攝像元件和電子設備制造技術

本發明專利技術提供了一種攝像元件，包括：像素陣列部，所述像素陣列部包括以矩陣模式呈二維狀布置的像素單元，各個所述像素單元都包括光電轉換器；以及多條列信號線，所述多條列信號線對應于第一列的所述像素單元而被設置著。所述攝像元件還包括被所述多條列信號線共用的模數轉換器。本發明專利技術還提供了一種電子設備，其包括：光學系統，所述光學系統包括至少一個鏡頭；以及上述攝像元件，該攝像元件被配置成接收通過所述光學系統的光。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及攝像元件、攝像方法和電子設備，并且特別地，涉及能夠使用低電力消耗實現速度提高的攝像元件、攝像方法和電子設備。相關申請的交叉參考本申請要求2014年6月2日提交的日本在先專利申請JP2014-114143、2014年11月12日提交的日本在先專利申請JP2014-230001、2014年11月12日提交的日本在先專利申請JP2014-230002以及2014年11月12日提交的日本在先專利申請JP2014-230000的優先權權益，因此將這些日本在先專利申請的全部內容以引用的方式全體并入本文中。
技術介紹
在現有技術中，諸如數碼照相機或數碼攝影機等具有攝像功能的電子設備使用諸如電荷耦合器件(CCD：chargecoupleddevice)圖像傳感器或互補金屬氧化物半導體(CMOS：complementarymetaloxidesemiconductor)圖像傳感器等固體攝像元件。所述固體攝像元件包括如下像素：在所述像素中，用于執行光電轉換的光電二極管(PD：photodiode)和多個晶體管被組合起來，并且基于從以平面的方式設置著的多個像素輸出的圖像信號來形成圖像。此外，例如，從各像素輸出的圖像信號利用被設置于每個像素列中的多個模數(AD：analogtodigital)轉換器而被從模擬信號并行地轉換成數字信號。對于這種固體攝像元件，本申請人曾提出了一種能夠通過在AD轉換器中以遞減計數模式和遞增計數模式執行計數處理來提高AD轉換處理速度的固體攝像元件(例如，參考PTL1)。此外，本申請人曾提出了一種能夠通過對復位電平的像素信號和信號電平的像素信號重復多次地執行AD轉換來降低噪聲的固體攝像元件(例如，參考PTL2)。引用文獻列表專利文獻[PTL1]日本專利申請特開第2005-303648號[PTL2]日本專利申請特開第2009-296423號
技術實現思路
要解決的技術問題然而，在現有技術中，必須從固體攝像元件中高速讀取像素信號。此外，近年來，用于諸如所謂的智能手機或可佩戴裝置等小型終端的應用已經變得普及，且因此需要降低固體攝像元件的電力消耗。例如，在現有技術中，速度提高是通過增加上述的列并行式AD轉換器的數量而實現的。但是，在這樣做時，電力消耗就與列并行式AD轉換器的數量成比例地增加，因此難以提高電力效率(即，速度/電力)。即，電力消耗隨著速度提高而增加，并且速度根據低電力消耗而減小。期望的是，能夠在消耗低電力的同時提高速度。解決問題所采取的技術方案根據本專利技術第一實施方式的攝像元件包括：像素陣列，所述像素陣列包括以矩陣模式呈二維狀布置的多個像素；多條列信號線，所述多條列信號線對應于第一列的所述像素而被設置著，其中所述多條列信號線中的至少一條列信號線被連接至所述第一列中的兩個以上所述像素；以及模數轉換器，所述模數轉換器被所述多條列信號線共用。根據本專利技術第二實施方式的電子設備包括光學系統和攝像元件，所述光學系統包括至少一個鏡頭，所述攝像元件被配置成接收通過所述光學系統的光。這里，所述攝像元件包括：像素陣列，所述像素陣列包括以矩陣模式呈二維狀布置的多個像素；多條列信號線，所述多條列信號線對應于第一列的所述像素而被設置著，其中所述多條列信號線中的至少一條列信號線被連接至所述第一列中的兩個以上所述像素；以及模數轉換器，所述模數轉換器被所述多條列信號線共用。根據本專利技術第三實施方式的比較器包括：第一差分對部，它被連接至攝像元件的第一條列信號線；以及第二差分對部，它被連接至所述攝像元件的第二條列信號線。這里，所述第一條列信號線和所述第二條列信號線用于像素陣列中的像素陣列單元的同一列。本專利技術的有益效果根據本專利技術的實施方式，能夠使用低電力消耗實現速度提高。附圖說明圖1是圖示了根據應用本專利技術的攝像元件第一實施例的構造示例的框圖。圖2是圖示了像素和列處理部的構造示例的框圖。圖3是用來解釋本專利技術攝像元件的AD轉換的操作的時序圖。圖4是用來解釋現有技術的攝像元件的AD轉換的操作的時序圖。圖5是用來解釋采用采樣和保持技術的現有技術的攝像元件的AD轉換的操作的時序圖。圖6是圖示了根據本專利技術攝像元件第二實施例的構造示例的一部分的框圖。圖7是圖示了根據本專利技術攝像元件第三實施例的構造示例的一部分的框圖。圖8是圖示了由本專利技術攝像元件執行的CDS處理的順序的圖。圖9是圖示了由本專利技術攝像元件執行的CDS處理的順序的圖。圖10是圖示了根據本專利技術攝像元件第四實施例的構造示例的一部分的框圖。圖11是圖示了本專利技術攝像元件的布線布局的第一構造示例的圖。圖12是圖示了與圖11中的XII-XII截面對應的部分的圖。圖13示圖示了與圖11中的XIII-XIII截面對應的部分的圖。圖14是圖示了本專利技術攝像元件的布線布局的第二構造示例的圖。圖15是圖示了與圖14中的XV-XV截面對應的部分的圖。圖16是圖示了與圖14中的XVI-XVI截面對應的部分的圖。圖17是圖示了本專利技術比較器的電路構造的圖。圖18是用來解釋本專利技術比較器的驅動的時序圖。圖19是圖示了本專利技術比較器的電路構造的第一變形例的圖。圖20是圖示了本專利技術比較器的電路構造的第二變形例的圖。圖21是圖示了本專利技術比較器的電路構造的第三變形例的圖。圖22是圖示了本專利技術比較器的電路構造的第四變形例的圖。圖23是用來解釋本專利技術攝像元件的驅動的時序圖。圖24是圖示了圖23的時序圖的像素布置的圖。圖25是用來解釋傳輸信號的偽讀取控制的時序圖。圖26是用來解釋復位信號的偽讀取控制的時序圖。圖27是圖示了像素區和垂直驅動電路的一部分的構造示例的圖。圖28是用來解釋現有技術的負電位的系統分離的圖。圖29是用來解釋本專利技術攝像元件的負電位的系統分離的圖。圖30是圖示了應用本專利技術的攝像裝置的一個實施例的構造示例的框圖。圖31是圖示了使用圖像傳感器的應用示例的圖。具體實施方式在下文中，將參照附圖詳細地說明應用本專利技術的具體實施例。圖1是圖示了根據應用本專利技術的攝像元件第一實施例的構造示例的框圖。如圖1所示，攝像元件11被配置成包括像素區12、垂直驅動電路13、列信號處理電路14、水平驅動電路15、輸出電路16、斜坡信號生成電路17和控制電路18。像素區12是用來接收由光學系統(未圖示)收集的光的受光面。在像素區12中以矩陣的方式設置有多個像素21，各個像素21經由水平信號線22而被連接至各行中的垂直驅動電路13并且經由垂直信號線23而被連接至各列中的列信號處理電路14。所述多個像素21分別輸出具有與受光量對應的電平的像素信號，并且在像素區12上成像的被攝對象的圖像是由這些像素信號構建的。垂直驅動電路13針對被設置于像素區12中的所述多個像素21的各行而把用來驅動(即，傳輸、選擇或復位等)各個像素21的驅動信號經由水平信號線22按順序地提供給像素21。列信號處理電路14針對從所述多個像素21經由垂直信號線23輸出的像素信號執行相關雙采樣(CDS：correlateddoublesampling)處理，并且因此執行像素信號的AD轉換且消除復位噪聲。例如，列信號處理電路14被配置成包括與像素21的列數對應的多個列處理部41(參照稍后說明的圖2)，并且能夠針對像素21的各列并行地執行CDS處理。水平驅動電路15將驅動信號提供給本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種攝像元件，其包括：像素陣列，所述像素陣列包括以矩陣模式呈二維狀布置的多個像素；多條列信號線，所述多條列信號線對應于第一列的所述像素而被設置著，其中所述多條列信號線中的至少一條列信號線被連接至所述第一列中的兩個以上像素；以及模數轉換器，所述模數轉換器被所述多條列信號線共用。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.02 JP 2014-114143;2014.11.12 JP 2014-230001.一種攝像元件，其包括：像素陣列，所述像素陣列包括以矩陣模式呈二維狀布置的多個像素；多條列信號線，所述多條列信號線對應于第一列的所述像素而被設置著，其中所述多條列信號線中的至少一條列信號線被連接至所述第一列中的兩個以上像素；以及模數轉換器，所述模數轉換器被所述多條列信號線共用。2.根據權利要求1所述的攝像元件，其中，對應于所述第一列而被設置著的所述多條列信號線是彼此并行的。3.根據權利要求1所述的攝像元件，其還包括：所述多條列信號線中的第一條列信號線；和所述多條列信號線中的第二條列信號線，其中，偶數行中的所述像素共用所述第一條列信號線，并且奇數行中的所述像素共用所述第二條列信號線。4.根據權利要求1所述的攝像元件，其中，所述多條列信號線中的一條以上列信號線被選擇性地接合至同一個比較器。5.根據權利要求4所述的攝像元件，其還包括：對應于所述多條列信號線中的各條列信號線而設置的開關，其中，各個所述開關被接合至所述比較器的第一端子。6.根據權利要求5所述的攝像元件，其還包括：斜坡信號生成電路，所述斜坡信號生成電路被連接至所述比較器的第二端子；以及計數部，所述計數部被連接至所述比較器的輸出端子，其中，所述計數部被接合至數據輸出信號線。7.根據權利要求4所述的攝像元件，其中所述比較器包括：第一差分對部，所述第一差分對部被連接至所述多條列信號線中的第一條列信號線；以及第二差分對部，所述第二差分對部被連接至所述多條列信號線中的第二條列信號線。8.根據權利要求7所述的攝像元件，其中，所述第一差分對部和所述第二差分對部被連接至從斜坡信號生成電路提供的斜坡信號節點。9.根據權利要求8所述的攝像元件，其中，當所述第一差分對部活動時，所述第二差分對部是不活動的，并且當所述第一差分對部不活動時，所述第二差分對部是活動的。10.根據權利要求9所述的攝像元件，其中，偶數行中的所述像素共用所述第一條列信號線，并且奇數行中的所述像素共用所述第二條列信號線。11.根據權利要求7所述的攝像元件，其中，來自所述第一差分對部和所述第二差分對部中的至少一者的輸出被提供給第一放...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丹羽篤親，植野洋介，手島嗣紋，穴井大二郎，古澤良信，吉田武一心，內村貴弘，平田英治，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發明
國別省市：日本;JP