图像传感器和摄像设备制造技术

技术编号:19126474 阅读:11 留言:0更新日期:2018-10-10 07:53
本发明专利技术涉及一种图像传感器和摄像设备。在该图像传感器的像素部分中,像素以二维方式排列,所述像素各自包括:放大器晶体管,其连接至电源电压并且具有输入了光电转换区域所生成的信号电荷的电压的栅极,以及选择晶体管,其连接至所述放大器晶体管和信号线。所述图像传感器还包括AD转换电路,其中该AD转换电路具有:参考晶体管,其具有输入了斜坡信号的栅极,以及恒流源,其连接至所述参考晶体管和所述信号线。所述斜坡信号的电压或所述参考晶体管的驱动能力根据针对各信号线是使一个选择晶体管接通还是使多个晶体管接通而改变,以获得要进行AD转换的信号电荷。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器和摄像设备
本专利技术涉及一种图像传感器和摄像设备。
技术介绍
摄像设备的图像传感器的分辨率(像素数)高于该摄像设备的显示单元的分辨率,因此已知如下的技术,即:在提高读出帧频的同时使从图像传感器所读出的用于显示图像的像素数减少。还已知如下的技术,即:通过对来自相邻像素的信号进行近似平均化而非简单地间隔剔除并读出这些像素,来抑制由像素数的减少所引起的图像质量劣化(日本特开2010-98548)。另外,日本特开2001-223566公开了一种图像传感器,其包括具有像素、电流路径形成块、电流路径和比较单元的比较器。电流路径形成块包括MOS晶体管,其中MOS晶体管的栅极将各个像素的电荷电压转换单元视为输入。电流路径包括利用栅极供给有参考电压的MOS晶体管形成差分对的运算放大器,并且可以基于比较单元的输出来获得与像素信号相对应的数字信号。根据日本特开2010-98548,在连接至不同放大器晶体管的传输晶体管同时接通的情况下,这些不同放大器晶体管的输出信号被输出至单个垂直信号线,并且多个像素信号被平均化。例如,假定使用根据日本特开2001-223566的配置获得了与垂直信号线中的电压相对应的数字信号。在这种情况下,根据是仅一个像素的信号被输出至垂直信号线还是多个像素的信号被输出并平均化,即使各像素的信号相同,所获得的数字信号也将是不同的。这是因为,在这些相应情形中,比较器中流动的电流的值是不同的。
技术实现思路
鉴于传统技术的这些问题,构想出了本专利技术。本专利技术提供了一种即使在不同数量的晶体管针对各信号线接通的情况下也能够以相同的操作定时进行驱动的图像传感器和摄像设备。根据本专利技术的一方面,提供了C1。根据本专利技术的另一方面,提供了C13。根据以下参考附图对典型实施例的描述,本专利技术的其它特征将变得显而易见。附图说明图1是示出根据实施例的摄像设备的结构的框图。图2是示出根据实施例的图像传感器的结构的框图。图3是示出根据实施例的图像传感器的驱动方法的定时图。图4是示出根据实施例的图像传感器的控制结构的框图。图5是示出根据第一实施例的图像传感器的结构的框图。图6是示出根据第一实施例的摄像设备的控制的流程图。图7是示出根据第二实施例的图像传感器的结构的框图。图8是示出根据第二实施例的图像传感器的驱动方法的定时图。图9是示出根据第二实施例的摄像设备的控制的流程图。具体实施方式现将根据附图来详细说明本专利技术的典型实施例。以下说明了在数字照相机中应用根据本专利技术的固态图像传感器的实施例。然而,根据本专利技术的固态图像传感器不限于摄像设备,并且可以应用于采用固态图像传感器的任何电子装置,包括移动电话(包括智能手机)、媒体播放器、游戏机、个人计算机和仪表板照相机等。第一实施例图1是示出根据本专利技术的实施例的数字照相机100的功能结构的示例的框图。光学摄像系统10包括调焦透镜、光圈/快门(以下简称为“光圈”)等,并且在图像传感器1的图像形成面上形成被摄体图像。诸如调焦透镜和光圈等的移动构件由光学系统驱动电路9驱动。图像传感器1例如是CMOS图像传感器,其中在该CMOS图像传感器中,多个像素以二维方式排列。图像传感器1还包括针对各像素列具有AD转换器的并列型或列型AD转换架构,其中该AD转换架构通过光电转换对各像素中所累积的电荷(电压)进行AD转换并输出一个画面大小的数字图像信号。数字图像信号被传输至图像存储器2。图像处理单元3对被传输至图像存储器2的数字图像信号进行诸如白平衡调整、颜色插值(去马赛克)、降噪、锐度调整、色调校正、缩放和编码等的处理以生成显示或记录用的图像数据。图像处理单元3还根据数字图像信号求出用于自动曝光控制(AE)、自动焦点检测(AF)等的各种评价值和信息。例如,图像处理单元3可以求出与数字图像信号的亮度值有关的信息、焦点检测区域内的像素的对比度信息、以及与诸如人物面部等的被摄体区域有关的信息等,但是信息不限于此。图像处理单元3还执行诸如解码和缩放处理等的图像处理,以在显示单元12上显示记录介质7中所记录的图像数据。图像处理单元3可以由至少一个DSP、ASIC或ASSP等实现。系统控制单元4包括至少一个可编程处理器(以下称为“CPU”),并且通过例如将ROM5中所存储的程序加载到系统存储器14中并且执行这些程序来实现数字照相机100的功能。注意,系统控制单元4所执行的一些处理可以由诸如ASIC或ASSP等的硬件来实现。图像处理单元3所执行的至少一些操作可以由构成系统控制单元4的CPU执行软件来实现。后述的图像传感器1的操作由系统控制单元4基于ROM5中所存储的驱动方式控制定时发生电路8的操作来实现。ROM5是非易失性存储器,并且可以是至少部分可重写的。ROM5存储系统控制单元4所执行的程序、各种设置值、常数、以及诸如GUI等的显示数据等。记录电路6根据预定文件系统将图像处理单元3所生成的记录用的图像数据记录到记录介质7中,其中该记录介质7是存储卡等。记录电路6还读出记录介质7中所记录的图像数据,并将该图像数据供给至图像处理单元3。定时发生(TG)电路8生成定时信号,所述定时信号用于控制图像传感器1中所包括的垂直扫描电路和水平扫描电路、计数器以及斜坡信号生成电路11的操作和初始化等。斜坡信号生成电路(RAMP)11生成斜坡信号,该斜坡信号具有随时间以恒定速率增加或减少的参考电压。斜坡信号的电压变化率(斜率)可以由定时发生电路8所生成的信号来改变。显示单元12例如是触摸显示器,并且在系统控制单元4的控制下显示数字信号相机100的信息、实时取景图像、拍摄或重放的图像和GUI等。操作单元13是用户向数字照相机100输入指示所经由的输入装置(诸如按钮、开关和拨盘等)的集合。如果显示单元12是触摸显示器,则触摸面板部分地构成操作单元13。构成操作单元13的输入装置可以以固定或动态的方式被分配特定功能。例如,向快门按钮、操作模式切换拨盘、运动图像记录按钮等分配固定功能。另一方面,根据数字照相机100的操作状态和显示单元12的显示状态等,动态地向方向键(十字键)和主拨盘等分配功能。注意,图1仅示出数字照相机100的一些功能。图2是示出图像传感器1及其周边电路的结构示例的图。在图像传感器1的像素部分20中以二维方式排列的多个像素中,位于第p行和第q列的像素表示为像素1(p,q)。所有像素都具有相同的结构,但是图2仅示出像素1(0,0)的结构。像素1(0,0)包括光电二极管PD,其中该光电二极管PD是根据从光学摄像系统10进入的光的强度而生成信号电荷的光电转换区域。光电二极管PD所生成的信号电荷经由传输晶体管TX而被施加到放大器晶体管SF的栅极。传输晶体管TX和放大器晶体管SF之间的连接路径用作用于将信号电荷转换为电压的电荷-电压转换单元。复位晶体管RES以电源电压VDD对转换单元处的电压(信号电压)进行复位。选择晶体管SEL的漏极连接至放大器晶体管SF的源极。图2示意性地示出像素部分20中的八行四列像素,总共32个像素;然而,在一般的现代数字照相机中所使用的图像传感器的像素部分20内排列了数百万至数千万个像素。垂直扫描电路控制传输晶体管TX、复位晶体管RES和选择晶体管SEL的操作,以选择要以连接至同一信号线的像素组为单位所读出的像本文档来自技高网...
图像传感器和摄像设备

【技术保护点】
1.一种图像传感器,包括:像素部分,其中在所述像素部分中,像素以二维方式排列,所述像素各自包括:(i)放大器晶体管,其连接至电源电压并且具有输入了光电转换区域所生成的信号电荷的电压的栅极,以及(ii)选择晶体管,其连接至所述放大器晶体管和信号线;以及AD转换电路,其包括:(i)参考晶体管,其具有输入了具有以恒定速率改变的电压的斜坡信号的栅极,以及(ii)恒流源,其连接至所述参考晶体管和所述信号线,其中,所述斜坡信号的电压或所述参考晶体管的驱动能力在第一模式和第二模式之间改变,所述第一模式是利用所述AD转换电路对通过针对各信号线使一个选择晶体管接通所获得的信号电荷的电压进行AD转换的模式,以及所述第二模式是利用所述AD转换电路对通过针对各信号线使多个选择晶体管接通所获得的信号电荷的电压进行AD转换的模式。

【技术特征摘要】
2017.03.22 JP 2017-0564621.一种图像传感器,包括:像素部分,其中在所述像素部分中,像素以二维方式排列,所述像素各自包括:(i)放大器晶体管,其连接至电源电压并且具有输入了光电转换区域所生成的信号电荷的电压的栅极,以及(ii)选择晶体管,其连接至所述放大器晶体管和信号线;以及AD转换电路,其包括:(i)参考晶体管,其具有输入了具有以恒定速率改变的电压的斜坡信号的栅极,以及(ii)恒流源,其连接至所述参考晶体管和所述信号线,其中,所述斜坡信号的电压或所述参考晶体管的驱动能力在第一模式和第二模式之间改变,所述第一模式是利用所述AD转换电路对通过针对各信号线使一个选择晶体管接通所获得的信号电荷的电压进行AD转换的模式,以及所述第二模式是利用所述AD转换电路对通过针对各信号线使多个选择晶体管接通所获得的信号电荷的电压进行AD转换的模式。2.根据权利要求1所述的图像传感器,其中,与所述第一模式相比,在所述第二模式下,所述斜坡信号的初始电压被设置得更高。3.根据权利要求2所述的图像传感器,其中,随着针对各信号线而接通的选择晶体管的数量的增加,所述初始电压增加得更多。4.根据权利要求2所述的图像传感器,其中,所述初始电压的增加量是基于所述恒流源所供给的电流的大小以及所述选择晶体管或所述参考晶体管的增益系数的。5.根据权利要求2所述的图像传感器,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:小林宽和竹田伸弘
申请(专利权)人:佳能株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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