图像感测装置制造方法及图纸

本公开涉及图像感测装置。为了解决常规的图像感测装置需要很多时间来读取像素信号的问题，根据实施例的图像感测装置包括耦合到第一垂直读取线的第一像素单元、耦合到第二垂直读取线并且被置于第一像素单元的列中的第二像素单元、设于第一读取线的一端的第一转移开关以及设于第二读取线的一端的第二转移开关。当第一转移开关被控制为断开并且第二转移开关被控制为导通时，图像感测装置执行用从第二像素单元输出的暗电平信号重置垂直读取线的重置处理以及将从第一像素单元读取的暗电平和像素信号转换为数字值的转换处理。

Image sensing device

The present disclosure relates to an image sensing device. In order to solve the conventional image sensing device requires a lot of time to read pixel signals, according to the embodiment of the image sensing apparatus includes a first vertical coupled to the read line of the first pixel unit, coupled to the second vertical line and by the end of second read pixel units, arranged on the first read line in the first pixel unit in the column the first transfer switch and is arranged on the second line of the transfer switch second read. When the first transfer switch is controlled to disconnect and transfer switch second is controlled to be conducted, with second pixels from image execution unit output signal to reset the dark vertical read line reset processing and converting the read from the first pixel unit and pixel level dark signal is converted to digital value measurement device.

【技术实现步骤摘要】
图像感测装置相关申请的交叉引用2016年11月29日提交的日本专利申请No.2016-231426和2016年8月17日提交的No.2016-159804的公开内容(包括说明书、附图和摘要)全文通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种图像感测装置，并且更具体地，涉及例如一种用于将从像素获得的像素信号转换为数字值并且输出像素信息的图像感测装置。
技术介绍
最近，用于拍摄图像的图像感测装置在监控和测量应用中的使用一直在扩大。专利文件1(日本未审查专利申请公开No.2013-175936)公开了这样的图像感测装置的例子。专利文件1中所描述的图像感测装置是包括像素、斜波发生器以及AD转换单元的图像感测装置，斜波发生器用于产生具有斜波波形的斜波电压，AD转换单元用于通过使用斜波电压来将与入射在像素上的光量相对应的输入模拟信号转换为输出数字信号并且输出该输出数字信号。
技术实现思路
在图像感测装置中，AD转换单元对每个像素的作为模拟信号输出的像素信号执行模数转换处理以产生具有与该像素信号的电压电平相对应的值的数字值。然而，近年来，图像感测装置中的像素数量或帧率一直显著地增大。对于升级图像感测装置的这样的需求导致对被允许用于输出一个像素的数字值的时间的约束更大。由于这个原因，最近的图像感测装置一直被要求在较短的时间内输出一个像素的数字值。从以下描述和附图，本专利技术的其它的目的和新颖的特征将变得清楚。根据实施例，一种图像感测装置包括：第一像素单元，其耦合到第一垂直读取线；第二像素单元，其耦合到第二垂直读取线，并且被放置在与第一像素单元相同的行中；第一转移开关，其设于第一读取线的一端；以及第二转移开关，其设于第二读取线的一端。在第一转移开关被控制为断开并且第二转移开关被控制为导通的状态下，图像感测装置通过使用从第一像素单元和第二像素单元两者之一输出的暗电平信号来对垂直读取线执行重置处理，并且对从第一像素单元和第二像素单元两者中的另一个像素单元输出的暗电平信号以及像素信号执行转换为数字值的转换处理。根据以上描述的一个实施例，可以提高读取像素信息的处理的速度。附图说明图1是应用根据第一实施例的图像感测装置的相机系统的框图；图2是根据第一实施例的图像感测装置的框图；图3是示出根据第一实施例的图像感测装置的垂直读取线和转移开关的构造的框图；图4是根据第一实施例的图像感测装置内的像素单元的电路图；图5是根据第一实施例的图像感测装置的模拟/数字转换电路的电路图；图6是示出根据第一实施例的图像感测装置的第一操作例子的时序图；图7是示出根据第一实施例的图像感测装置的第二操作例子的时序图；图8是示出根据第一实施例的图像感测装置的第三操作例子的时序图；图9是示出根据第一实施例的图像感测装置的第四操作例子的时序图；图10是根据第二实施例的图像感测装置的框图；图11是根据第二实施例的图像感测装置内的像素单元的电路图；图12是根据第三实施例的图像感测装置的框图；图13是根据第三实施例的图像感测装置内的像素单元的电路图；图14是示出根据第三实施例的图像感测装置的操作的例子的时序图；图15是根据第四实施例的图像感测装置的框图；图16是示出根据第四实施例的图像感测装置的垂直读取线和转移开关的构造的框图；图17是根据第四实施例的图像感测装置内的像素单元的电路图；图18是示出根据第四实施例的图像感测装置的光电二极管的结构的截面图；图19是示出根据第四实施例的图像感测装置的操作的例子的时序图；图20是示出根据第四实施例的图像感测装置中的图像信息的输出处理的流程图；图21是示出根据第四实施例的图像感测装置中的图像特征信息的输出处理的流程图；图22是示出根据第四实施例的图像感测装置中的相差自动聚焦的原理的示图；图23是示出当聚焦偏离发生在根据第四实施例的图像感测装置中时光电二极管的输出的曲线图；图24是根据第五实施例的图像感测装置的框图；图25是示出根据第五实施例的图像感测装置的像素阵列的电路构造的框图；图26是根据第五实施例的图像感测装置内的像素单元和浮置扩散部公共开关电路的电路图；图27是示出在根据第五实施例的图像感测装置的第一操作模式下的图像感测装置的像素单元的构造的框图；图28是示出在根据第五实施例的第二操作模式下的图像感测装置的像素单元的构造的框图；图29是示出在根据第五实施例的第二操作模式下的图像感测装置的操作的例子的时序图；以及图30是示出在根据第五实施例的第一操作模式下的图像感测装置的读取操作的变型的示图。具体实施方式第一实施例为了使描述更清楚，以下描述和附图因此被省略或简化。此外，在附图中被描绘为用于执行各种处理的功能块的元件从硬件的角度来看每个均可以用CPU、存储器和其它电路来构造，并且从软件的角度来看每个均可以用加载在存储器中的程序等来实现。因此，本领域技术人员要理解，这些功能块可以以各种方式(比如仅硬件、仅软件或这两者的组合)实现。本专利技术不限于任何构造。注意到，相同的元件在每个图中由相似的附图标记指定，并且冗余的描述将视情况被省略。此外，程序可以通过使用不同类型的非暂态计算机可读介质存储，并且可以被供给计算机。非暂态计算机可读介质包括不同类型的有形存储介质。非暂态计算机可读介质的例子包括磁性存储介质(例如，软盘、磁带、硬盘驱动器)、磁光介质(例如，磁光盘)、CD-ROM(只读存储器)、CD-R、CDR/W以及半导体存储器(例如，掩模型ROM、可编程ROM(PROM)、可擦PROM(RPROM)、闪速ROM、随机存取存储器(RAM))。此外，程序也可以通过使用不同类型的暂态计算机可读介质被供给计算机。暂态计算机可读介质的例子包括电信号、光信号以及电磁波。暂态计算机可读介质可以经由有线通信路径(比如电线和光纤)或经由无线通信路径将程序供给计算机。图1示出了根据第一实施例的相机系统1的框图。如图1所示，相机系统1包括变焦透镜11、光圈机构12、固定透镜13、聚焦透镜14、传感器15、变焦透镜致动器16、聚焦透镜致动器17、信号处理电路18、系统控制MCU19、监视器以及存储装置。这里，监视器和存储装置是检查并且存储相机系统1所拍摄的图像的装置。监视器和存储装置可以被安装在与相机系统1分开提供的另一个系统上。变焦透镜11、光圈机构12、固定透镜13以及聚焦透镜14形成相机系统1的透镜组。变焦透镜11的位置由变焦致动器16改变。聚焦透镜14的位置由聚焦致动器17改变。于是，相机系统1被设计为通过借助于各种致动器移动透镜来改变变焦倍率和聚焦，并且通过操作光圈机构12来改变入射光的量。变焦致动器16基于从系统控制MCU19输出的变焦控制信号SZC来移动变焦透镜11。聚焦致动器17基于从系统控制MCU19输出的聚焦控制信号SFC来移动聚焦透镜14。光圈机构12基于从系统控制MCU19输出的孔径控制信号SDC来调整孔径。传感器15对应于根据第一实施例的图像感测装置，并且包括例如光电转换元件，比如光电二极管。传感器15将从光接收元件获得的光接收像素信息转换为数字值，然后输出像素信息Do。此外，传感器15还可以具有用于对从传感器15输出的像素信息Do进行分析并且输出示出像素信息Do的特征的像素特征信息DCI的附加功能。图像特征信息DCI包括在自动聚焦处理中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像感测装置，包括：像素阵列，所述像素阵列包括按阵列形式布置的多个像素单元；第一像素单元和置于所述第一像素单元的列中的第二像素单元，所述第一像素单元和第二像素单元两者都包括在所述像素阵列中；第一浮置扩散部，所述第一浮置扩散部设于所述第一像素单元中；第二浮置扩散部，所述第二浮置扩散部设于所述第二像素单元中；第一垂直读取线，所述第一垂直读取线耦合到所述第一像素单元；第二垂直读取线，所述第二垂直读取线耦合到所述第二像素单元；第一转移开关，所述第一转移开关设于第一读取线的一端；第二转移开关，所述第二转移开关设于第二读取线的一端；模拟/数字转换电路，所述模拟/数字转换电路输出与通过所述第一转移开关输入的信号的信号电平相对应的数字值或与通过所述第二转移开关输入的信号的信号电平相对应的数字值；以及时序控制电路，所述时序控制电路控制所述第一像素单元和所述第二像素单元、所述第一转移开关和所述第二转移开关以及所述模拟/数字转换电路的操作时序，其中，当所述第一转移开关进入断开状态时，所述时序控制电路将所述第一浮置扩散部的信号电平和所述第一垂直读取线的信号电平重置为暗电平，以及其中，当所述第二转移开关进入导通状态时，所述时序控制电路通过所述第二浮置扩散部和所述第二垂直读取线将所述第二像素单元的像素信号转移到所述模拟/数字转换电路。...

【技术特征摘要】
2016.08.17 JP 2016-159804;2016.11.29 JP 2016-231421.一种图像感测装置，包括：像素阵列，所述像素阵列包括按阵列形式布置的多个像素单元；第一像素单元和置于所述第一像素单元的列中的第二像素单元，所述第一像素单元和第二像素单元两者都包括在所述像素阵列中；第一浮置扩散部，所述第一浮置扩散部设于所述第一像素单元中；第二浮置扩散部，所述第二浮置扩散部设于所述第二像素单元中；第一垂直读取线，所述第一垂直读取线耦合到所述第一像素单元；第二垂直读取线，所述第二垂直读取线耦合到所述第二像素单元；第一转移开关，所述第一转移开关设于第一读取线的一端；第二转移开关，所述第二转移开关设于第二读取线的一端；模拟/数字转换电路，所述模拟/数字转换电路输出与通过所述第一转移开关输入的信号的信号电平相对应的数字值或与通过所述第二转移开关输入的信号的信号电平相对应的数字值；以及时序控制电路，所述时序控制电路控制所述第一像素单元和所述第二像素单元、所述第一转移开关和所述第二转移开关以及所述模拟/数字转换电路的操作时序，其中，当所述第一转移开关进入断开状态时，所述时序控制电路将所述第一浮置扩散部的信号电平和所述第一垂直读取线的信号电平重置为暗电平，以及其中，当所述第二转移开关进入导通状态时，所述时序控制电路通过所述第二浮置扩散部和所述第二垂直读取线将所述第二像素单元的像素信号转移到所述模拟/数字转换电路。2.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，当所述第二转移开关进入导通状态时，所述时序控制电路在将所述第二像素单元的像素信号转移到所述模拟/数字转换电路之前，将所述第二浮置扩散部的暗电平以及所述第二垂直读取线的暗电平转移到所述模拟/数字转换电路。3.根据权利要求1所述的图像感测装置，包括代替所述第一像素单元和所述第二像素单元的第一组合像素单元和第二组合像素单元，其中，所述第一组合像素单元和所述第二组合像素单元均包括：待组合的至少两个像素单元；以及浮置扩散部公共开关电路，所述浮置扩散部公共开关电路用于切换使浮置扩散部在待组合的多个像素单元内公用还是独立，其中，待组合的像素单元每个均包括：光接收元件；转移晶体管，所述转移晶体管与所述光接收元件相对应地提供；浮置扩散部和放大器晶体管，所述浮置扩散部和放大器晶体管与所述转移晶体管相对应地提供；以及输出线切换电路，所述输出线切换电路用于切换所述放大器晶体管的输出信号输出到所述第一垂直读取线还是输出到所述第二垂直读取线，其中，在指示所述浮置扩散部公共开关电路使浮置扩散部在待组合的像素单元内独立的第一操作模式下，所述时序控制电路指示偶数行中的待组合的像素单元内的输出线切换电路允许所述第一垂直读取线充当输出所述放大器晶体管的输出信号的线，其中，在所述第一操作模式下，所述时序控制电路指示奇数行中的待组合的像素单元内的输出线切换电路允许所述第二垂直读取线充当输出所述放大器晶体管的输出信号的线，其中，在指示所述浮置扩散部公共开关电路使浮置扩散部在待组合的像素单元内公用的第二操作模式下，所述时序控制电路指示属于所述第一组合像素单元的待组合的像素单元的输出线切换电路允许所述第一垂直读取线充当输出所述放大器晶体管的输出信号的线，以及其中，在所述第二操作模式下，所述时序控制电路指示属于所述第二组合像素单元的待组合的像素单元的输出线切换电路允许所述第二垂直读取线充当输出所述放大器晶体管的输出信号的线。4.一种图像感测装置，包括：第一像素单元，所述第一像素单元耦合到第一垂直读取线；第二像素单元，所述第二像素单元耦合到第二垂直读取线，并且被置于所述第一像素单元的列中；第一转移开关，所述第一转移开关设于第一读取线的一端；第二转移开关，所述第二转移开关设于第二读取线的一端；模拟/数字转换电路，所述模拟/数字转换电路根据通过所述第一转移开关和所述第二转移开关输入的信号的信号电平来输出数字值；以及时序控制电路，所述时序控制电路控制所述第一像素单元和所述第二像素单元、所述第一转移开关和所述第二转移开关以及所述模拟/数字转换电路的操作时序，其中，所述时序控制电路控制所述第一像素单元和所述第二像素单元、所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：北森达也，佐佐木史康，村尾文秀，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP