将各种电力作为dsp电路603、帧存储器604、显示部605、记录部606和操作部607的操作电力而适当地供应给这些供电对象。

如上所述，根据上述实施例的固体摄像装置1被用作固体摄像装置602，且能够去掉用于保持各像素中的信息(所有像素的同时的距离信号)的保持部。此外，能够去除kt/c(复位噪声)。因此，在用于摄影机或数码相机、以及用于诸如移动电话等移动设备的相机模块的摄像设备600中，能够去掉保持部，并且还能够去除kt/c(复位噪声)。

需要注意的是，在上述的说明中，比较器51和adc43被描述成组合到固体摄像装置1中的部件，但是比较器51和adc43各者也可以是市场上独立可购得的产品(比较器、ad转换器)。

另外，除了被应用到固体摄像装置之外，本发明还可以普遍地被应用到具有其他半导体集成电路的半导体装置。

本发明的实施例不限于上述实施例，且可以在本发明的范围内做出各种修改。

如上所述，本发明可以具有把电子作为电荷载流子的电路构造，并且也可以具有已经说明的把空穴作为电荷载流子的电路构造。此外，如上所述，各个电路构造可以通过使用其中晶体管的极性(nmos晶体管和pmos晶体管)被反过来的电路构造来实现。在这样的情况下，在被输入至晶体管的控制信号中，hi(高)和low(低)被反过来。

如上所述，参考信号ref可以是具有随着时间而单调降低的电压的斜坡信号，或者参考信号ref可以是具有随着时间而单调升高的电压的斜坡信号。

此外，可以采用上述实施例的全部或部分的组合。可以适当地组合在上述实施例中没有说明的其他实施例。

需要注意的是，本说明书中所说明的效果仅是示例，并且不限于所说明的效果，而且可以提供除了本说明书中所说明的这些效果之外的附加效果。

需要注意的是，本技术还可以包括以下构造。

(1)一种固体摄像装置，其包括对应于各个像素而设置的下列部件：

一个光接收部，所述光接收部接收被输入至该像素的光以进行光电转换；

划分部，所述划分部把来自所述光接收部的像素信号划分以用于分配；以及

至少两个ad转换器，所述至少两个ad转换器各者把被所述划分部划分以用于分配的各个像素信号转换成数字信号。

(2)如(1)所述的固体摄像装置，其中，被划分以用于分配的像素信号是基于至少两种类型的转换效率中的任一者而在信号电平方面受到a/d转换的。

(3)如(1)或(2)所述的固体摄像装置，其中，来自外部的ir光的发光时序被控制，以使得表示由所述光接收部接收到的因所述ir光的反射而产生的反射光的像素信号被所述划分部划分成至少两部分以用于分配。

(4)如(1)至(3)中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述划分部把来自所述光接收部的像素信号划分成四部分以用于分配。

(5)如(1)至(4)中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述划分部把来自所述光接收部的像素信号划分，以施加给三个所述ad转换器和一个排出部。

(6)如(1)至(3)中任一项所述的固体摄像装置，其还包括：

对应于各个像素而设置的同相成分去除部，所述同相成分去除部从来自所述光接收部的像素信号中去除同相成分，

其中，所述划分部把来自所述光接收部的像素信号划分成两部分以用于分配。

(7)如(1)至(6)中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述a/d转换器包括：

比较部，所述比较部对来自所述光接收部的像素信号与用于跟该像素信号比较的参考信号进行比较以输出比较结果；以及

存储部，所述存储部把当来自所述比较部的所述比较结果发生反转时的信号存储为数字值。

(8)如(1)至(7)中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述存储部具有动态锁存器。

(9)如(1)至(7)中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述存储部具有静态锁存器。

(10)如(1)至(7)中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述存储部具有加减计数器。

(11)如(1)至(10)中任一项所述的固体摄像装置，其还包括多个半导体基板。

(12)如(1)至(11)中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述像素是从背面被照射的。

(13)如(1)至(12)中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述划分部包括传输晶体管。

(14)如(1)至(13)中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述划分部以时间划分的方式把来自所述光接收部的电荷信号划分以用于分配。

(15)一种电子设备，其包括：

固体摄像装置，所述固体摄像装置包括对应于各个像素而设置的下列部件：

一个光接收部，所述光接收部接收被输入至该像素的光以进行光电转换；

划分部，所述划分部把来自所述光接收部的像素信号划分以用于分配；和

至少两个ad转换器，所述至少两个ad转换器各者把被所述划分部划分以用于分配的各个像素信号转换成数字信号；

信号处理电路，所述信号处理电路处理从所述固体摄像装置输出的输出信号；以及

光学系统，所述光学系统将入射光输入至所述固体摄像装置。

附图标记列表

1固体摄像装置

11半导体基板

11a上基板

11b中间基板

11c下基板

21像素(部)

24dac(数模转换器)

26感测放大器部

41像素电路

42电荷分配部

43、43-1至43-3adc(模数转换器)

51、51-1至51-3比较器

52、52-1至52-3锁存部

71、71-1至71-3传输晶体管

72排出晶体管

73、73-1至73-3fd(浮动扩散部)

81复位晶体管

91背景光去除部

101、101-1至101-n锁存电路

111至113晶体管

114锁存器输入/输出公共线

151锁存电路

161多路复用器

162、162-1至162-n静态锁存器

163锁存器输入/输出公共线

171nor(或非)电路

172、173反相器

181开关

182、183反相器

301配线层

302光电二极管

303彩色滤光片

304ocl(片上透镜)

305配线层

311连接配线

312配线层

600摄像设备

601光学部

602固体摄像装置

603dsp(数字信号处理器)电路