成像装置制造方法及图纸

相关技术的成像装置所伴随的问题是，它必须对每行的像素单元内生成的像素数据执行读处理，并且像素数据的SN比不能够被充分增强。根据一个实施例，一种成像装置具有公共浮置扩散布线和浮置扩散开关，浮置扩散开关进行是否耦接布置在列方向上的多个像素单元的浮置扩散的切换，并且组合耦接在像素单元内的浮置扩散中的像素单元所生成的像素数据。

【技术实现步骤摘要】
成像装置相关申请的交叉引用2015年12月28日提交的日本专利申请No.2015-256249的公开的包括说明书、附图和摘要的全部内容以引用方式并入本文中。
本专利技术涉及成像装置，且例如，涉及具有布置成点阵形式的像素单元的成像装置。
技术介绍
在诸如相机等的成像设备中，使用CCD或CMOS传感器作为成像装置，并且将通过成像装置获取的图像作为成像数据输出。该成像设备常常配备自动增强待拍摄图像的锐度的自动聚焦功能。已知相位差系统作为用于实现自动聚焦功能的系统。在该相位差系统中，针对二维布置的各微透镜提供一对或两对光接收单元，并且通过微透镜将光接收单元投影到成像光学系统的光瞳上，由此将光瞳分开。然后，在相位差系统中，使用穿过就成像光学系统的光瞳而言不同的部分的两个光通量来分别形成物像。基于成像装置的输出来检测这两个物像之间的位置相位差并且将其转换成成像光学系统的离焦量。已经在专利文献1中公开了具有相位差系统的自动聚焦功能的这种成像设备的示例。[相关技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利No.3774597的说明书
技术实现思路
然而，专利文献1中描述的成像设备所伴随的问题是，只可以以一对光接收单元为单元来执行像素数据的读取，并且不可以充分增强像素数据的SN比(信噪比)。根据本说明书的描述和附图，其他目的和新颖特征将变得清楚。根据本专利技术的一个方面，提供了一种成像装置，该成像装置具有公共浮置扩散布线和浮置扩散开关，浮置扩散开关适配于进行是否耦接布置在列方向上的多个像素单元的浮置扩散的切换，并且组合耦接在像素单元内的浮置扩散中的像素单元所生成的像素数据。根据本专利技术的一个方面，多个像素单元所生成的像素数据被组合在像素单元内，由此使得可以增强像素数据的SN比。附图说明图1是包括根据实施例1的成像装置的相机系统的框图；图2是根据实施例1的成像装置的底部布局的示意图；图3是根据实施例1的成像装置的像素单元的电路图；图4是根据实施例1的成像装置的像素单元的布局的示意图；图5是根据实施例1的成像装置的光电二极管部分的剖视图；图6是描述根据实施例1的成像装置中的像素单元之间的耦接状态的电路图；图7是示出根据实施例1的其中从像素阵列读取对应于一行的像素信号的操作的时序图；图8是示出根据实施例1的其中从像素阵列一次读取对应于两行的像素信号的操作的时序图；图9是示出根据实施例1的其中从像素阵列一次读取对应于三行的像素信号的操作的时序图；图10是描述根据实施例1的成像装置中的SN比的示意图；图11是根据实施例2的成像装置的像素单元的电路图；图12是示出根据实施例2的其中从像素阵列一次读取对应于三行的像素信号的操作的时序图；图13是根据实施例3的成像装置的底部布局的示意图；图14是根据实施例3的成像装置的像素单元的电路图；图15是示出根据实施例3的其中从像素阵列一次读取对应于三行的像素信号的操作的时序图；图16是根据实施例4的成像装置的像素单元的电路图；图17是示出根据实施例4的其中从像素阵列一次读取对应于三行的像素信号的操作的时序图；图18是根据实施例5的成像装置的像素单元的电路图；图19是示出根据实施例5的其中从像素阵列一次读取对应于三行的像素信号的操作的时序图；图20是根据实施例6的成像装置的像素单元的电路图；图21是根据实施例7的成像装置的像素单元的电路图；图22是根据实施例8的成像装置的像素单元的电路图；图23是描述成像装置中的相位差自动聚焦的原理的示意图；图24是描述其中出现聚焦偏差的光电转换元件的输出的曲线图；图25是描述根据实施例9的相机系统的构造示例的示意图；以及图26是描述根据实施例9的相机系统中的处理时序的示意图。具体实施方式实施例1为了清楚进行说明的缘故，酌情省略并且简化下面的描述和附图。另外，在附图中被示出为执行各种处理的功能块的各个元件可包括CPU、存储器和以硬件为基础的其他电路。它们是通过以软件为基础装载在存储器中的程序等来实现。由此，本领域的普通技术人员要理解，这些功能块可以通过仅仅硬件、仅仅软件、或其组合以各种形式来实现。它们不限于其中的任一个。顺带一提，在各个附图中，相同参考标号附连于相同元件，并且将根据需要省略对其的重复描述。另外，可以使用各种类型的非暂时性计算机可读介质来存储上述程序，并且将其提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包括各种类型的有形存储介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁记录介质(例如，软盘、磁带、硬盘驱动器)、磁-光记录介质(例如，磁-光盘)、CD-ROM(只读存储器)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如，掩模型ROM、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存ROM、RAM(随机存取存储器))。另外，可通过各种类型的暂时性计算机可读介质将程序提供给计算机。暂时性计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。暂时性计算机可读介质能够通过诸如电线、光纤等的有线通信路径或无线通信路径将程序提供给计算机。<对相机系统的描述>在图1中示出根据实施例1的相机系统1的框图。如图1中所示，相机系统1具有变焦透镜11、光圈机构12、固定透镜13、聚焦透镜14、成像装置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、和存储器单元。这里，监视器和存储器单元适于确认并且存储通过相机系统1拍摄的图像。这些可提供在与相机系统1分开的另一个系统上。变焦透镜11、光圈机构12、固定透镜13和聚焦透镜14构成相机系统1的透镜组。通过变焦透镜致动器16来改变变焦透镜11的位置。通过聚焦透镜致动器17来改变聚焦透镜14的位置。另外，在相机系统1中，通过用各种致动器移动透镜来改变缩放倍数和聚焦，并且通过操作光圈机构12来改变入射光的量。变焦透镜致动器16基于系统控制MCU19所输出的变焦控制信号SZC来移动变焦透镜11。聚焦透镜致动器17基于系统控制MCU19所输出的聚焦控制信号SFC来移动聚焦透镜14。光圈机构12根据系统控制MCU19所输出的光圈控制信号SDC来调节光圈量。成像装置15具有例如诸如光电二极管等的光接收元件，并且将从光接收元件获得的光接收像素信息转换成数字值并且从其输出图像数据Do。另外，成像装置15分析成像装置15所输出的图像数据Do并且输出指示图像数据Do的特性的图像特性信息DCI。图像特性信息DCI包括在进行随后将描述的自动聚焦处理时获取的两个图像。另外，成像装置15基于从系统控制MCU19给出的传感器控制信号SSC来执行针对图像数据Do的每个像素进行的增益控制、图像数据Do的曝光控制、和图像数据Do的HDR(高动态范围)控制。随后将描述成像装置15的细节。信号处理电路18对从成像装置15接收的图像数据Do执行诸如图像校正等的图像处理并且输出图像数据Dimg。信号处理电路18分析接收到的图像数据Do并且输出颜色空间数据DCD。颜色空间数据DCD包括例如图像数据Do的亮度数据和颜色数据。系统控制MCU19基于从成像装置15输出的图像特性信息DCI来控制透镜组的聚焦。更具体地，系统控制MCU19向聚焦透镜致动器17输出聚焦控制信号SFC，以控制透镜组的聚焦。系统控制MCU19向光圈机构12输出光圈控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像装置，所述成像装置包括布置成点阵形式的多个像素单元，所述像素单元分别包括：第一光电转换元件；第二光电转换元件，所述第二光电转换元件与所述第一光电转换元件相邻，并且接收通过与所述第一光电转换元件公共提供的微透镜入射的光；第一转移晶体管，所述第一转移晶体管从所述第一光电转换元件读取电荷；第二转移晶体管，所述第二转移晶体管从所述第二光电转换元件读取电荷；第一读时序信号布线，所述第一读时序信号布线提供所述第一转移晶体管和所述第二转移晶体管公共的第一读时序信号；第一浮置扩散，所述第一浮置扩散存储通过所述第一转移晶体管读取的所述电荷；第二浮置扩散，所述第二浮置扩散存储通过所述第二转移晶体管读取的所述电荷；第一公共浮置扩散布线，所述第一公共浮置扩散布线相对于所述像素单元中的在列方向上相邻的所述像素单元公共提供；第一浮置扩散开关，所述第一浮置扩散开关布置在所述第一公共浮置扩散布线上方并且进行所述像素单元之间是否电耦接的切换；第一公共状态转接开关，所述第一公共状态转接开关切换所述第一浮置扩散和所述第一公共浮置扩散布线之间的电耦接状态；第二公共浮置扩散布线，所述第二公共浮置扩散布线相对于所述像素单元中的在列方向上相邻的所述像素单元公共提供；第二浮置扩散开关，所述第二浮置扩散开关布置在所述第一公共浮置扩散布线上方并且进行所述像素单元之间是否电耦接的切换；第二公共状态转接开关，所述第二公共状态转接开关切换所述第二浮置扩散和所述第二公共浮置扩散布线之间的电耦接状态；第一输出布线，所述第一输出布线输出基于存储在所述第一浮置扩散中的所述电荷而生成的输出信号；以及第二输出布线，所述第二输出布线输出基于存储在所述第二浮置扩散中的所述电荷而生成的输出信号。...

【技术特征摘要】
2015.12.28 JP 2015-2562491.一种成像装置，所述成像装置包括布置成点阵形式的多个像素单元，所述像素单元分别包括：第一光电转换元件；第二光电转换元件，所述第二光电转换元件与所述第一光电转换元件相邻，并且接收通过与所述第一光电转换元件公共提供的微透镜入射的光；第一转移晶体管，所述第一转移晶体管从所述第一光电转换元件读取电荷；第二转移晶体管，所述第二转移晶体管从所述第二光电转换元件读取电荷；第一读时序信号布线，所述第一读时序信号布线提供所述第一转移晶体管和所述第二转移晶体管公共的第一读时序信号；第一浮置扩散，所述第一浮置扩散存储通过所述第一转移晶体管读取的所述电荷；第二浮置扩散，所述第二浮置扩散存储通过所述第二转移晶体管读取的所述电荷；第一公共浮置扩散布线，所述第一公共浮置扩散布线相对于所述像素单元中的在列方向上相邻的所述像素单元公共提供；第一浮置扩散开关，所述第一浮置扩散开关布置在所述第一公共浮置扩散布线上方并且进行所述像素单元之间是否电耦接的切换；第一公共状态转接开关，所述第一公共状态转接开关切换所述第一浮置扩散和所述第一公共浮置扩散布线之间的电耦接状态；第二公共浮置扩散布线，所述第二公共浮置扩散布线相对于所述像素单元中的在列方向上相邻的所述像素单元公共提供；第二浮置扩散开关，所述第二浮置扩散开关布置在所述第一公共浮置扩散布线上方并且进行所述像素单元之间是否电耦接的切换；第二公共状态转接开关，所述第二公共状态转接开关切换所述第二浮置扩散和所述第二公共浮置扩散布线之间的电耦接状态；第一输出布线，所述第一输出布线输出基于存储在所述第一浮置扩散中的所述电荷而生成的输出信号；以及第二输出布线，所述第二输出布线输出基于存储在所述第二浮置扩散中的所述电荷而生成的输出信号。2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，在所述像素单元中提供的所述微透镜下方提供滤色器，以及其中，所述第一公共浮置扩散布线和所述第二公共浮置扩散布线耦接在互不相同的、并且其中形成在所述微透镜下方的所述滤色器是相同颜色的所述像素单元之间。3.根据权利要求2所述的成像装置，其中，所述滤色器布置在拜耳系统中。4.根据权利要求1所述的成像装置，包括行控制器，所述行控制器控制所述第一浮置扩散开关、所述第二浮置扩散开关、所述第一公共状态转接开关和所述第二公共状态转接开关，其中，所述行控制器根据同时读取所述电荷的所述像素单元的数量来确定连续通过所述第一公共浮置扩散布线和所述第二公共浮置扩散布线导通的所述第一浮置扩散开关和所述第二浮置扩散开关的数量，以及其中，所述行控制器导通同时读取所述电荷的所述像素单元中的每个内的所述第一公共状态转接开关和所述第二公共状态转接开关。5.根据权利要求1所述的成像装置，包括：第一放大器晶体管，所述第一放大器晶体管放大通过所述第一转移晶体管输出的所述电荷而生成的第一电压，并且将所述第一电压输出到所述第一输出布线；以及第二放大器晶体管，所述第二放大器晶体管放大通过所述第二转移晶体管输出的所述电荷而生成的第二电压，并且将所述第二电压输出到所述第二输出布线。6.根据权利要求5所述的成像装置，包括：第三光电转换元件；第四光电转换元件，所述第四光电转换元件与所述第三光电转换元件相邻并且接收通过与所述第三光电转换元件公共提供的微透镜入射的光；第三转移晶体管，所述第三转移晶体管从所述第三光电转换元件读取电荷并且将由所读取的电荷生成的第三电压输出到所述第一放大器晶体管；第四转移晶体管，所述第四转移晶体管从所述第四光电转换元件读取电荷并且将由所读取的电荷生成的第四电压输出到所述第二放大器晶体管；以及第二读时序信号布线，所述第二读时序信号布线对于所述第三转移晶体管和所述第四转移晶体管是共用的，并且提供在与所述第一读时序信号不同的时序成为使能状态的第二读时序信号。7.根据权利要求5所述的成像装置，所述成像装置包括：第五光电转换元件；第六光电转换元件，所述第六光电转换元件与所述第五光电转换元件相邻并且接收通过与所述第五光电转换元件公共提供的微透镜入射的光；第五转移晶体管，所述第五转移晶体管从所述第五光电转换元件读取电荷并且将由所读取的电荷生成的第五电压输出到所述第二放大器晶体管；第六转移晶体管，所述第六转移晶体管从所述第六光电转换元件读取电荷；以及第三读时序信号布线，所述第三读时序信号布线对于所述第五转移晶体管和所述第六转移晶体管是共用的并且提供在与所述第一读时序信号不同的时序成为使能状态的第三读时序信号，其中，通过所述第五转移晶体管输出的所述电荷生成的第五电压被所述第二放大器晶体管放大并且被输出到所述第二输出布线。8.根据权利要求5所述的成像装置，包括：第一选择晶体管，所述第一选择晶体管提供在所述第一放大器晶体管和所述第一输出布线之间；第二选择晶体管，所述第二选择晶体管提供在所述第二放大晶体管和所述第二输出布线之间；以及选择信号布线，所述选择信号布线提供所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管公共的选择信号。9.根据权利要求5所述的成像装置，包括：第一重置晶体管，所述第一重置晶体管具有与所述第一放大器晶体管的栅极电耦接的漏极和被施加重置电压的源极；第二重置晶体管，所述第二重置晶体管具有与所述第二放大器晶体管的栅极电耦接的漏极和被施加所述重置电压的源极；以及重置信号布线，所述重置信号布线提供所述第一重置晶体管和所述第二重置晶体管公共的重置信号。10.一种成像装...

【专利技术属性】
技术研发人员：北森达也，村尾文秀，山崎恭治，
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