[发明专利]固态成像元件、电子设备和图像传感器的驱动方法

说明书

本发明公开了一种成像元件，包括其中光传感像素分组成包括多个像素的像素单位的像素区域，每个列包括来自至少两个像素单位的像素。所述像素单位的每个经由对应读出线与构造成对向其输出的像素信号进行模拟数字转换的对应读出单元连接。在列方向上延伸的扫描单元被构造成通过向与行连接的扫描线施加行扫描脉冲来选择用于读出的像素。没有在行方向上延伸的用于向与列连接的线施加能够进行读出的扫描脉冲的扫描单元。由所述行扫描脉冲中的一个选择的用于读出的那些像素独立于向与列连接的线施加的任意起动脉冲被读出。

本申请是申请日为2014年2月21日、发明名称为“固态成像元件和成像装置”的申请号为201480005997.8专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求于2013年2月21日提交的日本在先专利申请JP 2013-032089的权益，其全部内容以引用的方式并入本文

技术领域

本公开涉及一种固态成像元件和成像装置，具体涉及一种当在由多个像素形成的各像素块中设置模拟数字(AD)转换单元时优选的固态成像元件。

背景技术

作为安装在数位相机或数码摄像机上的固态成像元件，CMOS图像传感器(以下，缩写为CIS)是已知的。另外，将CIS用于传感用的成像装置中，并且在这种用途的情况下，特别需要操作的快速性。

为了使CIS的操作高速化，其中将AD转换单元(以下，缩写为ADC) 设置到一个或者较少数量的像素上并且多个ADC并行操作的方法是已知的。

在这种方法中，当将ADC设置在像素的同一基板内时会牺牲像素的光学特性。

因此，为了不牺牲像素的光学特性，提出了一种其中像素和ADC设置在不同的基板上并且两个基板使用Cu-Cu接合通过贴合而连接的构成。另外，由于一个ADC的大小通常相当于多个像素的大小，所以在不同的基板上的多个像素相应地与一个ADC连接(例如，参照PTL 1)。

图1是其中像素和ADC设置在不同的基板上的CIS的概念图。即， CIS 10由上基板11和下基板12构成，并且上基板11和下基板12使用 Cu-Cu接合等贴合并在对应部分彼此连接。

图2A和图2B示意性地示出了CIS 10的上基板11和下基板12的各个电路构成。

如图2A所示，配置成矩阵的多个像素21、垂直扫描单元23和水平扫描单元24设置在基板11上。多个像素21的各个根据后述的ADC 31 被分成4*4像素的一个像素块22。像素21利用光电转换处理产生与入射光对应的电荷，蓄积该电荷，并且在基于来自垂直扫描单元23和水平扫描单元24的控制的扫描时机将与蓄积的电荷对应的像素信号传递到下基板12的ADC 31。

如图2B所示，下基板12设置有分别对应上基板11的像素块22的多个ADC 31、数字信号处理单元32、时机生成单元33和DAC 34。各个ADC 31将从属于对应像素块22的多个像素21顺次传递的模拟像素信号转换成数字信号。

例如，在上基板11的左上边的像素块22与在下基板12的左上边的 ADC 31a对应。另外，类似地，在上基板11的右上边的像素块22与在下基板12的右上边的ADC 31e对应。即，在上基板11上的像素块22 和在下基板12上的ADC 31的各自占用面积及其形状设定为彼此匹配。

图3示出了ADC 31的构成例。ADC 31包括比较单元41和锁存单元42。比较单元41将从对应像素块22的各像素21顺次传递的模拟像素信号与从DAC 34输入的Ramp信号进行比较，并且将其比较结果输出到锁存单元42。基于比较单元41的比较结果，当Ramp信号横切像素信号时，锁存单元42保持输入的代码值。将在锁存单元42中保持的代码值作为数字像素信号在数字信号处理单元32中读出。