图像传感器、图像捕捉装置及蜂窝电话制造方法及图纸

本发明专利技术提供图像传感器、图像捕捉装置及蜂窝电话。所述图像传感器包括：多个像素；第一参考信号生成器，其被构造成输出信号电平随时间而改变的第一参考信号；第二参考信号生成器，其被构造成输出信号电平随时间而改变的第二参考信号，所述第二参考信号的所述信号电平的改变的速率大于所述第一参考信号的所述信号电平的改变的速率；模拟数字转换器，其被构造成使用根据从所述多个像素中的各像素输出的像素信号的幅度而选择的所述第一参考信号或所述第二参考信号来进行对所述像素信号的模拟数字转换，其中，所述多个像素及所述第一参考信号生成器布置在第一芯片中，所述第二参考信号生成器布置在第二芯片中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像传感器、以及使用该图像传感器的图像捕捉装置及蜂窝电话。
技术介绍
传统上，在作为固态图像传感元件的一种类型的CMOS图像传感器中，CMOS逻辑处理与图像传感器处理的融合使得能够在传感器芯片上布局复杂的模拟电路、数字电路、信号处理单元等。作为示例，在二维地布置有像素的图像传感器芯片中布局的、形成有模拟数字(AD)转换器的CMOS图像传感器已经投入实际的使用。在将AD转换器形成在诸如CMOS图像传感器(下文中称作“CMOS传感器”)的图像传感器中的情况下，已采用所谓的列AD结构。在列AD结构中，针对按矩阵布置的像素阵列的各列而设置AD转换器，从而能够将各AD转换器的转换率从一个像素的读出率减小到一行的读出率。因此，不仅总体电力消耗会由于AD转换器的转换率减小而减少，而且作为结果还会容易地增大CMOS传感器的读出率。作为使用列AD结构的CMOS传感器的示例，使用斜坡型AD转换器(其使用三角波)的CMOS传感器已投入实际的使用。在斜坡型AD转换器中，模拟值输入到输入端子中的一个输入端子中，并且与计数器的操作一起增大的参照输出值施加到其他输入端子。通过取在参照输出值与模拟值相一致时的计数器值来实现AD转换。由于三角波与计数器相同步地改变电压，因此在8位AD转换器的情况下，在AD转换中需要最大28步(即，256步)的处理。在使用这样的斜坡型AD转换器的CMOS传感器中，如果施加到输入端子的模拟信号大，则步骤的数量变大，AD转换处理速度下降。如果试图加快AD转换处理的速度，则在施加到输入端子的模拟信号小的情况下，AD转换的位精度下降。考虑到以上情况，日本特开第2005-333316号公报提出了取决于是设定了对增加位的数量赋予优先权的操作模式还是设定了对增加处理速度赋予优先权的操作模式而在AD转换器的构造之间进行切换，由此实现AD转换中位的数量的增加以及处理速度的增加。然而，在日本特开第2005-333316号公报中所公开的技术中，不能同时增加AD转换器中位的数量及处理速度。此外，由于根据操作模式来改变要使用的AD转换器，因此AD转换的精度可能取决于像素信号的电平而波动。
技术实现思路
本专利技术是考虑到以上情形而作出的，能够在不压迫在具有列AD结构的图像传感器中布置各电路的面积的情况下高速地获得高质量图像。根据本专利技术，提供了一种图像传感器，该图像传感器包括：多个像素；第一参考信号生成器，其被构造成输出信号电平随时间而改变的第一参考信号；第二参考信号生成器，其被构造成输出信号电平随时间改变的第二参考信号，所述第二参考信号的所述信号电平的改变的速率大于所述第一参考信号的所述信号电平的改变的速率；模拟数字转换器，其被构造成使用根据从所述多个像素中的各像素输出的像素信号的幅度而选择的所述第一参考信号或所述第二参考信号来对所述像素信号进行模拟数字转换，其中，所述多个像素及所述第一参考信号生成器布置在第一芯片中，所述第二参考信号生成器布置在第二芯片中。此外，根据本专利技术，提供了一种包括如上限定的图像传感器的图像捕捉装置。此外，根据本专利技术，提供了一种包括如上限定的图像传感器的蜂窝电话。通过以下(参照附图)对示例性实施例的描述，本专利技术的其他特征将变得清楚。附图说明并入说明书中并且构成说明书的一部分的附图例示了本专利技术的实施例，并且与文字说明一起用于解释本专利技术的原理。图1是例示根据本专利技术第一实施例的图像传感器的整体构造的图；图2是像素的电路图；图3是针对图像传感器的各列而设置的读出电路的电路图；图4A至图4C是例示根据第一实施例的图像传感器的芯片构造的图；图5是根据第一实施例的图像传感器的AD转换器的电路图；图6是根据变型例的图像传感器的AD转换器的电路图；图7是根据变型例的图像传感器的AD转换器的电路图；图8是根据变型例的图像传感器的AD转换器的电路图；以及图9是示出根据第二实施例的蜂窝电话的示意性布置的框图。具体实施方式将参照附图详细地描述本专利技术的示例性实施例。<第一实施例>图1是例示根据本专利技术第一实施例的在诸如数字静止照相机及数字视频照相机的图像捕捉装置中使用的图像传感器的整体视图的图。在像素区100中，按矩阵布置有多个像素p。在图1中，利用p11至pkn来标示像素，利用1至n来指示行号，利用1至k来指示列号。参照图2来解释像素p的构造。光电二极管(PD)201将入射光光电地转换成电荷，并且积聚与入射光的量相对应的所生成的电荷。通过将信号控制到高电平来打开传送门202从而将积聚在PD 201中的电荷传送到浮动传播(floating diffusion，FD)部203。FD部203连接到放大器204的栅极。放大器204将从PD 201传送来的电荷转换成与电荷的量相对应的电压。然后，将用于控制像素选择开关206的信号转成高电平，由此经放大器204转换成电压的像素信号作为像素p的输出vout1而输出。此外，通过将信号控制到高电平，复位开关205被打开，由此能够将FD部203复位。此外，通过将信号及同时地控制到高电平，传送门202及复位开关205被同时地打开，从而能够经由FD部203而将PD 201复位。再次参照图1，垂直扫描电路101经由水平信号线而将驱动信号等提供给各像素的复位开关205、传送门202、像素选择开关206。在图1中，布置在同一行中的像素连接到同一水平信号线，并且输出到第1行至第n行中的各行的水平信号线的信号示出为信号至至及至在垂直扫描电路101的控制下以行为单位读出来自各像素p的输出vout1，并且经由垂直输出线(列输出线)102而将其输出到针对各列而设置的列读出电路103。这里，参照图3来解释列读出电路103的构造。针对各列而布置垂直输出线102，并且输出来自连接到垂直输出线102的像素p的输出vout1。电流源104连接到垂直输出线102，并且连接到垂直输出线102的像素p的电流源104及放大器204组成源极跟随电路。经由钳位电容301而将输出到垂直输出线102的像素信号输入到运算放大器303的反相输入端子。对运算放大器303的非反相输入端子施加参考电压Vref。开关304用于将反馈电容器302短路，并且受信号控制。S信号传送开关305用于将从像素p读出的像素信号S传送到S信号电容器307本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，该图像传感器包括：多个像素；第一参考信号生成器，其被构造成输出信号电平随时间而改变的第一参考信号；第二参考信号生成器，其被构造成输出信号电平随时间而改变的第二参考信号，所述第二参考信号的所述信号电平的改变的速率大于所述第一参考信号的所述信号电平的改变的速率；模拟数字转换器，其被构造成使用根据从所述多个像素中的各像素输出的像素信号的幅度而选择的所述第一参考信号或所述第二参考信号来进行对所述像素信号的模拟数字转换，其中，所述多个像素及所述第一参考信号生成器布置在第一芯片中，所述第二参考信号生成器布置在第二芯片中。

【技术特征摘要】
2013.12.06 JP 2013-253613;2014.11.12 JP 2014-230101.一种图像传感器，该图像传感器包括：
多个像素；
第一参考信号生成器，其被构造成输出信号电平随时间而改变的第
一参考信号；
第二参考信号生成器，其被构造成输出信号电平随时间而改变的第
二参考信号，所述第二参考信号的所述信号电平的改变的速率大于所述
第一参考信号的所述信号电平的改变的速率；
模拟数字转换器，其被构造成使用根据从所述多个像素中的各像素
输出的像素信号的幅度而选择的所述第一参考信号或所述第二参考信号
来进行对所述像素信号的模拟数字转换，
其中，所述多个像素及所述第一参考信号生成器布置在第一芯片中，
所述第二参考信号生成器布置在第二芯片中。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述模拟数字转换器
包括：
第一比较单元，其被构造成将所述像素信号与预定信号相比较；
选择单元，其被构造成在所述像素信号小于所述预定信号的情况下
选择所述第一参考信号，或者在所述像素信号等于或大于所述预定信号
的情况下选择所述第二参考信号，作为要在所述模拟数字转换中使用的
参考信号；
第二比较单元，其被构造成将由所述选择单元选择的所述参考信号
与所述像素信号相比较；
计数器单元，其被构造成输出计数器值；以及
第一存储单元，其被构造成存储在所选择的参考信号超过所述像素
信号时的所述计数器值。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述选择单元及所述
第二比较单元布置在所述第一芯片中，而所述第一比较单元、所述计数
器单元以及所述第一存储单元布置在所述第二芯片中。
4.根据权利要求2所述的图像传感器，该图像传感器还包括：第二

\t存储单元，其被构造成存储所述选择单元针对一帧的选择结果，
其中，在所述选择结果存储在所述第二存储单元中的情况下，所述
第一比较单元不进行所述比较，并且所述选择单元根据存储在所述第二
存储单元中的所述选择结果来选择所述参考信号。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，该图像传感器还包括：删除
单元，其被构造成，在从所述选择结果存储在所述第二存储单元中起经
过了预定数量的帧或预定时间段时，从所述第二存储单元中删除存储在
所述第二存储单元中的所述选择结果。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述模拟数字转换器
包括：
选择单元，其被构造成根据由所述像素信号表示的颜色来选择所述
第一参考信号或所述第二参考信号，作为要在所述模拟数字转换中使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：内田峰雄，兔泽尚平，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP