圖像傳感器、圖像捕捉裝置及蜂窩電話的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像傳感器、W及使用該圖像傳感器的圖像捕捉裝置及蜂窩電話。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)上，在作為固態(tài)圖像傳感元件的一種類型的CMOS圖像傳感器中，CMOS邏輯處 理與圖像傳感器處理的融合使得能夠在傳感器芯片上布局復(fù)雜的模擬電路、數(shù)字電路、信 號處理單元等。作為示例，在二維地布置有像素的圖像傳感器芯片中布局的、形成有模擬數(shù) 字（AD)轉(zhuǎn)換器的CMOS圖像傳感器已經(jīng)投入實際的使用。
[0003] 在將AD轉(zhuǎn)換器形成在諸如CMOS圖像傳感器（下文中稱作"CMOS傳感器"）的圖 像傳感器中的情況下，已采用所謂的列AD結(jié)構(gòu)。在列AD結(jié)構(gòu)中，針對按矩陣布置的像素陣 列的各列而設(shè)置AD轉(zhuǎn)換器，從而能夠?qū)⒏鰽D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換率從一個像素的讀出率減小到 一行的讀出率。因此，不僅總體電力消耗會由于AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換率減小而減少，而且作為 結(jié)果還會容易地增大CMOS傳感器的讀出率。
[0004] 作為使用列AD結(jié)構(gòu)的CMOS傳感器的示例，使用斜坡型AD轉(zhuǎn)換器（其使用H角 波）的CMOS傳感器已投入實際的使用。在斜坡型AD轉(zhuǎn)換器中，模擬值輸入到輸入端子中 的一個輸入端子中，并且與計數(shù)器的操作一起增大的參照輸出值施加到其他輸入端子。通 過取在參照輸出值與模擬值相一致時的計數(shù)器值來實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換。
[000引 由于立角波與計數(shù)器相同步地改變電壓，因此在8位AD轉(zhuǎn)換器的情況下，在AD轉(zhuǎn) 換中需要最大28步（即，256步）的處理。在使用該樣的斜坡型AD轉(zhuǎn)換器的CMOS傳感器 中，如果施加到輸入端子的模擬信號大，則步驟的數(shù)量變大，AD轉(zhuǎn)換處理速度下降。如果試 圖加快AD轉(zhuǎn)換處理的速度，則在施加到輸入端子的模擬信號小的情況下，AD轉(zhuǎn)換的位精度 下降。
[0006] 考慮到W上情況，日本特開第2005-333316號公報提出了取決于是設(shè)定了對增加 位的數(shù)量賦予優(yōu)先權(quán)的操作模式還是設(shè)定了對增加處理速度賦予優(yōu)先權(quán)的操作模式而在 AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造之間進行切換，由此實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換中位的數(shù)量的增加W及處理速度的增加。
[0007] 然而，在日本特開第2005-333316號公報中所公開的技術(shù)中，不能同時增加AD轉(zhuǎn) 換器中位的數(shù)量及處理速度。此外，由于根據(jù)操作模式來改變要使用的AD轉(zhuǎn)換器，因此AD 轉(zhuǎn)換的精度可能取決于像素信號的電平而波動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明是考慮到W上情形而作出的，能夠在不壓迫在具有列AD結(jié)構(gòu)的圖像傳感 器中布置各電路的面積的情況下高速地獲得高質(zhì)量圖像。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種圖像傳感器，該圖像傳感器包括：多個像素；第一參考信 號生成器，其被構(gòu)造成輸出信號電平隨時間而改變的第一參考信號；第二參考信號生成器， 其被構(gòu)造成輸出信號電平隨時間改變的第二參考信號，所述第二參考信號的所述信號電平 的改變的速率大于所述第一參考信號的所述信號電平的改變的速率；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其 被構(gòu)造成使用根據(jù)從所述多個像素中的各像素輸出的像素信號的幅度而選擇的所述第一 參考信號或所述第二參考信號來對所述像素信號進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，其中，所述多個像素 及所述第一參考信號生成器布置在第一芯片中，所述第二參考信號生成器布置在第二芯片 中。
[0010] 此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種包括如上限定的圖像傳感器的圖像捕捉裝置。
[0011] 此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種包括如上限定的圖像傳感器的蜂窩電話。
[0012] 通過W下（參照附圖）對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其他特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0013] 并入說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖例示了本發(fā)明的實施例，并且與文 字說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0014] 圖1是例示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的圖像傳感器的整體構(gòu)造的圖；
[0015] 圖2是像素的電路圖；
[0016] 圖3是針對圖像傳感器的各列而設(shè)置的讀出電路的電路圖；
[0017] 圖4A至圖4C是例示根據(jù)第一實施例的圖像傳感器的芯片構(gòu)造的圖；
[001引圖5是根據(jù)第一實施例的圖像傳感器的AD轉(zhuǎn)換器的電路圖；
[0019] 圖6是根據(jù)變型例的圖像傳感器的AD轉(zhuǎn)換器的電路圖；
[0020] 圖7是根據(jù)變型例的圖像傳感器的AD轉(zhuǎn)換器的電路圖；
[002。 圖8是根據(jù)變型例的圖像傳感器的AD轉(zhuǎn)換器的電路圖擬及
[0022] 圖9是示出根據(jù)第二實施例的蜂窩電話的示意性布置的框圖。
【具體實施方式】
[0023] 將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實施例。
[0024] <第一實施例〉
[00巧]圖1是例示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的在諸如數(shù)字靜止照相機及數(shù)字視頻照相機 的圖像捕捉裝置中使用的圖像傳感器的整體視圖的圖。在像素區(qū)100中，按矩陣布置有多 個像素P。在圖1中，利用Pll至pkn來標(biāo)示像素，利用1至n來指示行號，利用1至k來指 示列號。
[0026] 參照圖2來解釋像素P的構(gòu)造。光電二極管（PD) 201將入射光光電地轉(zhuǎn)換成電荷， 并且積聚與入射光的量相對應(yīng)的所生成的電荷。通過將信號0化控制到高電平來打開傳送 口 202從而將積聚在PD201中的電荷傳送到浮動傳播（floatingdifTusion，抑）部203。 抑部203連接到放大器204的柵極。放大器204將從PD201傳送來的電荷轉(zhuǎn)換成與電荷 的量相對應(yīng)的電壓。然后，將用于控制像素選擇開關(guān)206的信號0sel轉(zhuǎn)成高電平，由此經(jīng) 放大器204轉(zhuǎn)換成電壓的像素信號作為像素P的輸出voutl而輸出。
[0027] 此外，通過將信號0res控制到高電平，復(fù)位開關(guān)205被打開，由此能夠?qū)⒁植?03 復(fù)位。此外，通過將信號0權(quán)及0res同時地控制到高電平，傳送口202及復(fù)位開關(guān)205被 同時地打開，從而能夠經(jīng)由抑部203而將PD201復(fù)位。
[002引再次參照圖1，垂直掃描電路101經(jīng)由水平信號線而將驅(qū)動信號 0res、0化、0sel等提供給各像素的復(fù)位開關(guān)205、傳送口 202、像素選擇開關(guān)206。在 圖1中，布置在同一行中的像素連接到同一水平信號線，并且輸出到第1行至第n行中的各 行的水平信號線的信號示出為信號0res_l至0res_n、0化_1至餅x_n、及0sel_l至 05；el_n。
[0029] 在垂直掃描電路101的控制下W行為單位讀出來自各像素P的輸出voutl，并且經(jīng) 由垂直輸出線（列輸出線）102而將其輸出到針對各列而設(shè)置的列讀出電路103。
[0030] 該里，參照圖3來解釋列讀出電路103的構(gòu)造。針對各列而布置垂直輸出線102， 并且輸出來自連接到垂直輸出線102的像素P的輸出voutl。電流源104連接到垂直輸出 線102,并且連接到垂直輸出線102的像素P的電流源104及放大器204組成源極跟隨電 路。
[0031] 經(jīng)由謝位電容301而將輸出到垂直輸出線102的像素信號輸入到運算放大器303 的反相輸入端子。對運算放大器303的非反相輸入端子施加參考電壓化ef。開關(guān)304用于 將反饋電容器302短路，并且受信號0cfs控制。
[0032]S信號傳送開關(guān)305用于將從像素P讀出的像素信號S傳送到S信號電容器307。 在信號0tS被轉(zhuǎn)成高電平時，由運算放大器303放大的像素信號S經(jīng)由S信號傳送開關(guān)305 而存儲在S信號電容器307中