CN103533257B - 固体摄像装置、电子装置和像素读取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固体摄像装置、电子装置和像素读取方法。所述固体摄像装置包括：多个线阵传感器，所述线阵传感器包括排列成线的多个像素，各所述像素包括放大器，所述放大器放大与光电变换器中积累的电荷相对应的信号；以及信号线，各所述信号线分别用于读取所述线阵传感器的各所述像素的信号。所述多个线阵传感器分离地布置，且所述信号线沿着布置有包括所述线阵传感器的电路块的区域聚集并布线。所述电子装置包括所述固体摄像装置。所述方法包括：对与开关被导通处的信号线相对应的线阵传感器的各像素的信号并行地进行A/D转换。根据本发明，能够提供AF传感器中的更合适的线阵传感器。
Description
技术领域
本发明涉及固体摄像装置、电子装置和像素读取方法，且更具体地涉及能够提供AF传感器中的合适的线阵传感器(line sensor)的固体摄像装置、电子装置和像素读取方法。
背景技术
近年来，数码单反相机已经使用了应用三角测量原理的相差检测系统(phasedifference detection system)，以实现自动调整焦距的自动对焦(automatic focus，AF)功能。
相差检测系统是如下这样的系统：该系统通过使用透镜分离器(lens separator)将入射至摄像透镜的光分离成两个光束来获取两幅被拍摄对象图像，且该系统通过计算焦距相对于这两幅图像之间的间隔的偏离量来控制对摄像透镜的驱动以使其对焦。
在使用这样的相差检测系统来提供AF功能的摄像装置中，已经使用了被配置为具有根据焦点分离地布置的多个线阵传感器的AF传感器，在所述线阵传感器中，用于进行光电转换的像素排列成线形。
例如，已经提出了用于AF的固体摄像装置作为AF传感器，以通过布置与彼此相邻的两个线阵传感器相对应的两个输出电路来提高读取速度(例如，日本专利文献JP2006-285013A)。
顺便一提的是，在构成相关技术中的AF传感器的线阵传感器中使用了CCD(ChargeCoupled Device，电荷耦合器件)。该CCD通过电荷传输功能将在单元像素中由入射光产生的信号电荷传输至输出电路，而不放大该信号电荷。
在输出电路中，使用了被称作FD(Floating Diffusion，浮动扩散部)放大器的放大器。通常，在每个线阵传感器中都安装有FD放大器，并且由CCD传输来的信号电荷(像素信号)按次序被放大和输出。
于是，即使对在采用CCD的AF传感器中成对地使用的两个线阵传感器同时进行信号读取，也由于在以模拟方式执行的信号的保持、传输和放大等处理中出现的扰乱等而会导致信号的质量劣化。也就是说，在采用CCD的AF传感器中，难以保持抗噪性(noiseimmunity)并且难以保持成对的线阵传感器中的像素信号的一致性(同时性)。
此外，在采用CCD的AF传感器中按次序传输和放大像素信号时，处理速度是由CCD的传输速度和FD放大器的频率响应来决定的，且此处理速度不容易提高。
于是，这些因素导致了采用CCD的AF传感器中的AF操作的精度的降低，且对于高速移动的被拍摄对象来说，这些因素还导致了AF功能的追踪性(tracking)的降低。
发明内容
本发明是鉴于以上情形而提出的，并能够提供AF传感器中的更合适的线阵传感器。
根据本发明的实施例，提供了一种固体摄像装置，其包括：多个线阵传感器，所述线阵传感器包括排列成线的多个像素，各所述像素包括放大器，所述放大器放大与光电变换器中积累的电荷相对应的信号；以及信号线，各所述信号线用于读取所述线阵传感器的各所述像素的信号。所述多个线阵传感器分离地布置，且所述信号线沿着布置有包括所述线阵传感器的电路块的区域聚集并布线。
被聚集并布线的所述信号线之间的距离可以窄于所述线阵传感器中排列的所述像素之间的距离。
所述固体摄像装置还可以包括：并行式A/D转换器，其能够对所述多个线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。所述信号线可以将所述多个线阵传感器的各所述像素连接至所述A/D转换器。
所述A/D转换器可以对所有的所述线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。
所述多个线阵传感器可以分别被选择地操作；对于所述多个线阵传感器中的各所述像素，所述信号线通过共用所述A/D转换器侧的配线将所述多个线阵传感器的各对应像素连接至所述A/D转换器，且所述A/D转换器可以对被选择的所述线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。
在位于没有与其它所述线阵传感器的所述像素共用的配线部分上的所述信号线中，为各所述线阵传感器设置有用于控制各所述像素与所述A/D转换器之间的连接和断开的开关，且所述A/D转换器对与所述开关被导通处的所述信号线相对应的所述线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。
所述固体摄像装置还可以包括：线阵存储器，其保持由所述A/D转换器输出的数字信号。
所述固体摄像装置还可以包括：信号处理电路，其向由所述A/D转换器输出的数字信号施加规定的信号处理。
以靠近聚集并布线有所述信号线的区域的方式额外地布线有屏蔽线，所述屏蔽线连接至电源电位或接地电位。
在所述多个线阵传感器中的至少一些线阵传感器并行地且彼此相邻地布置的情况下，分别读取所述多个线阵传感器中的一个线阵传感器的各所述像素的信号的所述信号线可以被布线为延伸横跨其它线阵传感器。
在所述多个线阵传感器中，一个所述线阵传感器和另一个所述线阵传感器可以成对地布置，且所述成对的线阵传感器可以被布置为使得在所述成对的线阵传感器中的每一者中排列的像素列在规定的方向上排列成线。
所述线阵传感器是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
根据本发明的实施例，提供了一种电子装置，其包括固体摄像装置，所述固体摄像装置包括：多个线阵传感器，所述线阵传感器包括排列成线的多个像素，各所述像素包括放大器，所述放大器放大与光电变换器中积累的电荷相对应的信号；以及信号线，各所述信号线用于读取所述线阵传感器的各所述像素的信号。所述多个线阵传感器分离地布置，且所述信号线沿着布置有包括所述线阵传感器的电路块的区域聚集并布线。
根据本发明的实施例，提供了一种由固体摄像装置进行的对像素的读取方法，所述固体摄像装置包括：多个线阵传感器，所述线阵传感器包括排列成线的多个像素，各所述像素包括放大器，所述放大器放大与光电变换器中积累的电荷相对应的信号；信号线，各所述信号线用于读取所述线阵传感器的各所述像素的信号；并行式A/D转换器，其能够对所述多个线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换；以及开关，其设置在所述信号线的所述线阵传感器侧，所述开关针对各所述线阵传感器控制各所述像素与所述A/D转换器之间的连接和断开。所述多个线阵传感器分离地布置，并且所述信号线沿着布置有包括所述线阵传感器的电路块的区域聚集并布线，且对于所述多个线阵传感器中的各所述像素，所述信号线通过共用所述A/D转换器侧的配线将所述多个线阵传感器的各对应像素连接至所述A/D转换器。所述方法包括：对与所述开关被导通处的所述信号线相对应的所述线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。
根据本发明的实施例，所述多个线阵传感器分离地布置，且所述信号线沿着布置有包括所述线阵传感器的电路块的区域聚集并布线。
根据本发明的实施例，能够提供AF传感器中的更合适的线阵传感器。
附图说明
图1示出了相关技术的AF传感器的构造示例；
图2示出了适用于本发明的固体摄像装置的第一实施例的构造示例；
图3是示出了单元像素的构造的示意图；
图4示出了单元像素的具体构造示例；
图5示出了适用于本发明的固体摄像装置的第二实施例的构造示例；
图6示出了适用于本发明的固体摄像装置的第三实施例的构造示例；
图7示出了适用于本发明的固体摄像装置的第四实施例的构造示例；
图8描述了线阵传感器的读取的示例；
图9描述了线阵传感器的读取的另一示例；
图10示出了适用于本发明的固体摄像装置的第五实施例的构造示例；
图11示出了开关的构造示例；
图12描述了线阵传感器的读取的示例；
图13示出了适用于本发明的固体摄像装置的第六实施例的构造示例；
图14示出了适用于本发明的固体摄像装置的第七实施例的构造示例；
图15是示出了适用于本发明的电子装置的实施例的构造示例的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细说明本发明的优选实施例。注意，在说明书和附图中，使用相同的附图标记表示具有实质上相同的功能和结构的构成元件，且省略了这些构成元件的重复说明。
在说明本发明的实施例之前，首先将说明相关技术的构造。
相关技术的AF传感器的构造示例
图1示出了相关技术的采用CCD的AF(自动对焦)传感器的构造示例。
图1的AF传感器包括4个线阵传感器11、输出切换开关12和输出电路13。
在图1的AF传感器中，形成在水平方向上的两个线阵传感器11成对地布置，且形成在垂直方向上的两个线阵传感器11成对地布置。
在每个线阵传感器11中，包括光电二极管(其是光电变换器)的单元像素21布置成线(线形)，且每个单元像素21将入射光转换成信号电荷并将该信号电荷输出至CCD移位寄存器22。CCD移位寄存器22将从每个单元像素21输出的信号电荷按顺序传输至FD(放大扩散部)放大器23。FD放大器23安装在每个线阵传感器11中，且顺次放大从CCD移位寄存器22传输来的信号电荷(像素信号)并将放大后的信号电荷输出至输出切换开关12。
输出切换开关12以规定的次序选择来自每个线阵传感器11的输出，并将这些输出提供到输出电路13。
输出电路13被配置为至少包括CDS(Correlated Double Sampling，相关双采样)电路，并进行相关双采样。以此方式，去除了各单元像素21的输出中所包含的噪声成分。
虽然在AF传感器中成对的线阵传感器之间的像素信号的同时性是重要的，但当在图1所示的构造中读取来自成对的两个线阵传感器11的像素信号时，由于CCD移位寄存器22进行传输的期间内的干扰而叠加的噪声成分在成对的线阵传感器11二者之间是不同的，所以不能通过CDS电路去除噪声成分。也就是说，在图1的AF传感器中，无法维持成对的线阵传感器之间的像素信号的同时性。
另一方面，日本专利文献JP2006-285013A公开了如下方案：布置与彼此相邻的两个线阵传感器相对应的两个输出电路，并且并行地从两个线阵传感器读取像素信号。以此方式，虽然已做出尝试来增加AF的速度，但由于通过由CCD构成的垂直移位寄存器顺次对来自线阵传感器的像素信号进行传输，所以CCD的传输速度和输出电路的操作速度决定了AF的处理速度，且因此妨碍了AF的处理速度的进一步增加。
此外，由于在此操作中可能需要超过10V的电源电压，且由于可能需要用于多个周边电路的多个电源，所以采用CCD的AF传感器的耗电将增加。另外，当制造过程需要专门的处理且当需要操作多个彼此组合的周边电路时，采用CCD的AF传感器将变成非常复杂的系统。
以此方式，在相关技术的AF传感器中，在确保实现线阵传感器的像素信号的抗噪性和同时性以及实现读取速度的提升方面存在问题。问题的起因包括如下两个因素：
1、不能够同时读取线阵传感器内的所有像素的像素信号。
2、在模拟信号按原样具有低抗噪性的情况下进行信号读取。
因此，在下文中将说明如下AF传感器的构造，该AF传感器消除了上述两因素的起因，且确保了线阵传感器的像素信号的抗噪性和同时性，并且实现了读取速度的提高。
适用于本发明的固体摄像装置的第一实施例
图2示出了适用于本发明的固体摄像装置的第一实施例的构造示例。
图2的固体摄像装置31包括5个线阵传感器41且包括像素驱动部42、像素信号线43、列ADC(模拟数字转换器)44和线阵存储器45。
各线阵传感器41分离地布置，即，遵照一定的规则分散并布置在固体摄像装置31所包含的芯片上，并且各线阵传感器41包括相同数量的单元像素51。规定数量的单元像素51在线阵传感器41中排列成线。线阵传感器41被配置成CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器。
这里，将参照图3和图4说明单元像素51的构造。图3是示出了单元像素51的构造的示意图，且图4示出了单元像素51的构造示例。
首先，如图3所示，单元像素51至少包括光电变换器61、放大器65和开关66。在单元像素51中，光电变换器61根据入射光的量积累信号电荷，且放大器65放大与该信号电荷相对应的像素信号。开关66根据来自像素驱动部42的驱动信号输出放大后的像素信号。
图4所示的单元像素51包括光电二极管(PD)61、传输门62、浮动扩散部(FD)63、复位晶体管64、放大晶体管65和选择晶体管66。注意，图4中的光电二极管61、放大晶体管65和选择晶体管66分别对应于图3中的光电变换器61、放大器65和开关66。
光电二极管61的阳极接地，且光电二极管61的阴极连接到传输门62的源极。传输门62的漏极连接到复位晶体管64的漏极和放大晶体管65的栅极这两者，且该连接点构成了FD63。
复位晶体管64的源极连接到规定的电源，且放大晶体管65的源极也连接到该规定的电源。放大晶体管65的漏极连接到选择晶体管66的源极，且选择晶体管66的漏极连接到像素信号线43。
传输门62的栅极、复位晶体管64的栅极以及选择晶体管66的栅极分别经由未图示的控制线连接到像素驱动部42，且分别被提供有作为驱动信号的脉冲。
光电二极管61进行入射光的光电转换，生成且积累与该光的量相对应的电荷。
传输门62根据从像素驱动部42提供的驱动信号TRG来开启/关闭从光电二极管61到FD63的电荷传输。例如，当提供H(高)电平驱动信号TRG时，传输门62将光电二极管61中积累的电荷传输到FD63，且当提供L(低)电平驱动信号TRG时，传输门62停止电荷的传输。注意，在传输门62停止向FD63的电荷传输时，由光电二极管61执行光电转换所产生的电荷积累在光电二极管61中。
FD63对经由传输门62从光电二极管61传输来的电荷进行积累，并将该电荷转换成电压。注意，FD63充当电荷保持部，其保持在曝光期间积累在光电二极管61中的电荷。
复位晶体管64根据从像素驱动部42提供的驱动信号RST来开启/关闭FD63中所积累的电荷的放电。例如，当提供H电平驱动信号RST时，复位晶体管64将FD63钳制为电源电压，并对FD63中所积累的电荷进行放电(复位)。此外，当提供L电平驱动信号RST时，复位晶体管64使FD63电浮动。
放大晶体管65放大与FD63中所积累的电荷相对应的电压。被放大晶体管65放大的电压(电压信号)经由选择晶体管66被输出至像素信号线43。
选择晶体管66根据从像素驱动部42提供的驱动信号SEL来开启/关闭从放大晶体管65到像素信号线43的电压信号的输出。例如，当提供H电平驱动信号SEL时，选择晶体管66将电压信号输出至像素信号线43，且当提供L电平驱动信号SEL时，选择晶体管66停止电压信号的输出。
以此方式，根据像素驱动部42所提供的驱动信号TRG、驱动信号RST和驱动信号SEL来驱动单元像素51。
注意，单元像素51不限于图3所示的构造，且可以是其它构造。
此外，在下文中将单元像素51简称为像素51。
再次回到图2的说明，像素驱动部42通过向线阵传感器41的每个像素提供驱动信号来驱动像素51。
像素信号线43是用于读取各线阵传感器41的各像素51的信号的信号线，且将各像素51连接至列ADC44。
如图2所示，像素信号线43沿着布置有包括线阵传感器41的电路块(即线阵传感器41、列ADC44和线阵存储器45)的区域聚集并布线。被聚集并布线的像素信号线43之间的距离(间隔)窄于线阵传感器41中排列的像素51之间的距离。
列ADC44是并行式列AD转换器，其针对各线阵传感器41的每个像素51的信号进行并行的CDS处理和AD转换，并将像素信号作为数字信号输出(提供)至线阵存储器45。
线阵存储器45保持从列ADC44提供的数字信号，并根据需要任意地输出所保持的数字信号。
根据上述构造，由于在线阵传感器中使用了在各像素中均包括放大器的CMOS图像传感器，且在列ADC中并行地对这些像素输出进行AD转换，所以能够同时读取线阵传感器内的所有像素的像素信号，并且以具有高抗噪性的数字信号来进行信号读取。以此方式，能够提供AF传感器中的更合适的固体摄像装置，其能够消除阻碍确保线阵传感器的像素信号的抗噪性和同时性的因素，并且能够消除阻碍读取速度提高的因素。
注意，在图2的构造中，与线阵传感器41的各像素51相对应的像素信号线43根据线阵传感器41中的像素51的数量以及芯片上的线阵传感器41的数量而增加。此外，由于线阵传感器41分离地布置在芯片上，所以对于布置有其它电路块(列ADC44、线阵存储器45等)的部分存在有明显的限制。
于是，由于与各像素51相对应的像素信号线43沿着布置有线阵传感器41和其它电路块的区域聚集并布置，所以在确保了布置有诸如列ADC44和线阵存储器45等电路块的区域的同时，能够将所有的像素51连接到列ADC44并能够尝试减小芯片尺寸。
此外，虽然对于相关技术的采用CCD的AF传感器来说用于这些操作的高电源电压可能是必需的，但是根据图2的构造，由于使用了CMOS，所以能够使用低电源电压进行操作，所以能够减少耗电量。
另外，根据图2的构造，由于能够对所有线阵传感器41进行并行读取，所以AF传感器能够针对更大量的焦点进行高精度对焦。
顺便一提的是，如图2所示，在像素信号线43以非常窄的距离进行布线的情况下，随着毗邻距离变长，像素信号由于像素信号线43之间的寄生电容而更容易受到串扰的影响。此外，在像素信号线43在芯片上的广泛范围内进行布线的情况下，能够想到列ADC44和其它电路块的信号线将会是并行的或彼此交叉的。
在这种情况下，在布线布局中，连接至电源电位或接地电位的屏蔽线可以靠近像素信号线43进行布线，具体地在像素信号线43之间进行布线，或者可被布线至位于布置有像素信号线43的布线层的上方或下方的布线层。以此方式，能够使由于像素信号线43之间的寄生电容引起的对像素信号的串扰影响最小化。
注意，由于将屏蔽线布线成靠近像素信号43，因而可能在各像素信号43和屏蔽线之间出现寄生电容。另一方面，可以调整像素信号线43与屏蔽线之间的距离以及安装在每个像素51中的放大器的驱动能力，使得在考虑了像素信号线43的布置距离或像素信号线43可能必需的稳定化时间(稳定时间，settling time)的情况下，让寄生电容变成适当的电容值。
适用于本发明的固体摄像装置的第二实施例
图5示出了适用于本发明的固体摄像装置的第二实施例的构造示例。
图5的固体摄像装置31A包括6个线阵传感器41且包括像素驱动部42、像素信号线43、列ADC44和线阵存储器45。注意，在图5中，与图2中的部件具有相同功能的部件使用了相同的附图标记，且任意地省略了对这些部件的说明。
在图5的固体摄像装置31A中，两个线阵传感器41并行布置且彼此相邻。另外，在图5的固体摄像装置31A中，用于对并行布置且彼此相邻的两个线阵传感器41中的一个线阵传感器41(最远离列ADC44的那个线阵传感器41)的每个像素51的信号进行读取的像素信号线43被布线为延伸跨过另一个线阵传感器41(最靠近列ADC44的那个线阵传感器41)。
根据上述构造，即使在线阵传感器41并行布置且彼此相邻的情况下，也能够获得与图2的固体摄像装置31的功能和效果相类似的功能和效果，且能够尝试减少芯片尺寸而不增大布线区域。
适用于本发明的固体摄像装置的第三实施例
图6示出了适用于本发明的固体摄像装置的第三实施例的构造示例。
图6的固体摄像装置31B包括8个线阵传感器41-1～41-8、像素驱动部42-1～42-3、像素信号线43-1和43-2、列ADC44-1和44-2以及线阵存储器45-1和45-2。注意，在图6中，与图2中的部件具有相同功能的部件使用了相同的附图标记，且任意地省略了这些部件的说明。此外，在图6中，出于方便的目的，每个部件的附图标记使用了后缀数字，并通过任意使用后缀数字来予以说明。
在图6的固体摄像装置31B中，线阵传感器41-1、41-3、41-5和41-7分别与线阵传感器41-2、41-4、41-6和41-8相对地(成对地)布置。成对的线阵传感器41分离且对称地布置，具体地以像素驱动部42为中心而布置着，使得像素51的像素列在水平或垂直方向上布置成线。
这里，如果将成对的线阵传感器41中的一方(线阵传感器41-1、41-3、41-5和41-7)称为主线阵传感器41，且将另一方(线阵传感器41-2、41-4、41-6和41-8)称为副线阵传感器41，则经由像素信号线43-1将主线阵传感器41的每个像素51的信号输出到列ADC44-1，且经由像素信号线43-2将副线阵传感器41的每个像素51的信号输出到列ADC44-2。
此外，从列ADC44-1输出的数字信号被提供到线阵存储器45-1，且从列ADC44-2输出的数字信号被提供到线阵存储器45-2。
在图6的固体摄像装置31B中，像素信号线43(43-1和43-2)也沿着布置有包括线阵传感器41的电路块(即线阵传感器41、列ADC44和线阵存储器45)的区域聚集并布线。被聚集并布线的像素信号线43之间的距离(间隔)窄于线阵传感器41中排列的像素51之间的距离(间隔)。
注意，在图6的固体摄像装置31B中，列ADC44-1和44-2能够通过来自控制部(未图示)的时序控制信号同时进行操作。以此方式，能够在确保同时性的同时对所有线阵传感器41的每个像素51的信号进行并行转换。
在上述构造中，也能够获得与图2的固体摄像装置31的功能和效果相类似的功能和效果。
适用于本发明的固体摄像装置的第四实施例
图7示出了适用于本发明的固体摄像装置的第四实施例的构造示例。
图7的固体摄像装置31C包括16个线阵传感器41-1A、41-1B、...、41-8A和41-8B；像素驱动部42-1～42-3；像素信号线43-1和43-2；列ADC44-1和44-2以及线阵存储器45-1和45-2。注意，在图7中，与图6中的部件具有相同功能的部件使用了相同的附图标记，且任意地省略了对这些部件的说明。
在图7的固体摄像装置31C中，线阵传感器41-1A、41-1B、41-3A、41-3B、41-5A、41-5B、41-7A和41-7B分别与线阵传感器41-2A、41-2B、41-4A、41-4B、41-6A、41-6B、41-8A和41-8B相对地(成对地)布置。成对的线阵传感器41分离地且对称地布置，具体地以像素驱动部42为中心而布置着，使得像素51的像素列在水平或垂直方向上排列成线。
此外，在图7的固体摄像装置31C中，将局部地且彼此相邻地布置的一组线阵传感器称为线阵传感器组。具体地，将线阵传感器41-1A和41-1B称为线阵传感器组71，且将线阵传感器41-2A和41-2B称为线阵传感器组72。将其它线阵传感器41称为相似的线阵传感器组。
这里，一样地，如果将一组成对的线阵传感器41(线阵传感器41-1A、41-1B、41-3A、41-3B、41-5A、41-5B、41-7A和41-7B)称为主线阵传感器41，且将另一组(线阵传感器41-2A、41-2B、41-4A、41-4B、41-6A、41-6B、41-8A和41-8B)称为副线阵传感器41，则经由像素信号线43-1将主线阵传感器41的每个像素51的信号输出到列ADC44-1，且经由像素信号线43-2将副线阵传感器41的每个像素51的信号输出到列ADC44-2。
注意，在图7的固体摄像装置31C中，用于对构成线阵传感器组的两个线阵传感器41中的一个线阵传感器41(最远离列ADC44的那个线阵传感器41)的每个像素51的信号进行读取的像素信号线43也被布线为延伸跨过另一个线阵传感器41(最靠近列ADC44的那个线阵传感器41)。
此外，从列ADC44-1输出的数字信号被提供到线阵存储器45-1，且从列ADC44-2输出的数字信号被提供到线阵存储器45-2。
另外，在图7的固体摄像装置31C中，选择地操作成对的主线阵传感器41和副线阵传感器41。换句话说，在图7的固体摄像装置31C中，仅选择八对线阵传感器41中的一对线阵传感器41来输出像素信号。
此外，在图7的固体摄像装置31C中，像素信号线43(43-1和43-2)沿着布置有包括线阵传感器41的电路块的区域聚集和布置，并通过共用列ADC44-1和44-2侧的配线将主线阵传感器41和副线阵传感器41分别连接至列ADC44-1和44-2。
因此，列ADC44-1和44-2可以对所选的主线阵传感器41和副线阵传感器41中各者的每个像素51并行地进行AD转换，即，仅对一个线阵传感器41所包括的多个像素的信号进行AD转换。以此方式，由于显著地减少了列ADC44的列数，所以能够减少列ADC44的尺寸。
图8示出了图7的固体摄像装置31C中的线阵传感器41的读取的示例。
图8示出了如下示例：其中，以成对的线阵传感器组71和72、成对的线阵传感器组73和74、成对的线阵传感器组75和76以及成对的线阵传感器组77和78的次序选择线阵传感器41，并进行读取(AD转换)。注意，所选择的一对线阵传感器41是各线阵传感器组中的一对。此外，这里，将所有线阵传感器41的积累时间设定为相同。
在图8的示例中，由于列ADC44通过流水线处理(pipeline process)进行AD转换，所以根据AD转换所需要的时间按顺序开始每个线阵传感器组中的线阵传感器41的积累。
在所有的线阵传感器41的积累时间相同的情况下，能够通过图8所示的操作顺序来进行最短时间的读取。
此外，在线阵传感器41的积累时间被设定为不同时间的情况下，可以如图9所示通过改变该次序和时序来进行读取，使得AD转换的时序不重叠。
注意，在图7的固体摄像装置31C中，根据像素驱动部42所提供的驱动信号SEL来控制对于成对的线阵传感器41的选择。
另外，在图7的固体摄像装置31C中，选择哪一对线阵传感器组，或者通过布置线阵传感器组来选择哪一对，是根据在屏幕内的哪个区域处如何进行对焦来确定的。
根据上述构造，能够通过共用像素信号线43的配线的一部分来尝试减少芯片尺寸，由此能够减少配线区域。
另外，在图7的构造中，由于对所选的成对线阵传感器41的每个像素51按顺序并彼此并行地读取，而不是彼此并行地读取所有的线阵传感器41的每个像素51，所以能够将列ADC44-1和44-2的列数分别减少至一个线阵传感器41所包括的像素的数量。以此方式，能够尝试进一步减少芯片尺寸，并也能够降低耗电量，由此减小了列ADC44的尺寸。
注意，在图7的构造中，在顺序进行所选的成对线阵传感器41的读取时，由于列ADC44所进行的读取(AD转换)所需的时间每次为几微秒至十几微秒，所以不会显著影响同时性和高速性能。
此外，由于所选的成对线阵传感器41的读取是顺序进行的，所以能够针对各个读取对来改变AD转换的增益。以此方式，例如，能够通过提高用于芯片外围附近(此处，在光学方面，入射光的量为低)的线阵传感器的增益来改善灵敏度。
注意，在图7的固体摄像装置31C中，虽然将线阵传感器组配置成具有两个线阵传感器，但可将它们配置成具有三个以上的线阵传感器。
此外，在图7的固体摄像装置31C中，虽然各线阵传感器41被布置为线阵传感器组，但可以将线阵传感器41布置为单个单元。
顺便提及的是，在图7的固体摄像装置31C中，在线阵传感器的数量增加的情况下，且在将线阵传感器布置在相互分离的位置处的情况下，像素信号线43的寄生电容和寄生电阻增加，并且像素信号线43所传输的像素信号的稳定化(稳定)需要一定时间。为了改善这种稳定，需要增大电流，于是增加了耗电量。
于是，在下文中将说明一种根据上述稳定来控制耗电量的增加的构造。
适用于本发明的固体摄像装置的第五实施例
图10示出了适用于本发明的固体摄像装置的第五实施例的构造示例。
除了包括与图7的固体摄像装置31C的构造相类似的构造之外，图10的固体摄像装置31D还包括开关SW_1、SW_2、SW_5、SW_6、SW_7和SW_8。注意，在下文中，在不对开关SW_1、SW_2、SW_5、SW_6、SW_7和SW_8中的每个开关进行区分的情况下，可将它们简称为开关SW。
开关SW_1安装在用于将线阵传感器组71(线阵传感器41-1A和41-1B)的各像素51连接至列ADC44-1的像素信号线43-1的配线中的没有与其它线阵传感器组的像素共用的配线部分中。开关SW_1开启/关闭线阵传感器组71的各像素51与列ADC44-1之间的连接。
此外，开关SW_2安装在将线阵传感器组72(线阵传感器41-2A和41-2B)的各像素51连接至列ADC44-2的像素信号线43-2的配线中的没有与其它线阵传感器组的像素共用的配线部分中。开关SW_2开启/关闭线阵传感器组72的各像素51与列ADC44-2之间的连接。
类似地，分别为线阵传感器组75、线阵传感器组76、线阵传感器组77和线阵传感器组78安装了开关SW_5、开关SW_6、开关SW_7和开关SW_8。注意，没有为线阵传感器组73和74安装开关SW。
图11示出了开关SW的构造示例。
开关SW被构造为具有晶体管81和82以及非(NOT)门83。当向非门83输入来自控制部(未图示)的控制信号(变成H电平)时，晶体管81和81作为开关进行操作，并在p-q之间进行传导。
注意，开关SW的构造不限于图11所示的构造，且可以是另一构造。
图12示出了图10的固体摄像装置31D中的线阵传感器41的读取示例。
这里，以与图8的操作顺序类似的操作顺序进行读取(AD转换)。
在图12的示例中，由于开关SW_1和SW_2的控制信号变成H信号，因而开关SW_1和SW_2导通，且通过列ADC44-1和44-2进行成对的线阵传感器组71和72的读取(AD转换)。
此外，由于开关SW_5和SW_6的控制信号变成H信号，因而开关SW_5和SW_6导通，且通过列ADC44-1和44-2进行成对的线阵传感器组75和76的读取(AD转换)。
另外，由于开关SW_7和SW_8的控制信号变成H信号，因而开关SW_7和SW_8导通，且通过列ADC44-1和44-2进行成对的线阵传感器组77和78的读取(AD转换)。
此外，虽然没有为线阵传感器组73和74安装开关SW，但通过针对成对的线阵传感器组73和74的各像素51提供来自像素驱动部42的驱动信号SEL，由列ADC44-1和44-2进行成对的线阵传感器组73和74的读取(AD转换)。
注意，在图10的固体摄像装置31D中，可通过分别为线阵传感器组73和74安装开关SW_3和SW_4来进行成对的线阵传感器组73和74的读取(AD转换)。
根据上述构造，只有被进行读取的线阵传感器41与列ADC44电连接，而其它线阵传感器41与列ADC44是电断开的。以此方式，像素信号线43的寄生电容和寄生电阻的影响变得微不足道地小，结果就能够对用于改善像素信号线中的稳定的耗电量增加进行控制。
适用于本发明的固体摄像装置的第六实施例
图13示出了适用于本发明的固体摄像装置的第六实施例的构造示例。
除了包括与图6的固体摄像装置31B的构造相类似的构造之外，图13的固体摄像装置31E还在图6的固体摄像装置31B的芯片上的空白区域中包括数字存储器以及信号处理电路91-1和91-2。
数字存储器以及信号处理电路91-1和91-2保留各线阵传感器41的输出数据(像素信号)的一部分或全部，这些输出数据是作为数字输出信号从线阵存储器45-1和45-2提供的。此外，数字存储器以及信号处理电路91-1和91-2以规定的时序向所保留的各线阵传感器41的输出信号施加规定的信号处理。
在相关技术的采用CCD的AF传感器中，由于全部以模拟的方式进行读取处理，所以通过安装在组件上的微控制器等来进行所读取信号的AD转换且施加规定的信号处理。于是，该组件上的表面贴装元件增多，且控制顺序的设计变得复杂。
另一方面，根据上述构造，由于数字存储器以及信号处理电路91-1和91-2能够与线阵传感器41等集成在同一芯片上，所以能够提供非常简单的系统。
此外，由于能够通过数字存储器以及信号处理电路91-1和91-2以规定的时序向各线阵传感器41的输出数据施加规定的信号处理，所以能够任意地读取各线阵传感器41的输出数据而没有时间限制，从而能够以一个芯片实现诸如AF中的峰值检测等操作处理。
适用于本发明的固体摄像装置的第七实施例
图14示出了适用于本发明的固体摄像装置的第七实施例的构造示例。
除了包括与图10的固体摄像装置31D的构造类似的构造之外，图14的固体摄像装置31F还在图10的固体摄像装置31D的芯片上的空白区域中包括数字存储器以及信号处理电路91-1和91-2。
在上述构造中，由于数字存储器以及信号处理电路91-1和91-2能够与线阵传感器41等集成在同一芯片上，所以也能够提供非常简单的系统。
注意，在如上所述的适用于本发明的固体摄像装置的各实施例中，屏蔽配线当然能够靠近像素信号线43进行布线，且当然能够使用单个线阵传感器单元来替换包括线阵传感器组的构造中的线阵传感器组。
此外，在图6的固体摄像装置31B、图7的固体摄像装置31C等中，虽然布置是按照分离的线阵传感器41的布置而被进行的(例如像素51的像素列在水平方向或垂直方向上排列成线)，但不限于此，且可进行如下布置：例如像素列在对角方向上排列成线，等等。
适用于本发明的电子装置的实施例
本发明实施例的固体摄像装置能够被应用于在摄像部(光电转换部)中使用了固体摄像装置的普通电子装置，例如：诸如数码相机或摄像机等摄像装置、具有摄像功能的便携终端装置、或在摄像读取部中使用了固体摄像装置的复印机等。该固体摄像装置可具有被形成为一个芯片的构造，或者可以具有如下的模块形状的构造：该模块形状的构造具有摄像功能，且该构造中摄像部与信号处理部或光学系统组合且封装在一起的。
图15是示出了作为适用于本发明的电子装置的摄像装置的实施例的构造示例的框图。
图15的摄像装置200包括构成透镜组等(诸如摄像镜头)的光学部201、对被拍摄对象进行成像的固体摄像传感器202、作为相机信号处理电路的DSP(数字信号处理)电路203以及成对地布置有多个上述线阵传感器41的固体摄像传感器204。此外，摄像装置200还包括帧存储器205、显示部206、记录部207、操作部208以及电源部209。DSP电路203、固体摄像传感器204、帧存储器205、显示部206、记录部207、操作部208和电源部209通过总线210相互连接。
光学部201通过获取来自被拍摄对象的入射光(图像光)在固体摄像传感器202的成像面上形成图像，并经由分离器透镜(separator lens)通过固体摄像传感器204在成对的线阵传感器41上形成图像。
固体摄像传感器202使用像素单元将通过光学部201在成像面上形成图像的入射光的量转换成电信号，并将该电信号作为像素信号输出。
固体摄像传感器204基于通过光学部201在成对的线阵传感器41上形成图像的被拍摄对象，通过计算出焦点从光学部201中的摄像镜头的偏离量，输出用于驱动摄像镜头使其对焦的控制信号。能够使用根据上述各实施例的诸如固体摄像装置31等固体摄像装置作为该固体摄像传感器204。
例如，显示部206由诸如液晶面板或有机EL(电致发光)面板等面板型显示装置构成，并且显示由固体摄像传感器202成像得到的移动图像或静止图像。记录部207将由固体摄像传感器202成像得到的移动图像或静止图像记录到诸如录像带或DVD(DigitalVersatile Disk，数字通用光盘)等记录媒体。
操作部208在用户的操作下发出用于摄像装置200的各种功能的操作指令。电源部209任意地向DSP电路203、帧存储器205、显示部206、记录部207和操作部208供应各种电源，以作为这些供应目标的工作电源。
如上所述，通过使用更适合用于AF传感器中并实现了芯片尺寸小型化的固体摄像装置31作为固体摄像传感器204，能够提供具有高精度的AF功能并能够尝试减少摄像装置200的尺寸。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其它因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。
此外，本发明也可以以如下方式配置而成。
(1)一种固体摄像装置，其包括：
多个线阵传感器，所述线阵传感器包括排列成线的多个像素，各所述像素包括放大器，所述放大器放大与光电变换器中积累的电荷相对应的信号；及
信号线，各所述信号线分别用于读取所述线阵传感器的各所述像素的信号，
其中，所述多个线阵传感器分离地布置，且
其中，所述信号线沿着布置有包括所述线阵传感器的电路块的区域聚集并布线。
(2)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，被聚集并布线的所述信号线之间的距离窄于所述线阵传感器中排列的所述像素之间的距离。
(3)根据(1)或(2)所述的固体摄像装置，还包括：
并行式A/D转换器，所述并行式A/D转换器能够对所述多个线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换，
其中，所述信号线将所述多个线阵传感器的各所述像素连接至所述A/D转换器。
(4)根据(3)所述的固体摄像装置，其中，所述A/D转换器对所有的所述线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。
(5)根据(3)所述的固体摄像装置，
其中，所述多个线阵传感器分别被选择地操作，
其中，对于所述多个线阵传感器中的各所述像素，所述信号线通过共用所述A/D转换器侧的配线将所述多个线阵传感器的各对应像素连接至所述A/D转换器，且
其中，所述A/D转换器对被选择的所述线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。
(6)根据(5)所述的固体摄像装置，
其中，在位于没有与其它所述线阵传感器的所述像素共用的配线部分上的所述信号线中，为各所述线阵传感器设置有控制各所述像素与所述A/D转换器之间的连接和断开的开关，并且
其中，所述A/D转换器对与所述开关被导通处的所述信号线相对应的所述线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。
(7)根据(3)至(6)中任一项所述的固体摄像装置，还包括：
线阵存储器，其保持由所述A/D转换器输出的数字信号。
(8)根据(3)至(7)中任一项所述的固体摄像装置，还包括：
信号处理电路，其向由所述A/D转换器输出的数字信号施加规定的信号处理。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的固体摄像装置，其中，以靠近聚集并布线有所述信号线的区域的方式额外地布线有屏蔽线，所述屏蔽线连接至电源电位或接地电位。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的固体摄像装置，
其中，在所述多个线阵传感器中的至少一些线阵传感器并行地且彼此相邻地布置的情况下，分别读取所述线阵传感器中的一个线阵传感器的各所述像素的信号的所述信号线被布线为延伸跨过其它线阵传感器。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的固体摄像装置，
其中，在所述多个线阵传感器中，一个所述线阵传感器和另一个所述线阵传感器成对地布置，并且
其中，所述成对的线阵传感器被布置为使得在所述成对的线阵传感器中的每一者中排列的像素列在规定的方向上排列成线。
(12)根据(1)至(11)中任一项所述的固体摄像装置，
其中，所述线阵传感器是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
(13)一种电子装置，其包括：
固体摄像装置，所述固体摄像装置包括：
多个线阵传感器，所述线阵传感器包括排列成线的多个像素，各所述像素包括放大器，所述放大器放大与光电变换器中积累的电荷相对应的信号；及
信号线，各所述信号线分别用于读取所述线阵传感器的各所述像素的信号，
其中，所述多个线阵传感器分离地布置，且
其中，所述信号线沿着布置有包括所述线阵传感器的电路块的区域聚集并布线。
(14)一种由固体摄像装置进行的对像素的读取方法，所述固体摄像装置包括：
多个线阵传感器，所述线阵传感器包括排列成线的多个像素，各所述像素包括放大器，所述放大器放大与光电变换器中积累的电荷相对应的信号；
信号线，各所述信号线分别用于读取所述线阵传感器的各所述像素的信号；
并行式A/D转换器，其能够对所述多个线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换；及
开关，所述开关设置在所述信号线的所述线阵传感器侧，所述开关针对各所述线阵传感器控制各所述像素和所述A/D转换器之间的连接和断开，
其中，所述多个线阵传感器分离地布置，且
其中，所述信号线沿着布置有包括所述线阵传感器的电路块的区域聚集并布线，且对于所述多个线阵传感器中的各所述像素，所述信号线通过共用所述A/D转换器侧的配线将所述多个线阵传感器的各对应像素连接至所述A/D转换器，所述方法包括步骤：
对与所述开关被导通处的所述信号线相对应的所述线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。
本申请包含与2012年7月5日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP2012-151662的公开内容相关的主题，在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
Claims (15)
1.一种固体摄像装置，其包括：
多个线阵传感器，各所述线阵传感器包括排列成线的多个像素，所述多个像素中的每一者包括放大器，所述放大器放大与光电变换器中积累的电荷相对应的信号；以及
电连接至各所述线阵传感器的多个信号线，各所述信号线电连接至对应的像素，
其中，所述多个线阵传感器分离地布置，并且
所述多个信号线沿着布置有包括所述线阵传感器的电路块的区域聚集并布线。
2.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，被聚集并布线的所述信号线之间的距离窄于所述线阵传感器中排列的所述像素之间的距离。
3.根据权利要求1所述的固体摄像装置，还包括：
并行式A/D转换器，所述并行式A/D转换器能够对所述多个线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换，
其中，所述信号线将所述多个线阵传感器的各所述像素连接至所述A/D转换器。
4.根据权利要求3所述的固体摄像装置，其中，所述A/D转换器对所有的所述线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。
5.根据权利要求3所述的固体摄像装置，其中，
所述多个线阵传感器分别被选择地操作，
对于所述多个线阵传感器中的各所述像素，所述信号线通过共用所述A/D转换器侧的配线将所述多个线阵传感器的各对应像素连接至所述A/D转换器，并且
所述A/D转换器对被选择的所述线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。
6.根据权利要求5的固体摄像装置，其中，
在位于没有与其它所述线阵传感器的所述像素共用的配线部分上的所述信号线中，为各所述线阵传感器设置有用于控制各所述像素与所述A/D转换器之间的连接和断开的开关，并且
所述A/D转换器对与所述开关被导通处的所述信号线相对应的所述线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的固体摄像装置，其还包括：
线阵存储器，所述线阵存储器保持由所述A/D转换器输出的数字信号。
8.根据权利要求3至6中任一项所述的固体摄像装置，其还包括：
信号处理电路，所述信号处理电路向由所述A/D转换器输出的数字信号施加规定的信号处理。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的固体摄像装置，其中，以靠近聚集并布线有所述信号线的区域的方式额外地布线有屏蔽线，所述屏蔽线连接至电源电位或接地电位。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的固体摄像装置，其中，在所述多个线阵传感器中的至少一些线阵传感器并行地且彼此相邻地布置的情况下，分别读取所述多个线阵传感器中的一个线阵传感器的各所述像素的信号的所述信号线被布线为延伸横跨其它线阵传感器。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的固体摄像装置，其中，
在所述多个线阵传感器中，一个所述线阵传感器和另一个所述线阵传感器成对地布置，并且
所述成对的线阵传感器被布置为使得在所述成对的线阵传感器中的每一者中排列的像素列在规定的方向上排列成线。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述线阵传感器是互补金属氧化物半导体图像传感器。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的固体摄像装置，其中，所述多个线阵传感器被分为主线阵传感器和副线阵传感器，所述主线阵传感器与所述副线阵传感器相互对称地布置。
14.一种电子装置，其包括权利要求1至13中任一项所述的固体摄像装置。
15.一种由固体摄像装置进行的对像素的读取方法，所述固体摄像装置包括：
多个线阵传感器，各所述线阵传感器包括排列成线的多个像素，所述多个像素中的每一者包括放大器，所述放大器放大与光电变换器中积累的电荷相对应的信号；
电连接至各所述线阵传感器的多个信号线，各所述信号线电连接至对应的像素；
并行式A/D转换器，所述并行式A/D转换器能够对所述多个线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换；以及
开关，所述开关设置在所述信号线的所述线阵传感器侧，所述开关针对各所述线阵传感器控制各所述像素与所述A/D转换器之间的连接和断开，
其中，所述多个线阵传感器分离地布置，并且
所述多个信号线沿着布置有包括所述线阵传感器的电路块的区域聚集并布线，且对于所述多个线阵传感器中的各所述像素，所述信号线通过共用所述A/D转换器侧的配线将所述多个线阵传感器的各对应像素连接至所述A/D转换器，
所述方法包括如下步骤：
对与所述开关被导通处的所述信号线相对应的所述线阵传感器的各所述像素的信号并行地进行A/D转换。
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