拍摄单元、拍摄装置及拍摄控制程序制造方法及图纸

本发明专利技术涉及拍摄单元、拍摄装置及拍摄控制程序。若入射光强且电荷多的情况下相应地降低放大率，则从入射光弱的区域读出的信号变弱。相反，若在入射光弱的区域相应地提高放大率，则从入射光强的区域读出的信号会饱和。由此，拍摄单元的动态范围被限定于狭小的范围。因此，提供一种拍摄单元，具有：拍摄部，包括含有一个以上像素的第一组、和含有一个以上与构成第一组的像素不同的像素的第二组；控制部，在使第一组执行一次电荷蓄积期间，使第二组执行与第一组不同次数的电荷蓄积并输出各自的像素信号。

Shooting unit, shooting device and shooting control program

【技术实现步骤摘要】
拍摄单元、拍摄装置及拍摄控制程序本申请是国际申请号为PCT/JP2013/002148、国际申请日为2013年3月28日、国家申请号为201380018222.X、专利技术名称为“拍摄单元、拍摄装置及拍摄控制程序”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及拍摄单元、拍摄装置及拍摄控制程序。
技术介绍
已知有：按汇集了多个像素的单元单位通过微型凸块将背面照射型拍摄芯片和信号处理芯片连接而成的拍摄单元。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本特开2006-49361号公报若在入射光强且电荷多的情况下相应地降低放大率，则从入射光弱的区域读出的信号变弱。相反，若在入射光弱的区域相应地提高放大率，则从入射光强的区域读出的信号会饱和。由此，拍摄单元的动态范围被限定于狭小的范围。
技术实现思路
本专利技术的第一方式的拍摄单元具有：拍摄部，包括含有一个以上像素的第一组、和含有一个以上与构成第一组的像素不同的像素的第二组；控制部，在使第一组执行一次电荷蓄积的期间，使第二组执行与第一组不同次数的电荷蓄积并输出各自的像素信号。本专利技术的第二方式的拍摄装置具有上述拍摄单元。本专利技术的第三方式的拍摄控制程序使计算机执行如下步骤：第一开始步骤，使包含一个以上像素的第一组开始电荷蓄积；第二开始步骤，使包含一个以上与构成第一组的像素不同的像素的第二组开始电荷蓄积；第二输出步骤，在第一组完成电荷蓄积之前，使第二组的电荷蓄积结束并输出像素信号；和第一输出步骤，反复进行多次第二开始步骤和第二输出步骤之后，使第一组的电荷蓄积结束并输出像素信号。本专利技术的第四方式的拍摄装置具有：拍摄部，包括含有一个以上像素的第一组、和含有一个以上与构成第一组的像素不同的像素的第二组；控制部，在使第一组执行多次电荷蓄积的期间，使第二组执行多次电荷蓄积并输出各自的像素信号；和运算部，使从第一组输出的像素信号的处理和从第二组输出的像素信号的处理不同地进行运算。此外，上述专利技术概要并未列举本专利技术所需的全部特征。另外，这些特征组的子组合也包含于本专利技术。附图说明图1是本实施方式的背面照射型的MOS型拍摄元件的剖视图。图2是用于说明拍摄芯片的像素排列和单位组的图。图3是与拍摄芯片的单位组对应的电路图。图4是表示拍摄元件的功能性结构的框图。图5是表示本实施方式的拍摄装置的结构的框图。图6是用于说明场景的例子和区域分割的图。图7是用于说明按所分割的区域进行的电荷蓄积控制的图。图8是表示累加次数和动态范围的关系的图。图9是表示摄影动作的处理的流程图。图10是表示作为信号处理芯片的一例的具体结构的框图。图11是用于说明从拍摄芯片向信号处理芯片传输的像素信号流的说明图。具体实施方式以下，通过本专利技术的实施方式说明本专利技术，但以下的实施方式并非对权利要求书的技术方案加以限定。另外，并非实施方式中说明的特征的全部组合都是专利技术的解决手段所必需的。图1是本实施方式的背面照射型的拍摄元件100的剖视图。拍摄元件100具有：输出与入射光对应的像素信号的拍摄芯片113；处理像素信号的信号处理芯片111；存储像素信号的存储器芯片112。这些拍摄芯片113、信号处理芯片111及存储器芯片112被层叠，并通过Cu等具有导电性的凸块109而被相互电连接。此外，如图所示，入射光主要朝向空心箭头所示的Z轴正方向入射。在本实施方式中，在拍摄芯片113中，将入射光所入射这一侧的面称为背面。另外，如坐标轴所示，将与Z轴正交的纸面左方向作为X轴正方向，将与Z轴及X轴正交的纸面近前侧方向作为Y轴正方向。在以下的几个附图中，以图1的坐标轴为基准，为明确各个图的方向而显示坐标轴。拍摄芯片113的一例是背面照射型的MOS图像传感器。PD层106被配置在布线层108的背面侧。PD层106具有二维地配置的多个PD(光电二极管)104及与PD104对应地设置的晶体管105。在PD层106中的入射光的入射侧，隔着钝化膜103而设置有彩色滤光片102。彩色滤光片102具有使相互不同的波长区域透射的多个种类，与PD104的每一个对应地具有特定的排列。关于彩色滤光片102的排列在后面说明。彩色滤光片102、PD104及晶体管105的组形成一个像素。在彩色滤光片102中的入射光的入射侧，与各个像素对应地设置有微透镜101。微透镜101朝向对应的PD104聚集入射光。布线层108具有将来自PD层106的像素信号向信号处理芯片111传输的布线107。布线107可以是多层的，另外，也可以设置无源元件及有源元件。在布线层108的表面上配置有多个凸块109。该多个凸块109与设置在信号处理芯片111的相对面上的多个凸块109对准位置，通过对拍摄芯片113和信号处理芯片111加压等，将已对准位置的凸块109彼此接合而电连接。同样地，在信号处理芯片111及存储器芯片112的彼此相对面上配置有多个凸块109。这些凸块109相互对准位置，通过对信号处理芯片111和存储器芯片112加压等，将已对准位置的凸块109彼此接合而电连接。此外，在凸块109间的接合中，不限于通过固相扩散实现的Cu凸块接合，也可以采用通过焊锡熔融实现的微型凸块结合。另外，凸块109相对于例如后述的一个像素组设置一个即可。因此，凸块109的大小可以比PD104的节距大。另外，也可以在排列有像素的像素区域以外的周边区域中，并列地设置比与像素区域对应的凸块109大的凸块。信号处理芯片111具有将分别设置在表背面上的电路相互连接的TSV(硅贯通电极)110。TSV110优选设置在周边区域。另外，TSV110也可以设置在拍摄芯片113的周边区域、存储器芯片112上。图2是用于说明拍摄芯片113的像素排列和单位组131的图。尤其，示出了从背面侧观察拍摄芯片113的情况。在像素区域中，2000万个以上的像素以矩阵状排列。在本实施方式中，相邻的4像素×4像素的16像素形成一个组。图的网格线表示相邻的像素被编组而形成单位组131的概念。如像素区域的局部放大图所示，单位组131内含上下左右4个由绿色像素Gb、Gr、蓝色像素B以及红色像素R这4像素构成的所谓拜耳排列。绿色像素是具有作为彩色滤光片102的绿色滤光片的像素，接受入射光中的绿色波段的光。同样地，蓝色像素是具有作为彩色滤光片102的蓝色滤光片的像素，接受蓝色波段的光，红色像素是具有作为彩色滤光片102的红色滤光片的像素，接受红色波段的光。图3是与拍摄芯片113的单位组131对应的电路图。在图中，代表性地由虚线围成的矩形表示与1像素对应的电路。此外，以下说明的各晶体管的至少一部分与图1的晶体管105对应。如上所述，单位组131由16像素形成。与各个像素对应的16个PD104分别与传输晶体管302连接，在各传输晶体管302的各栅极上连接有供给传输脉冲的TX布线307。在本实施方式中，TX布线307相对于16个传输晶体管302共用地连接。各传输晶体管302的漏极与对应的各复位晶体管303的源极连接，并且，传输晶体管302的漏极和复位晶体管303的源极间的所谓的浮动扩散区FD与放大晶体管304的栅极连接。复位晶体管303的漏极与供给电源电压的Vdd布线310连接，复位晶体管303的栅极与供给复位脉冲的复位布线306连接。在本实施方式中，复位布线306相对于16本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拍摄元件，其特征在于，具有：多个第一像素，所述多个第一像素具有将光转换为电荷的第一光电转换部，所述第一光电转换部分别配置在光入射的第一区域；多个第二像素，所述多个第二像素具有将光转换为电荷的第二光电转换部，所述第二光电转换部分别配置在第二区域，所述第二区域是光入射的区域、且配置在从所述第一区域向行方向侧的位置；第一控制线，所述第一控制线连接于所述多个第一像素，输出用于控制所述第一像素的第一控制信号；和与所述第一控制线不同的第二控制线，所述第二控制线连接于所述多个第二像素，输出用于控制所述第二像素的第二控制信号。

【技术特征摘要】
2012.03.30 JP 2012-082312;2012.06.05 JP 2012-128091.一种拍摄元件，其特征在于，具有：多个第一像素，所述多个第一像素具有将光转换为电荷的第一光电转换部，所述第一光电转换部分别配置在光入射的第一区域；多个第二像素，所述多个第二像素具有将光转换为电荷的第二光电转换部，所述第二光电转换部分别配置在第二区域，所述第二区域是光入射的区域、且配置在从所述第一区域向行方向侧的位置；第一控制线，所述第一控制线连接于所述多个第一像素，输出用于控制所述第一像素的第一控制信号；和与所述第一控制线不同的第二控制线，所述第二控制线连接于所述多个第二像素，输出用于控制所述第二像素的第二控制信号。2.如权利要求1所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一像素具有第一电路部，所述第一电路部连接于所述第一控制线，且由所述第一控制信号控制，所述第二像素具有第二电路部，所述第二电路部连接于所述第二控制线，且由所述第二控制信号控制。3.如权利要求2所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一电路部具有第一传输部，所述第一传输部连接于所述第一控制线，用于从所述第一光电转换部传输电荷，所述第二电路部具有第二传输部，所述第二传输部连接于所述第二控制线，用于从所述第二光电转换部传输电荷。4.如权利要求3所述的拍摄元件，其特征在于，所述第二控制信号以与所述第一控制信号向所述第一控制线输出的定时不同的定时向所述第二控制线输出。5.如权利要求4所述的拍摄元件，其特征在于，包括：第三控制线，所述第三控制线连接于所述多个第一像素，输出用于控制所述第一像素的第三控制信号；和与所述第三控制线不同的第四控制线，所述第四控制线连接于所述多个第二像素，输出用于控制所述第二像素的第四控制信号，所述第一电路部具有第一复位部，所述第一复位部连接于所述第三控制线，用于将被传输来自所述第一光电转换部的电荷的第一浮动扩散区的电位复位，所述第二电路部具有第二复位部，所述第二复位部连接于所述第四控制线，用于将被传输来自所述第二光电转换部的电荷的第二浮动扩散区的电位复位。6.如权利要求5所述的拍摄元件，其特征在于，所述第四控制信号以与所述第三控制信号向所述第三控制线输出的定时不同的定时向所述第四控制线输出。7.如权利要求2所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一电路部具有第一复位部，所述第一复位部连接于所述第一控制线，用于将被传输来自所述第一光电转换部的电荷的第一浮动扩散区的电位复位，所述第二电路部具有第二复位部，所述第二复位部连接于所述第二控制线，用于将被传输来自所述第二光电转换部的电荷的第二浮动扩散区的电位复位。8.如权利要求7所述的拍摄元件，其特征在于，所述第二控制信号以与所述第一控制信号向所述第一控制线输出的定时不同的定时向所述第二控制线输出。9.如权利要求1所述的拍摄元件，其特征在于，包括：第一输出线，所述第一输出线连接于所述第一像素，输出由所述第一光电转换部的电荷生成的第一信号；与所述第一输出线不同的第二输出线，所述第二输出线连接于所述第二像素，输出由所述第二光电转换部的电荷生成的第二信号。10.如权利要求9所述的拍摄元件，其特征在于，包括：连接于所述第一输出线、并向所述第一输出线供给电流的第一电流源电路；连接于所述第二输出线、并向所述第二输出线供给电流的第二电流源电路。11.如权利要求9所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一输出线连接于所述多个第一像素，所述第二输出线连接于所述多个第二像素。12.如权利要求9所述的拍摄元件，其特征在于，包括对所述第一信号和所述第二信号进行信号处理的信号处理部。13.如权利要求12所述的拍摄元件，其特征在于，所述信号处理部具有将所述第一信号和所述第二信号放大的放大部。14.如权利要求12所述的拍摄元件，其特征在于，所述信号处理部具有为了将所述第一信号和所述第二信号转换为数字信号而使用的转换部。15.如权利要求14所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部配置于第一半导体芯片，所述转换部配置于与所述第一半导体芯片不同的第二半导体芯片。16.如权利要求15所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一半导体芯片层叠于所述第二半导体芯片。17.如权利要求14所述的拍摄元件，其特征在于，包括存储部，其存储使用所述转换部转换为数字信号的所述第一信号和使用所述转换部转换为数字信号的所述第二信号。18.如权利要求17所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部配置于第一半导体芯片，所述转换部配置于与所述第一半导体芯片不同的第二半导体芯片，所述存储部配置于与所述第一半导体芯片及所述第二半导体芯片不同的第三半导体芯片。19.如权利要求18所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一半导体芯片层叠于所述第三半导体芯片。20.如权利要求9所述的拍摄元件，其特征在于，包括：对所述第一信号进行信号处理的第一信号处理电路；和对所述第二信号进行信号处理的第二信号处理电路。21.如权利要求20所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一信号处理电路具有将所述第一信号放大的第一放大电路，所述第二信号处理电路具有将所述第二信号放大的第二放大电路。22.如权利要求20所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一信号处理电路具有为了将所述第一信号转换为数字信号而使用的第一转换电路，所述第二信号处理电路具有为了将所述第二信号转换为数字信号而使用的第二转换电路。23.如权利要求22所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部配置于第一半导体芯片，所述第一转换电路和所述第二转换电路配置于与所述第一半导体芯片不同的第二半导体芯片。24.如权利要求23所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一半导体芯片层叠于所述第二半导体芯片。25.如权利要求22所述的拍摄元件，其特征在于，包括：存储使用所述第一转换电路转换为数字信号的所述第一信号的第一存储电路；和存储使用所述第二转换电路转换为数字信号的所述第二信号的第二存储电路。26.如权利要求25所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一光电转换部和所述第二光电转换部配置于第一半导体芯片，所述第一转换电路和所述第二转换电路配置于与所述第一半导体芯片不同的第二半导体芯片，所述第一存储电路和所述第二存储电路配置于与所述第一半导体芯片及所述第二半导体芯片不同的第三半导体芯片。27.如权利要求26所述的拍摄元件，其特征在于，所述第一半导体芯片层叠于所述第三半导体芯片。28.一种电子设备，其特征在于，具有权利要求1～27中任一项所述的拍摄元件。29.一种电子设备，其特征在于，包括：权利要求1～27中任一项所述的拍摄元件；以及显示部，其显示由所述拍摄元件拍摄到的被拍摄体的图像。30.一种电子设备，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：纲井史郎，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：日本,JP