摄像元件和电子设备制造技术

本发明专利技术提供了一种摄像元件，包括：像素阵列部，所述像素阵列部包括以矩阵模式呈二维状布置的像素单元，各个所述像素单元都包括光电转换器；以及多条列信号线，所述多条列信号线对应于第一列的所述像素单元而被设置着。所述摄像元件还包括被所述多条列信号线共用的模数转换器。本发明专利技术还提供了一种电子设备，其包括：光学系统，所述光学系统包括至少一个镜头；以及上述摄像元件，该摄像元件被配置成接收通过所述光学系统的光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及摄像元件、摄像方法和电子设备，并且特别地，涉及能够使用低电力消耗实现速度提高的摄像元件、摄像方法和电子设备。相关申请的交叉参考本申请要求2014年6月2日提交的日本在先专利申请JP2014-114143、2014年11月12日提交的日本在先专利申请JP2014-230001、2014年11月12日提交的日本在先专利申请JP2014-230002以及2014年11月12日提交的日本在先专利申请JP2014-230000的优先权权益，因此将这些日本在先专利申请的全部内容以引用的方式全体并入本文中。
技术介绍
在现有技术中，诸如数码照相机或数码摄影机等具有摄像功能的电子设备使用诸如电荷耦合器件(CCD：chargecoupleddevice)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS：complementarymetaloxidesemiconductor)图像传感器等固体摄像元件。所述固体摄像元件包括如下像素：在所述像素中，用于执行光电转换的光电二极管(PD：photodiode)和多个晶体管被组合起来，并且基于从以平面的方式设置着的多个像素输出的图像信号来形成图像。此外，例如，从各像素输出的图像信号利用被设置于每个像素列中的多个模数(AD：analogtodigital)转换器而被从模拟信号并行地转换成数字信号。对于这种固体摄像元件，本申请人曾提出了一种能够通过在AD转换器中以递减计数模式和递增计数模式执行计数处理来提高AD转换处理速度的固体摄像元件(例如，参考PTL1)。此外，本申请人曾提出了一种能够通过对复位电平的像素信号和信号电平的像素信号重复多次地执行AD转换来降低噪声的固体摄像元件(例如，参考PTL2)。引用文献列表专利文献[PTL1]日本专利申请特开第2005-303648号[PTL2]日本专利申请特开第2009-296423号
技术实现思路
要解决的技术问题然而，在现有技术中，必须从固体摄像元件中高速读取像素信号。此外，近年来，用于诸如所谓的智能手机或可佩戴装置等小型终端的应用已经变得普及，且因此需要降低固体摄像元件的电力消耗。例如，在现有技术中，速度提高是通过增加上述的列并行式AD转换器的数量而实现的。但是，在这样做时，电力消耗就与列并行式AD转换器的数量成比例地增加，因此难以提高电力效率(即，速度/电力)。即，电力消耗随着速度提高而增加，并且速度根据低电力消耗而减小。期望的是，能够在消耗低电力的同时提高速度。解决问题所采取的技术方案根据本专利技术第一实施方式的摄像元件包括：像素阵列，所述像素阵列包括以矩阵模式呈二维状布置的多个像素；多条列信号线，所述多条列信号线对应于第一列的所述像素而被设置着，其中所述多条列信号线中的至少一条列信号线被连接至所述第一列中的两个以上所述像素；以及模数转换器，所述模数转换器被所述多条列信号线共用。根据本专利技术第二实施方式的电子设备包括光学系统和摄像元件，所述光学系统包括至少一个镜头，所述摄像元件被配置成接收通过所述光学系统的光。这里，所述摄像元件包括：像素阵列，所述像素阵列包括以矩阵模式呈二维状布置的多个像素；多条列信号线，所述多条列信号线对应于第一列的所述像素而被设置着，其中所述多条列信号线中的至少一条列信号线被连接至所述第一列中的两个以上所述像素；以及模数转换器，所述模数转换器被所述多条列信号线共用。根据本专利技术第三实施方式的比较器包括：第一差分对部，它被连接至摄像元件的第一条列信号线；以及第二差分对部，它被连接至所述摄像元件的第二条列信号线。这里，所述第一条列信号线和所述第二条列信号线用于像素阵列中的像素阵列单元的同一列。本专利技术的有益效果根据本专利技术的实施方式，能够使用低电力消耗实现速度提高。附图说明图1是图示了根据应用本专利技术的摄像元件第一实施例的构造示例的框图。图2是图示了像素和列处理部的构造示例的框图。图3是用来解释本专利技术摄像元件的AD转换的操作的时序图。图4是用来解释现有技术的摄像元件的AD转换的操作的时序图。图5是用来解释采用采样和保持技术的现有技术的摄像元件的AD转换的操作的时序图。图6是图示了根据本专利技术摄像元件第二实施例的构造示例的一部分的框图。图7是图示了根据本专利技术摄像元件第三实施例的构造示例的一部分的框图。图8是图示了由本专利技术摄像元件执行的CDS处理的顺序的图。图9是图示了由本专利技术摄像元件执行的CDS处理的顺序的图。图10是图示了根据本专利技术摄像元件第四实施例的构造示例的一部分的框图。图11是图示了本专利技术摄像元件的布线布局的第一构造示例的图。图12是图示了与图11中的XII-XII截面对应的部分的图。图13示图示了与图11中的XIII-XIII截面对应的部分的图。图14是图示了本专利技术摄像元件的布线布局的第二构造示例的图。图15是图示了与图14中的XV-XV截面对应的部分的图。图16是图示了与图14中的XVI-XVI截面对应的部分的图。图17是图示了本专利技术比较器的电路构造的图。图18是用来解释本专利技术比较器的驱动的时序图。图19是图示了本专利技术比较器的电路构造的第一变形例的图。图20是图示了本专利技术比较器的电路构造的第二变形例的图。图21是图示了本专利技术比较器的电路构造的第三变形例的图。图22是图示了本专利技术比较器的电路构造的第四变形例的图。图23是用来解释本专利技术摄像元件的驱动的时序图。图24是图示了图23的时序图的像素布置的图。图25是用来解释传输信号的伪读取控制的时序图。图26是用来解释复位信号的伪读取控制的时序图。图27是图示了像素区和垂直驱动电路的一部分的构造示例的图。图28是用来解释现有技术的负电位的系统分离的图。图29是用来解释本专利技术摄像元件的负电位的系统分离的图。图30是图示了应用本专利技术的摄像装置的一个实施例的构造示例的框图。图31是图示了使用图像传感器的应用示例的图。具体实施方式在下文中，将参照附图详细地说明应用本专利技术的具体实施例。图1是图示了根据应用本专利技术的摄像元件第一实施例的构造示例的框图。如图1所示，摄像元件11被配置成包括像素区12、垂直驱动电路13、列信号处理电路14、水平驱动电路15、输出电路16、斜坡信号生成电路17和控制电路18。像素区12是用来接收由光学系统(未图示)收集的光的受光面。在像素区12中以矩阵的方式设置有多个像素21，各个像素21经由水平信号线22而被连接至各行中的垂直驱动电路13并且经由垂直信号线23而被连接至各列中的列信号处理电路14。所述多个像素21分别输出具有与受光量对应的电平的像素信号，并且在像素区12上成像的被摄对象的图像是由这些像素信号构建的。垂直驱动电路13针对被设置于像素区12中的所述多个像素21的各行而把用来驱动(即，传输、选择或复位等)各个像素21的驱动信号经由水平信号线22按顺序地提供给像素21。列信号处理电路14针对从所述多个像素21经由垂直信号线23输出的像素信号执行相关双采样(CDS：correlateddoublesampling)处理，并且因此执行像素信号的AD转换且消除复位噪声。例如，列信号处理电路14被配置成包括与像素21的列数对应的多个列处理部41(参照稍后说明的图2)，并且能够针对像素21的各列并行地执行CDS处理。水平驱动电路15将驱动信号提供给本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像元件，其包括：像素阵列，所述像素阵列包括以矩阵模式呈二维状布置的多个像素；多条列信号线，所述多条列信号线对应于第一列的所述像素而被设置着，其中所述多条列信号线中的至少一条列信号线被连接至所述第一列中的两个以上像素；以及模数转换器，所述模数转换器被所述多条列信号线共用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.02 JP 2014-114143;2014.11.12 JP 2014-230001.一种摄像元件，其包括：像素阵列，所述像素阵列包括以矩阵模式呈二维状布置的多个像素；多条列信号线，所述多条列信号线对应于第一列的所述像素而被设置着，其中所述多条列信号线中的至少一条列信号线被连接至所述第一列中的两个以上像素；以及模数转换器，所述模数转换器被所述多条列信号线共用。2.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，对应于所述第一列而被设置着的所述多条列信号线是彼此并行的。3.根据权利要求1所述的摄像元件，其还包括：所述多条列信号线中的第一条列信号线；和所述多条列信号线中的第二条列信号线，其中，偶数行中的所述像素共用所述第一条列信号线，并且奇数行中的所述像素共用所述第二条列信号线。4.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述多条列信号线中的一条以上列信号线被选择性地接合至同一个比较器。5.根据权利要求4所述的摄像元件，其还包括：对应于所述多条列信号线中的各条列信号线而设置的开关，其中，各个所述开关被接合至所述比较器的第一端子。6.根据权利要求5所述的摄像元件，其还包括：斜坡信号生成电路，所述斜坡信号生成电路被连接至所述比较器的第二端子；以及计数部，所述计数部被连接至所述比较器的输出端子，其中，所述计数部被接合至数据输出信号线。7.根据权利要求4所述的摄像元件，其中所述比较器包括：第一差分对部，所述第一差分对部被连接至所述多条列信号线中的第一条列信号线；以及第二差分对部，所述第二差分对部被连接至所述多条列信号线中的第二条列信号线。8.根据权利要求7所述的摄像元件，其中，所述第一差分对部和所述第二差分对部被连接至从斜坡信号生成电路提供的斜坡信号节点。9.根据权利要求8所述的摄像元件，其中，当所述第一差分对部活动时，所述第二差分对部是不活动的，并且当所述第一差分对部不活动时，所述第二差分对部是活动的。10.根据权利要求9所述的摄像元件，其中，偶数行中的所述像素共用所述第一条列信号线，并且奇数行中的所述像素共用所述第二条列信号线。11.根据权利要求7所述的摄像元件，其中，来自所述第一差分对部和所述第二差分对部中的至少一者的输出被提供给第一放...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹羽笃亲，植野洋介，手岛嗣纹，穴井大二郎，古泽良信，吉田武一心，内村贵弘，平田英治，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP