專(zhuān)利名稱(chēng)：光電轉(zhuǎn)換裝置、焦點(diǎn)檢測(cè)裝置和圖像拾取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置、焦點(diǎn)檢測(cè)裝置和圖像拾取系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常，在圖像拾取系統(tǒng)中設(shè)置用于檢測(cè)焦點(diǎn)的自動(dòng)聚焦(AF)傳感器。近年來(lái)，AF 傳感器已被期望能夠以更高的速度和更高的精度檢測(cè)焦點(diǎn)。在日本專(zhuān)利特開(kāi)No. 09-200614中公開(kāi)了一種固態(tài)圖像拾取裝置，該固態(tài)圖像拾 取裝置包含被設(shè)置為將從傳感器單元部件(sensor-cell unit)輸出的信號(hào)傳送到存儲(chǔ)器 單元部件(memory-cell unit)的傳送系統(tǒng)。根據(jù)日本專(zhuān)利特開(kāi)No. 09-200614，可以設(shè)置多 個(gè)所述存儲(chǔ)器單元部件。在日本專(zhuān)利特開(kāi)No. 2006-220684中公開(kāi)了一種焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，該焦點(diǎn)檢測(cè)裝置 包含被設(shè)置為存儲(chǔ)與通過(guò)將線傳感器分成至少兩個(gè)區(qū)域而獲得的各區(qū)域?qū)?yīng)的累積信號(hào) 的幀存儲(chǔ)器和被設(shè)置為存儲(chǔ)與線傳感器的全部區(qū)域?qū)?yīng)的累積信號(hào)的幀存儲(chǔ)器。根據(jù)日本 專(zhuān)利特開(kāi)No. 2006-220684,即使在大的散焦量的情況下也能以高速執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)。然而，在日本專(zhuān)利特開(kāi)No. 09-200614和日本專(zhuān)利特開(kāi)No. 2006-220684中的任何 一個(gè)中都沒(méi)有公開(kāi)包含對(duì)于單個(gè)傳感器單元部件設(shè)置的多個(gè)存儲(chǔ)器單元部件的具體電路 配置及其操作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置包括多個(gè)單位像素，每個(gè)所述單 位像素包括傳感器單元部件和多個(gè)存儲(chǔ)器單元部件，所述傳感器單元部件輸出通過(guò)光電轉(zhuǎn) 換而獲得的信號(hào)，其中由于對(duì)傳感器單元部件進(jìn)行初始化而產(chǎn)生的復(fù)位噪聲被一次寫(xiě)入到 對(duì)于所述傳感器單元部件設(shè)置的每一個(gè)存儲(chǔ)器單元部件。根據(jù)參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的相位差A(yù)F光電轉(zhuǎn)換裝置中所設(shè)置 的成像區(qū)域的圖。圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的線傳感器部件的框圖。圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的電路圖。圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的時(shí)序圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的時(shí)序圖。圖6示出根據(jù)第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的示例性布局。圖7示出根據(jù)第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的不同的示例性布局。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置(AF傳感器)的示例性配置 的框圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的圖像拾取系統(tǒng)的示例性配置的框圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例首先，為了描述本發(fā)明的益處，將描述示例性配置。該示例性配置包含在日本專(zhuān)利 特開(kāi)No. 09-200614中公開(kāi)的配置中如對(duì)于日本專(zhuān)利特開(kāi)No. 2006-220684的情況那樣為單 個(gè)傳感器單元部件設(shè)置兩個(gè)存儲(chǔ)器單元部件。根據(jù)日本專(zhuān)利特開(kāi)No. 2006-220684，在執(zhí)行 累積操作之前執(zhí)行將傳感器單元部件的噪聲信號(hào)寫(xiě)入到存儲(chǔ)器單元部件的操作。因此，當(dāng) 在日本專(zhuān)利特開(kāi)No. 09-200614中公開(kāi)的配置中設(shè)置這兩個(gè)存儲(chǔ)器單元部件時(shí)，噪聲信號(hào) 寫(xiě)入操作應(yīng)被執(zhí)行兩次。即，噪聲信號(hào)應(yīng)被寫(xiě)入到傳感器單元部件兩次。因此，在執(zhí)行噪聲 信號(hào)寫(xiě)入操作之后開(kāi)始自動(dòng)增益控制(此后稱(chēng)為AGC)的定時(shí)會(huì)被延遲。根據(jù)上述的示例性配置，在具有高強(qiáng)度的入射光的情況下會(huì)發(fā)生問(wèn)題。具有高強(qiáng) 度的入射光使傳感器單元部件在短的時(shí)間段中達(dá)到信號(hào)飽和電平。因此，當(dāng)AGC開(kāi)始時(shí)間 被延遲時(shí)，信號(hào)會(huì)在AGC開(kāi)始之前達(dá)到飽和電平，并且，AGC不能被適當(dāng)?shù)貓?zhí)行。此后，將具體描述解決上述問(wèn)題的本發(fā)明的實(shí)施例。將參照附圖描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。第一實(shí)施例示出其中設(shè)置光電轉(zhuǎn)換裝置以 執(zhí)行相位差焦點(diǎn)檢測(cè)(自動(dòng)聚焦(AF))的示例性配置。圖1示意性地示出相位差A(yù)F光電轉(zhuǎn)換裝置中所設(shè)置的成像區(qū)域。多個(gè)線傳感器
部件對(duì)LlA和L1B、L2A和L2B.......LNA和LNB被設(shè)置在成像區(qū)域上。線傳感器部件對(duì)用
于測(cè)量在成像區(qū)域的給定區(qū)域中觀察的對(duì)象圖像的散焦量。多個(gè)線傳感器部件對(duì)被布置以 提供多個(gè)測(cè)距點(diǎn)以及增大AF精度。每個(gè)線傳感器部件包括單位像素11A、12A等。圖2是更加詳細(xì)地示出與線傳感器部件L1A、L2A等相關(guān)的部分的框圖。每個(gè)單位 像素包含傳感器單元部件、第一存儲(chǔ)器單元部件和第二存儲(chǔ)器單元部件，并且與共用輸出 線連接。此外，各線傳感器部件的被設(shè)置在彼此等同的位置處的單位像素經(jīng)由共用輸出線 連接到共用的傳送部件。每個(gè)傳送部件與共用的緩沖放大器連接。線傳感器部件L1B、L2B 等中的每一個(gè)的配置與圖2所示的配置相同。圖3示出從圖2所示的配置抽取的線傳感器部件LS1，特別地，示出單位像素IlA 和與其連接的傳送部件。單位像素IlA包含傳感器單元部件100、第一存儲(chǔ)器單元部件101 和第二存儲(chǔ)器單元部件102。在圖3中，用于表示MOS晶體管的控制電極和開(kāi)關(guān)中的每一個(gè) 的標(biāo)記“φΧ”表示從控制部件(未示出)傳輸?shù)男盘?hào)。對(duì)于單位像素11Α，傳感器單元部件100包含作為光電轉(zhuǎn)換部件的光電二極管 (PD) 103、傳感器單元部件寫(xiě)入開(kāi)關(guān)106和金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管Mll和Μ12。PD 103的陽(yáng)極連接到傳感器單元部件寫(xiě)入開(kāi)關(guān)106的一個(gè)端子和MOS晶體管Mll的控制電極， PD 103的陰極連接到電源VDD。當(dāng)MOS晶體管Μ12進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，MOS晶體管Mll和Μ12 以及負(fù)載MOS晶體管Μ13形成增益為-1的反相放大器。傳感器單元部件100將基于通過(guò) 由PD 103執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷的量而產(chǎn)生的累積信號(hào)經(jīng)由反相放大器輸出到共用 輸出線112。即，MOS晶體管Μ12用作用于選擇傳感器單元部件100的選擇開(kāi)關(guān)。傳感器單 元部件寫(xiě)入開(kāi)關(guān)106被設(shè)置以在PD 103的陽(yáng)極和共用輸出線112間的導(dǎo)通狀態(tài)與非導(dǎo)通 狀態(tài)之間進(jìn)行切換。傳感器單元部件寫(xiě)入開(kāi)關(guān)106可包括ρ溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)晶體管、η溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOQ晶體管、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q晶體管等。除了設(shè)置在傳感器單元部件100中的PD 103由存儲(chǔ)器電容104和105中的每一 個(gè)代替之外，存儲(chǔ)器單元部件101和102中的每一個(gè)的配置與傳感器單元部件100的配置 等同。因此，將省略對(duì)存儲(chǔ)器單元部件101和102中的每一個(gè)的描述。在圖3中，在傳感器 單元部件100以及存儲(chǔ)器單元部件101和102之間共享負(fù)載MOS晶體管Μ13。然而，可為每 個(gè)單元部件設(shè)置單個(gè)負(fù)載MOS晶體管。接著，將描述傳送部件113。傳送部件113包括MOS晶體管Μ21、Μ22、Μ23和Μ24、 傳送電容117、反饋開(kāi)關(guān)120和傳送開(kāi)關(guān)121。傳送開(kāi)關(guān)121的一個(gè)端子連接到共用輸出線 112和反饋開(kāi)關(guān)120的一個(gè)端子。傳送開(kāi)關(guān)121的另一個(gè)端子連接到傳送電容117的一個(gè) 端子以及MOS晶體管Μ22的一個(gè)主電極和MOS晶體管Μ24的一個(gè)主電極。MOS晶體管Μ22 的另一個(gè)主電極連接到電源電壓VRS。作為光學(xué)信號(hào)讀取開(kāi)關(guān)的MOS晶體管Μ24的另一個(gè) 主電極連接到緩沖放大器123。傳送電容117的另一個(gè)端子連接到MOS晶體管Μ21的控制 電極和MOS晶體管Μ23的一個(gè)主電極。MOS晶體管Μ21的一個(gè)主電極連接到電源電壓VDD， MOS晶體管Μ21的另一個(gè)主電極連接到恒流源124、節(jié)點(diǎn)Ν6以及反饋開(kāi)關(guān)120的另一個(gè)端 子。傳送部件113通過(guò)執(zhí)行將在之后描述的操作而執(zhí)行從傳感器單元部件100輸出的信號(hào) 與寫(xiě)入到存儲(chǔ)器單元部件101和102中的每一個(gè)中的復(fù)位噪聲和在傳送部件113中產(chǎn)生的 噪聲的和之間的差分處理。此后，將參照?qǐng)D3和圖4描述根據(jù)本實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的操作。圖4示出提 供給圖3所示的開(kāi)關(guān)和/或MOS晶體管的控制電極的信號(hào)。標(biāo)記“/”用于表達(dá)提供給PMOS 晶體管的作為反轉(zhuǎn)信號(hào)的信號(hào)。因此，當(dāng)在圖4中示出的對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)和MOS晶體管的信號(hào) 成為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)和MOS晶體管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。在時(shí)段(1)中，PD 103以及存儲(chǔ)器電容104和105被復(fù)位。然后，由于PD 103的 復(fù)位而在傳感器單元部件100中產(chǎn)生的噪聲Ns被寫(xiě)入到傳送電容117。首先，信號(hào)(pRS、(pFT、(pPSl、(pPS2_l、(pPS2_2*/ (pGR中的每一
個(gè)變?yōu)楦唠娖剑@使得傳感器單元部件寫(xiě)入開(kāi)關(guān)106、存儲(chǔ)器單元部件寫(xiě)入開(kāi)關(guān)107和108、 傳送開(kāi)關(guān)121以及MOS晶體管M22和M23導(dǎo)通。因此，PD 103以及存儲(chǔ)器電容104和105 中的每一個(gè)被復(fù)位為電源電壓VRS，并且，傳送電容117的各端子被復(fù)位為電源電壓VRS和 電源電壓VGS。接著，信號(hào)/(pGR變?yōu)榈碗娖?，這使得傳送電容117的所述另一個(gè)端子進(jìn)入浮置 狀態(tài)(floating state)。當(dāng)在信號(hào)(pPSl、(pPS2_l、(pPS2_2 和(pRS 中的每一個(gè)成為 低電平之后信號(hào)/ (pSLl和/ (pL中的每一個(gè)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，在傳感器單元部件100的復(fù)位 之后產(chǎn)生的傳感器噪聲Ns被寫(xiě)入到傳送電容117中。當(dāng)信號(hào)(pFB在時(shí)段O)中變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，通過(guò)將傳送部件113的噪聲Nt疊加到 在傳送電容117中保持的傳感器噪聲Ns上而獲得的噪聲Ns+Nt通過(guò)包括MOS晶體管M21 和恒流源124的源跟隨器(source follower)而被輸出到共用輸出線112。信號(hào)(pPSl在 時(shí)段O)中暫時(shí)變?yōu)楦唠娖揭允沟迷肼昇s+Nt被寫(xiě)入到傳感器單元部件100中。傳感器單 元部件100的累積操作時(shí)段從信號(hào)(pPSl變?yōu)榈碗娖降臅r(shí)刻開(kāi)始。當(dāng)信號(hào)/
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包含多個(gè)單位像素，每個(gè)所述單位像素包括傳感器單元部件和多個(gè)存儲(chǔ)器單元部件，所述 傳感器單元部件輸出通過(guò)光電轉(zhuǎn)換而獲得的信號(hào)，其中，由于對(duì)傳感器單元部件進(jìn)行初始化而產(chǎn)生的復(fù)位噪聲被一次寫(xiě)入到對(duì)于所述傳 感器單元部件設(shè)置的每一個(gè)存儲(chǔ)器單元部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，還包含傳送部件，所述傳送部件被配置為接 收來(lái)自所述傳感器單元部件或所述存儲(chǔ)器單元部件的信號(hào)以及將信號(hào)傳送給所述傳感器 單元部件或所述存儲(chǔ)器單元部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，在所述傳送部件中產(chǎn)生的噪聲被疊加 在所述復(fù)位噪聲上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述傳送部件執(zhí)行從所述傳感器單元 部件輸出的信號(hào)與所述復(fù)位噪聲和在所述傳送部件中產(chǎn)生的噪聲的和之間的差分處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述傳感器單元部件包括光電轉(zhuǎn)換部 件和放大部件，所述放大部件被配置為放大和輸出在所述光電轉(zhuǎn)換部件中產(chǎn)生的電荷。
6.一種相位差檢測(cè)型焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，所述相位差檢測(cè)型焦點(diǎn)檢測(cè)裝置包括根據(jù)權(quán)利要 求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的相位差檢測(cè)型焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，還包括傳送部件，所述傳送部 件被配置為接收來(lái)自所述傳感器單元部件或所述存儲(chǔ)器單元部件的信號(hào)以及將信號(hào)傳送 給所述傳感器單元部件或所述存儲(chǔ)器單元部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的相位差檢測(cè)型焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，其中，在所述傳送部件中產(chǎn)生 的噪聲被疊加在所述復(fù)位噪聲上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的相位差檢測(cè)型焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，其中，所述傳送部件執(zhí)行從所 述傳感器單元部件輸出的信號(hào)與所述復(fù)位噪聲和在所述傳送部件中產(chǎn)生的噪聲的和之間 的差分處理。
10.一種焦點(diǎn)檢測(cè)裝置，包含 一對(duì)線傳感器部件，其中，各線傳感器部件包括多個(gè)單位像素，所述單位像素包括傳感器單元部件和多個(gè) 存儲(chǔ)器單元部件，所述傳感器單元部件輸出通過(guò)光電轉(zhuǎn)換而獲得的信號(hào)，由于對(duì)所述傳感器單元部件之一進(jìn)行初始化而產(chǎn)生的復(fù)位噪聲被一次寫(xiě)入到對(duì)于所 述傳感器單元部件之一設(shè)置的每一個(gè)存儲(chǔ)器單元部件，所述線傳感器部件還包含傳送部件，所述傳送部件被配置為接收來(lái)自所述傳感器單元 部件或所述存儲(chǔ)器單元部件的信號(hào)以及將信號(hào)傳送給所述傳感器單元部件或所述存儲(chǔ)器 單元部件，其中，所述傳送部件執(zhí)行來(lái)自所述傳感器單元部件的信號(hào)與所述復(fù)位噪聲和在 所述傳送部件中產(chǎn)生的噪聲的和之間的差分處理，所述線傳感器部件被分為多個(gè)區(qū)域，所述焦點(diǎn)檢測(cè)裝置在部分區(qū)域中檢測(cè)散焦量，所 述部分區(qū)域不包括所述線傳感器部件的端部，當(dāng)獲取到指定的對(duì)比度時(shí)，所述焦點(diǎn)檢測(cè)裝置使用各單位像素的存儲(chǔ)器單元部件之一 執(zhí)行所述差分處理，以及所述焦點(diǎn)檢測(cè)裝置從線傳感器部件的更寬的區(qū)域檢測(cè)散焦量，并且通過(guò)與所述存儲(chǔ)器單元部件之一不同的存儲(chǔ)器單元部件執(zhí)行所述差分處理。
11.一種圖像拾取系統(tǒng)，包含根據(jù)權(quán)利要求10所述的焦點(diǎn)檢測(cè)裝置。
12.—種圖像拾取系統(tǒng)，包含根據(jù)權(quán)利要求6所述的相位差檢測(cè)型焦點(diǎn)檢測(cè)裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像拾取系統(tǒng)，還包括傳送部件，所述傳送部件被配置為 接收來(lái)自所述傳感器單元部件或所述存儲(chǔ)器單元部件的信號(hào)以及將信號(hào)傳送給所述傳感 器單元部件或所述存儲(chǔ)器單元部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像拾取系統(tǒng)，其中，在所述傳送部件中產(chǎn)生的噪聲被疊 加在所述復(fù)位噪聲上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像拾取系統(tǒng)，其中，所述傳送部件執(zhí)行從所述傳感器單 元部件輸出的信號(hào)與所述復(fù)位噪聲和在所述傳送部件中產(chǎn)生的噪聲的和之間的差分處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置、焦點(diǎn)檢測(cè)裝置和圖像拾取系統(tǒng)。所述光電轉(zhuǎn)換裝置對(duì)于單個(gè)傳感器單元部件包括至少兩個(gè)存儲(chǔ)器單元部件。由于對(duì)傳感器單元部件進(jìn)行初始化而產(chǎn)生的復(fù)位噪聲被一次寫(xiě)入到各存儲(chǔ)器單元部件。
文檔編號(hào)H04N5/357GK102088576SQ20101057577
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者衣笠友壽 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社