CN108462840A - 图像传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像传感器。在相关的图像传感器中存在的问题是图像信号的SN比变得不稳定。根据一个示例性实施例，图像传感器包括第一芯片和第二芯片，第二芯片被配置为通过微凸块将信号传输给第一芯片并且从第一芯片接收信号，第一芯片堆叠在第二芯片的顶部上，其中在第一芯片上，像素电路布置成格子结构，像素电路中的每个像素电路包括光电转换元件、转移晶体管、重置晶体管和放大晶体管，并且在第二芯片上，形成了模拟数字转换器电路的至少输入级电路，输入级电路被配置为将从像素电路输出的暗电平信号和成像信号转换成数字值，并且输入级电路的数目是像素电路的行数的至少两倍。

Description

图像传感器

技术领域

本发明涉及一种图像传感器，并且例如涉及一种具有多个芯片堆叠在一起的结构的图像传感器。

背景技术

在将相机等中的光学信息转换成图像数据的图像传感器中，光电转换元件被布置成格子结构。图像传感器的类型包括滚动快门和全域快门。滚动快门图像传感器在每个行中执行具有一定时间延迟的曝光和成像信号读出。在滚动快门图像传感器中，因为一次完成一行成像，所以如果拍摄以高速移动的对象的图像，则会发生图像倾斜失真的滚动失真。另一方面，全域快门图像传感器同时在所有光电转换元件上执行曝光，并且读取由该曝光生成的成像信号。因此，全域快门类型中不会发生滚动失真。日本专利No.4835710的说明书中公开了采用全域快门技术的图像传感器的示例。

日本专利No.4835710中所公开的固态图像传感器器件具有一种结构，其中第一衬底和第二衬底以及多个MOS晶体管粘结在一起，所述第一衬底上形成有光电转换单元，且所述第二衬底上形成有电荷积聚电容器单元。另外，连接电极形成在第一衬底和第二衬底中的每个上，且第一衬底和第二衬底通过连接电极电气地连接。因此，根据日本专利No.4835710中所公开的固态图像传感器器件，能够形成在较小的面积内具有全域快门功能的固态图像传感器器件。

发明内容

然而，日本专利No.4835710中所公开的图像传感器具有这样的问题：在从光电转换单元提取成像信号并将成像信号转换成图像数据的过程中成像信号的电势变得不稳定，或者获得的图像数据的质量由于混入到信号中的噪声而被降低。

根据说明书的描述和附图，本发明的其它问题和新颖特征将变得显而易见。

根据一个示例性实施例，图像传感器包括第一芯片和第二芯片，所述第二芯片被配置为通过微凸块向第一芯片传输信号以及从第一芯片接收信号，所述第一芯片堆叠在第二芯片的顶部上，其中在第一芯片上，像素电路被布置成格子结构，所述像素电路中的每个包括光电转换元件、转移晶体管、重置晶体管和放大晶体管，并且在所述第二芯片上，形成了被配置为将从像素电路输出的暗电平信号和成像信号转换成数字值的模拟数字转换器电路的至少输入级电路，并且输入级电路的数目是像素电路的行数的至少两倍。

根据上面所描述的示例性实施例，能够实现生成高质量图像数据的全域快门图像传感器。

附图说明

根据结合附图考虑的某些实施例的以下描述，上面的以及其它方面、优点和特征将更加明显，其中：

图1是根据第一示例性实施例的相机系统的框图；

图2是根据第一示例性实施例的图像传感器的底层布局的一部分的示意图；

图3是根据第一示例性实施例的图像传感器的框图；

图4是示出根据第一示例性实施例的图像传感器中的各个模拟数字转换器电路以及其操作的一个示例的视图；

图5是说明根据第一示例性实施例的图像传感器中的各个模拟数字转换器电路以及其操作的另一示例的视图；

图6是说明根据第一示例性实施例的图像传感器的操作的时序图；

图7是说明根据第一示例性实施例的图像传感器的操作与根据比较例的图像传感器的操作之间的差异的时序图；

图8是用于解释根据第一示例性实施例的图像传感器的第一示例的框图；

图9是用于解释根据第一示例性实施例的图像传感器的第二示例的框图；

图10是说明根据第一示例性实施例的图像传感器15的操作的另一示例的时序图；

图11是示出根据第二示例性实施例的图像传感器的第一示例的框图；

图12是示出根据第二示例性实施例的图像传感器的第二示例的框图；

图13是示出根据第二示例性实施例的图像传感器的第三示例的框图；

图14是根据第三示例性实施例的图像传感器的第一示例的框图；

图15是根据第三示例性实施例的图像传感器的第二示例的框图；

图16是根据第四示例性实施例的图像传感器15的框图；

图17是说明根据第五示例性实施例的图像传感器中的像素电路的第一示例的框图；

图18是说明根据第五示例性实施例的图像传感器中的像素电路的第二示例的框图；

图19是根据第六示例性实施例的图像传感器的框图；

图20是根据第七示例性实施例的图像传感器的框图；

图21是对应于图3中所示出的图像传感器的布局示例；

图22是对应于图14中所示出的图像传感器的布局示例；

图23是对应于图19中所示出的图像传感器的布局示例；

图24是根据第八示例性实施例的图像传感器的框图；

图25是说明根据第八示例性实施例的图像传感器的操作的时序图；

图26是根据第九示例性实施例的图像传感器的框图；以及

图27是说明根据第九示例性实施例的图像传感器的操作的时序图。

具体实施方式

第一示例性实施例

以下描述和附图被适当地缩短和简化来澄清解释。在附图中，相同的参考符号表示相同的结构元件，并且冗余的解释被省略。

图1是根据第一示例性实施例的相机系统1的框图。如图1中所示，相机系统1包括变焦透镜11、膜片机构12、固定透镜13、聚焦透镜14、图像传感器15、变焦透镜致动器16、聚焦透镜致动器17、信号处理电路18、系统控制MCU 19、监视器和存储单元。监视器和存储单元用于检查和存储由相机系统1拍摄的图像，并且它们可以放置在与相机系统1分开的另一系统中。

变焦透镜11、膜片机构12、固定透镜13和聚焦透镜14形成相机系统1的透镜组。变焦透镜11的位置由变焦致动器16来改变。聚焦透镜14的位置由聚焦致动器17来改变。相机系统1通过使用相应致动器移动透镜来改变变焦倍率和焦距，并且通过膜片机构12的操作来改变入射光的量。

变焦致动器16基于从系统控制MCU 19输出的变焦控制信号SZC来移动变焦透镜11。聚焦致动器17基于从系统控制MCU 19输出的焦距控制信号SZC来移动聚焦透镜14。膜片机构12通过从系统控制MCU19输出的膜片控制信号SDC调整光圈值。

图像传感器15包括诸如光电二极管等的光电转换元件(下文中称作光感受器)，并且将从光感受器获得的光感受器像素信息转换成数字值，并且输出图像信息Do。另外，图像传感器15分析从图像传感器15输出的图像信息Do，并且输出表示图像信息Do的特征的图像特征信息DCI。图像特征信息DCI包含通过后面描述的自动聚焦处理获得的两个图像。另外，图像传感器15基于从系统控制MCU 19供应的传感器控制信号SSC执行图像信息Do的每个像素的增益控制，图像信息Do的曝光控制和图像信息Do的HDR(高动态范围)控制。后面详细描述图像传感器15。

信号处理电路18执行图像处理，诸如对从图像传感器15接收的图像信息Do执行图像校正，并且输出图像数据Dimg。信号处理电路18分析接收的图像信息Do，并且输出色彩空间信息DCD。色彩空间信息DCD包含例如图像信息Do的亮度信息和色彩信息。

系统控制MCU 19基于从图像传感器15输出的图像特征信息DCI控制透镜组的焦距。具体地说，系统控制MCU 19将焦距控制信号SFC输出到焦距致动器17，并且因此控制透镜组的焦距。系统控制MCU 19将膜片控制信号SDC输出到膜片机构12，并且因此调整膜片机构12的光圈值。另外，系统控制MCU 19根据从外侧供应的变焦指令生成变焦控制信号SZC，并且将变焦控制信号SZC输出到变焦致动器16，并且因此控制透镜组的变焦倍率。

更具体地说，通过使用变焦致动器16移动变焦透镜11来移动焦距的位置。系统控制MCU 19基于从图像传感器15获得的图像特征信息DCI中所包含的两个图像计算两个目标图像之间的位置相位差，并且基于所述位置相位差计算透镜组的离焦量。系统控制MCU 19根据所述离焦量自动地实现聚焦。该处理被称作自动聚焦控制。

另外，系统控制MCU 19基于从信号处理电路18输出的色彩空间信息DCD中所包含的亮度信息来计算指令图像传感器15的曝光设置的曝光控制值，并且控制图像传感器15的曝光设置和增益设置，以使得从信号处理电路18输出的色彩空间信息DCD中所包含的亮度信息接近曝光控制值。此时，当改变曝光时，系统控制MCU 19可以计算膜片机构12的控制值。

另外，系统控制MCU 19输出色彩空间控制信号SIC，以便基于来自用户的指令调整图像数据Dimg的亮度或色彩。应注意，系统控制MCU 19基于从信号处理电路18获得的色彩空间信息DCD与从用户供应的信息之间的差异生成色彩空间控制信号SIC。

根据第一示例性实施例的相机系统1的一个特征是当从图像传感器15中的光电二极管读取像素信息时的控制方法。下文中详细描述图像传感器15。

图2是根据第一示例性实施例的图像传感器的底层布局的一部分的示意图。图2仅示出为图像传感器15的底层布局的一部分的像素垂直控制单元20、像素阵列21、像素电流源22、放大电路23、模拟数字转换器电路24、减法电路(例如，CDS(相关双采样)电路)25、转移电路26、时序发生器27、输出控制单元28和输出接口29的底层布局。

另外，如图2中所示，根据第一示例性实施例的图像传感器15由两个芯片组成。在根据第一示例性实施例的图像传感器15中，像素垂直控制单元20、像素阵列21和像素电流源22放置在第一芯片(例如，芯片A)上。另外，第二芯片(例如，芯片B)上放置有放大电路23、模拟数字转换器电路24、CDS电路25、转移电路26、时序发生器27、输出控制单元28和输出接口29。根据第一示例性实施例的图像传感器15具有一种结构，其中第一芯片堆叠在第二芯片的顶部上。另外，在根据第一示例性实施例的图像传感器15中，第一芯片和第二芯片通过微凸块连接，并且信号经由所述微凸块在第一芯片与第二芯片之间传输和接收。

像素垂直控制单元20针对每个行控制在像素阵列21上以格子结构布置的像素电路的操作。像素电流源22具有为布置在像素阵列21上的像素电路中的每个放置的电流源。放大电路23对从像素电路读取的信号执行放大和增益调整。模拟数字转换器电路24在放大电路23的增益调整之后将信号转换成数字值。CDS电路25输出暗电平值与像素值之间的差值作为像素值，所述暗电平值对应于当重置像素电路中的浮动扩散部时获得的暗电平信号，且所述像素值对应于根据所接收的光亮从像素电路输出的成像信号的信号电平。从CDS电路25输出的像素值用作像素信息。通过CDS电路25，移除了叠加在成像信号上的噪声。转移电路26按照从输出控制单元28的距离从最短到最长的顺序，将被CDS电路25移除了噪声的像素信息转移给输出控制单元28。时序发生器27控制像素垂直控制单元20、像素电流源22、放大电路23、模拟数字转换器电路24和CDS电路25的操作时序。输出控制单元28将由水平转移电路26所转移的像素信息输出到输出接口29。输出接口29是图像传感器15的输出接口电路。

根据第一示例性实施例的图像传感器15的一个特征在于，哪些电路将被放置在芯片A和芯片B中的每个上。下文中详细地描述图像传感器15。

图3是根据第一示例性实施例的图像传感器15的框图。如图3中所示，在根据第一示例性实施例的图像传感器15中，像素垂直控制单元20和像素阵列21形成在芯片A上。另外，图2中所示出的像素电流源22作为恒定电流源45并入放置在像素阵列21中的像素电路31中。如图3中所示，在根据第一示例性实施例的图像传感器15中，为每个像素电路放置恒定电流源45。

另外，如图3中所示，在根据第一示例性实施例的图像传感器15中，模拟数字转换器电路24、CDS电路25、转移电路26、输出控制单元28和输出接口29被放置在芯片B上。应注意，虽然图3中省略了模拟数字转换器电路24和时序发生器27的说明，但是这些电路也被放置在芯片B上。另外，在图3中所示出的示例中，被放置在芯片B上的输入级电路是比较器COMP，所述比较器COMP被放置在模拟数字转换器电路24内侧，并且像素信号Vopx被输入至所述比较器COMP。应注意，像素信号Vopx包括对应于浮动扩散部FD的重置电压的暗电平信号和对应于由光电二极管41的曝光而生成的电荷量的成像信号，并且所述信号中的任何一个通过操作时序中的差异被使用。

如图3中所示，在根据第一示例性实施例的图像传感器15中，从被放置在芯片A上的像素电路输出的像素信号Vopx1至Vopxn经由微凸块MB供应给芯片B中的模拟数字转换器电路24。

下文中更加详细地描述根据第一示例性实施例的图像传感器15的电路结构。在图3中示出的示例中，n个(n是指示像素电路数目的整数)像素电路31至3n被放置在像素阵列21中。像素电路31至3n中的每个包括光电转换元件(例如，光电二极管41)、转移晶体管42、重置晶体管43、放大晶体管44、恒定电流源45和浮动扩散部FD。

光电二极管41是光感受器，并且其根据所接收的光的量生成电荷。浮动扩散部FD是电容器，所述电容器临时地积聚由光电二极管41生成的电荷。转移晶体管42被放置在光电二极管41与浮动扩散部FD之间。转移晶体管42被控制为通过从像素垂直控制单元20输出的读取控制信号X而被打开或关闭。

重置晶体管43被放置在供电线路PWR与浮动扩散部FD之间，并且重置控制信号RST被供应至其栅极。重置晶体管43被控制为通过重置控制信号RST而被打开或关闭。重置晶体管43将重置电压供应给浮动扩散部FD和光电二极管41。在根据第一示例性实施例的图像传感器15中，重置电压是供电电压。

放大晶体管44具有连接至供电线路PWR的漏极和连接至浮动扩散部FD的栅极。放大晶体管44的源极用作像素电路31的输出端子。另外，恒定电流源45被放置在放大晶体管44的源极与接地线之间。恒定电流源45用作放大晶体管44的负载电路。

下文中描述模拟数字转换器电路24。在图3中示出的示例中，根据第一示例性实施例的图像传感器15包括在模拟数字转换器电路24内的n个各个模拟数字转换器电路241至24n。各个模拟数字转换器电路241至24n中的每个包括比较器COMP，并且像素信号Vopx被供应给比较器COMP。因此，在图3中所示出的示例中，所述比较器COMP用作被放置在芯片B上的像素信号Vopx的信号处理电路的输入级电路。另外，根据第一示例性实施例的图像传感器15包括用于n个像素电路的n个微凸块MB。模拟数字转换器电路24中所包括的各个模拟数字转换器电路的数目被设置成与对应于像素电路被放置的微凸块的数目相同，所述数目是n。

另外，在图3中所示出的示例中，除了各个模拟数字转换器电路241至24n以外，CDS电路25、转移电路26、时序发生器27、输出控制单元28和输出接口29被放置在芯片B上。另外，各个模拟数字转换器电路241至24n中的每个包括数字值保持电路51。对于数字值保持电路51，计数器或锁存器电路是根据各个模拟数字转换器电路241至24n的电路形式来使用的。

下文中更加详细地描述了各个模拟数字转换器电路241至24n。各个模拟数字转换器电路241至24n可以具有若干类型的电路形式。各个模拟数字转换器电路是使用各个模拟数字转换器电路241作为示例来描述的。图4是示出根据第一示例性实施例的图像传感器中的各个模拟数字转换器电路以及其操作的一个示例的视图。图4示出上部部分中的各个模拟数字转换器电路241的框图，并且示出指示下部部分中的各个模拟数字转换器电路241的操作的时序图。

在图4中示出的示例中，各个模拟数字转换器电路241包括比较器COMP、数字值保持电路51和斜波发生器电路52。斜波发生器电路52输出比较基准电压(例如，斜波信号)，所述电压的值根据指定的斜率而变化。另外，斜波发生器电路52根据时钟信号改变斜波信号的电压电平。比较器COMP将比较基准电压与像素信号进行比较，并且当比较基准电压的电压电平变得高于像素信号的电压电平时将输出值从低电平切换成高电平。数字值保持电路51是例如计数器。计数器从模拟数字转换过程开始计数时钟信号的时钟的数目，并且当比较器COMP的输出值变成高电平时保持所述计数值。由计数器所保持的值是各个模拟数字转换器电路241的输出值。在图4中所示出的示例中，斜波信号的电压电平在计数值以十进制表示达到20时超过了像素信号的电压电平，并且因此从各个模拟数字转换器电路241输出的数字值是“10100”。

图5示出说明根据第一示例性实施例的图像传感器中的各个模拟数字转换器电路以及其操作的另一示例的视图。图5示出上部部分中的各个模拟数字转换器电路241的框图，并且示出指示下部部分中的各个模拟数字转换器电路241的操作的时序图。

在图5中示出的示例中，各个模拟数字转换器电路241包括比较器COMP、数字值保持电路51、逐次逼近逻辑53和数字模拟转换器电路54。在该示例中，数字值保持电路51是锁存器电路。数字模拟转换器电路54输出具有对应于存储在数字值保持电路51中的数字值的电压电平的比较基准电压。比较器COMP将比较基准电压与像素信号的电压电平进行比较，并且当比较基准电压高于像素信号的电压电平时输出低电平，并且当比较基准电压低于像素信号的电压电平时输出高电平。逐次逼近逻辑53每当切换了比较器COMP的输出值时对存储在寄存器中的数字值进行更新。

图5的示例示出根据时钟信号进行的转换过程，并且存储在锁存器电路中的值是从高阶位按顺序确定的。图5还示出从数字模拟转换器电路54输出的比较基准电压取决于由先前转换时序导致的转换而变化。

下文中描述了根据第一示例性实施例的图像传感器15的操作。图6示出说明根据第一示例性实施例的图像传感器的操作的时序图。如图6中所示，在根据第一示例性实施例的图像传感器15中，在相同的时刻为所有像素执行相同的控制。

具体地说，在时刻T11至T12的周期中，执行了PD重置过程，所述过程将重置控制信号RST1至RSTn和读取控制信号TX1至TXn二者设置成高电平，并且将重置电压施加于光电二极管41和浮动扩散部FD，以重置其电势。然后，在时刻T12，重置控制信号RST1至RSTn和读取控制信号TX1至TXn二者被设置成低电平，因此将光电二极管41与浮动扩散部FD隔离，并且开始曝光过程。

接着，在时刻T13至T14的周期中，重置控制信号RST1至RSTn被切换成高电平，并且浮动扩散部FD被重置成重置电压。另外，在时刻T13至T15的周期中，浮动扩散部FD的重置电压被读作暗电平信号，并且执行了对暗电平信号的模拟数字转换以及对暗电平信号的数据的存储。

然后，在时刻T15至T16的周期中，读取控制信号TX1至TXn被切换成高电平，并且将电荷从光电二极管41转移并读取到浮动扩散部FD。另外，在时刻T15至T17的周期中，读取了基于转移至浮动扩散部FD的电荷而生成的像素信号，并且执行了对该像素信号的模拟数字转换以及对像素信号的数据的存储。

在此之后，在时刻T17至T18的周期中，计算了暗电平信号的数据与成像信号的数据之间的差，并且读取了用作最终像素数据的像素信息。

在根据第一示例性实施例的具有上述电路结构的图像传感器15中，采用全域快门技术能够增强图像的像素信息的SN(信噪)比，并且提高图像质量。

在日本专利No.4835710中所公开的图像传感器中，图3中所示出的像素电路的光电二极管41和转移晶体管42放置在第一芯片上，并且浮动扩散部FD、重置晶体管43和放大晶体管44放置在第二芯片上。另外，当从第一芯片转移电荷给第二芯片时，光电二极管41中生成的电荷临时地积聚在放置在第二芯片上的电荷保持电容器中，并且然后转移给浮动扩散部FD。

因此，在日本专利No.4835710中所公开的图像传感器中，转移晶体管42的源极(扩散区域)始终经受光照，并且因此转移晶体管42的源极中由于入射光而生成的电荷在将电荷转移至电荷保持电容器之后进一步积聚在电荷保持电容器中。因此，在日本专利No.4835710中所公开的图像传感器中，比由光电二极管41所生成的电荷更大量的电荷积聚在电荷保持电容器中，并且从像素电路输出的成像信号具有比对应于光电二极管41的曝光量的电压更高的电压。成像信号中的该电压偏差即使在消除暗电平信号之后仍然变成噪声。

另外，在日本专利No.4835710中所公开的图像传感器中，因为当输出成像信号时电荷保持电容器连接至放大晶体管的栅极，所以当输出成像信号时，放大晶体管的栅极的电荷保持电容和寄生电容组合，并且在成像信号的输出之前和之后，其中积聚有用作成像信号的电荷的电容器的电容值变化。因此，在日本专利No.4835710中所公开的图像传感器中，由于电荷保持电容器中积聚的电荷变化而生成的电压中发生变化，并且电压变化被输入至放大晶体管，并且作为成像信号从漏极输出，这降低了成像信号的SN比。

另一方面，在根据第一示例性实施例的图像传感器15中，像素电路放置在经受入射光的芯片A上，并且在从像素电路输出的成像信号上执行信号处理的电路放置在与光阻隔开的芯片B上。具体地说，根据第一示例性实施例的图像传感器15通过用作源极跟随器电路的放大晶体管将由芯片A中的光电二极管41生成的电荷转换成成像信号，所述成像信号是电压信号。然后，根据第一示例性实施例的图像传感器15将成像信号从芯片A传输给芯片B，所述成像信号现在是电压信号。因此，根据第一示例性实施例的图像传感器15可以在浮动扩散部FD的电荷量由于入射光而变化之前使得转换成具有对应于浮动扩散部FD的电荷量的电压的成像信号。另外，在根据第一示例性实施例的图像传感器15中，在不受入射光影响的芯片B上执行成像信号的处理。在该电路结构中，根据第一示例性实施例的图像传感器15可以采用全域快门技术，并且获得不具有SN比劣化的成像信号和像素信息。

下文中相较于日本专利No.4835710中所公开的图像传感器的操作作为比较例描述了根据第一示例性实施例的图像传感器15的操作。图7示出说明根据第一示例性实施例的图像传感器15的操作与根据比较例的图像传感器的操作之间的差异的时序图。如图7中所示，在根据比较例的图像传感器中，在所有像素上一次执行曝光过程和将通过曝光所生成的电荷转移给电荷保持电容器的转移过程。然而，在根据比较例的图像传感器中，基于存储在电荷保持电容器中的电荷生成成像信号以及对成像信号的模拟数字转换顺序地在每个行中执行。这致使以下问题，即随着后面完成读取，电荷保持电容中的电压变化增加，所述电压变化由于以下情况发生：转移晶体管的源极经受光照而生成电荷。

另一方面，在根据第一示例性实施例的图像传感器15中，在所有像素上一次执行从曝光到对成像信号的模拟数字转换的过程。因此，在根据第一示例性实施例的图像传感器15中，能够避免成像信号受到由于转移晶体管的源极经受光照而生成的电荷影响。

下文中描述了根据第一示例性实施例的图像传感器15中的CDS电路25的放置的示例。虽然CDS电路25和转移电路26被示出为图3中所描述的示例中的一个电路块，但是CDS电路25可以放置在转移电路26的先前级和后续级中的任何一个中。图8是图像传感器15的框图，其中CDS电路25放置在转移电路26的先前级中，并且图9是图像传感器15的框图，其中CDS电路25放置在转移电路26的后续级中。

在CDS电路25放置在转移电路26的先前级中的情况下，为各个模拟数字转换器电路中的每个放置CDS电路25。在所述放置中，通过CDS电路25的减法处理是可并行的，并且因此能够提高处理速度。

在CDS电路25放置在转移电路26的后续级中的情况下，为n个各个模拟数字转换器电路仅放置一个CDS电路25。在所述放置中，能够减小CDS电路25所需要的电路面积。

另外，描述了图6中所示出的根据第一示例性实施例的图像传感器15的操作的另一示例。图10是说明根据第一示例性实施例的图像传感器15的操作的另一示例的时序图。在图10中所示出的示例中，在对成像信号的模拟数字转换期间转移存储在数字值保持电路51中的暗电平信号。以此方式，通过在执行另一处理的周期期间转移存储在数字值保持电路51中的值，能够提高处理速度，并且提高图像传感器15的帧速率。

第二示例性实施例

在第二示例性实施例中，描述了芯片结构的另一示例。应注意，在第二示例性实施例的描述中，与第一示例性实施例中的那些元件相同的元件通过与第一示例性实施例中的参考符号相同的参考符号来表示，并且所述相同的元件的描述被省略。

图11至图13是示出根据第二示例性实施例的图像传感器的第一示例至第三示例的框图。在图11中所示出的第一示例中，图像传感器15由三个芯片组成。如图11中所示，在第一示例中，第一芯片(例如，芯片A)的结构与第一示例性实施例的结构相同。另一方面，在第一示例中，包括各个模拟数字转换器电路的比较器COMP的输入级电路放置在第二芯片(例如，芯片B)上，并且比较器COMP的不包括输入级电路的后续电路放置在第三芯片(例如，芯片C)上。

在图12中示出的第二示例中，图像传感器15由四个芯片组成。如图12中所示，在第二示例中，第一示例中的数字值保持电路51被划分成数字值保持电路511和数字值保持电路512，并且数字值保持电路511放置在第三芯片(例如，芯片C)上，并且数字值保持电路512和后续电路放置在第四芯片(例如，芯片D)上。

在图13中示出的第三示例中，图像传感器15由五个芯片组成。如图13中所示，在第三示例中，放置在第二示例的芯片D上的电路被进一步划分。具体地说，数字值保持电路512放置在第四芯片(例如，芯片D)上，并且数字值保持电路512的后续电路放置在第五芯片(例如，芯片E)上。

以此方式，通过减小将被安装在一个芯片上的电路单元，能够增加将放置在一个芯片上的像素电路的数目和将对应于像素电路放置的处理电路的数目。因此，通过减小将被安装在一个芯片上的电路单元，能够增加像素的数目。换句话说，通过减小将被安装在一个芯片上的电路单元，能够增加相同芯片面积内的像素数目。

第三示例性实施例

在第三示例性实施例中，描述了放置在一个像素电路中的光电转换元件的数目得以增加的修改例。应注意，在第三示例性实施例的描述中，与第一示例性实施例中的那些元件相同的元件通过与第一示例性实施例中的参考符号相同的参考符号来表示，并且所述相同的元件的描述被省略。

图14是根据第三示例性实施例的图像传感器的第一示例的框图。在图14中所示出的第一示例中，四个光电二极管(图14中的光电二极管41a至41d)放置在一个像素电路中。具体地说，在第一示例中，四对光电二极管和转移晶体管在像素电路中并联连接至浮动扩散部FD。

另外，在第一示例中，对应于光电二极管41a至41d的四个数字值保持电路(例如，数字值保持电路51a至51b)放置在每个各个模拟数字转换器电路中。在根据第三示例性实施例的图像传感器15的第一示例中，通过光电二极管41a至41d的曝光而生成的四个成像信号被顺序地存储在数字值保持电路51a至51b中。

图15是根据第三示例性实施例的图像传感器的第二示例的框图。在图15中所示出的第二示例中，两个光电二极管(图15中的光电二极管41a和41b)放置在一个像素电路中。具体地说，在第二示例中，两对光电二极管和转移晶体管在像素电路中并联连接至浮动扩散部FD。

另一方面，在第二示例中，一个数字值保持电路51放置在每个各个模拟数字转换器电路中，与第一示例性实施例中相同。在根据第三示例性实施例的图像传感器15的第二示例中，通过光电二极管41a和41b的曝光而生成的两个成像信号被顺序地存储在数字值保持电路51中，并且还被转移给后续电路。

在根据第三示例性实施例的图像传感器15中，为一组重置晶体管43、放大晶体管44和恒定电流源45放置多个光电二极管。因此，在根据第三示例性实施例的图像传感器15中，可以减少一个光电二极管所需要的像素电路的晶体管数目。例如，在根据第三示例性实施例的第一示例中，每个光电二极管的晶体管数目是1.75，并且在第二示例中，每个光电二极管的晶体管数目是2.5。另外，在第二示例中，各个模拟数字转换器电路的电路规模可以小于第一示例中的电路规模。

第四示例性实施例

在第四示例性实施例中，描述了恒定电流源45的放置的修改例，所述恒定电流源45被放置作为放大晶体管44的负载。应注意，在第四示例性实施例的描述中，与第一示例性实施例中的那些元件相同的元件通过与第一示例性实施例中的参考符号相同的参考符号来表示，并且所述相同的元件的描述被省略。

图16是根据第四示例性实施例的图像传感器15的框图。如图16中所示，在根据第四示例性实施例的图像传感器15中，恒定电流源45放置在第二芯片(例如，芯片B)上。

在根据第四示例性实施例的图像传感器15中，恒定电流源45放置在芯片B上，并且因此像素电路31至3n的电路面积可以小于根据第一示例性实施例的图像传感器15中的电路面积。因此，在根据第四示例性实施例的图像传感器中，能够增加将放置在芯片A上的像素电路的数目。应注意，甚至当恒定电流源45放置在芯片B上时，施加至放大晶体管44的电流的量不会改变，并且因此诸如有关成像信号的SN比等特征不会改变。

第五示例性实施例

在第五示例性实施例中，描述了像素电路中的电路结构的修改例。应注意，在第五示例性实施例的描述中，与第一示例性实施例中的那些元件相同的元件通过与第一示例性实施例中的参考符号相同的参考符号来表示，并且所述相同的元件的描述被省略。

图17是说明根据第五示例性实施例的图像传感器15中的像素电路的第一示例的框图。在图17中所示出的第一示例中，输出钳位晶体管46被添加至像素电路31至3n中的每个。输出钳位晶体管46A的栅极处供应有钳位设置电压，并且与放大晶体管并联连接。另外，在根据第五示例性实施例的图像传感器15中，输出钳位设置电压的电压源60放置在芯片A上。

输出钳位晶体管46用作用于像素输出的限幅电路。通过放置此种限幅电路，能够抑制像素的电流源中的电流变化，并且因此降低像素的固定模式噪声。因此，在根据第五示例性实施例的图像传感器15的第一示例中，能够降低固定模式噪声。

图18是说明根据第五示例性实施例的图像传感器15中的像素电路的第二示例的框图。在图18中所示出的第二示例中，将施加于放大晶体管44的漏极的重置电压和像素供电电压通过彼此独立的线路进行供应。在图18中所示出的示例中，重置电压通过重置供电线路PWRrs施加于重置晶体管43的漏极。另外，像素供电电压通过像素供电线路PWRpx施加于放大晶体管44的漏极。

通过经由彼此独立的分开的线路来供应像素供电电压和重置电压，能够在重置浮动扩散部FD时做出电势调整。

第六示例性实施例

在第六示例性实施例中，描述了修改例，其中一个微凸块MB和放置在所述微凸块MB的后续级中的电路被多个像素电路所共享。应注意，在第六示例性实施例的描述中，与第一示例性实施例中的那些元件相同的元件通过与第一示例性实施例中的参考符号相同的参考符号来表示，并且所述相同的元件的描述被省略。

图19是根据第六示例性实施例的图像传感器15的框图。在图19中所示出的示例中，四个像素电路(例如，像素电路31至34)连接至一个微凸块MB。另外，根据第六示例性实施例的像素电路具有一种结构，其中选择晶体管47被添加至根据第一示例性实施例的像素电路。具体地说，选择晶体管47放置在放大晶体管44与微凸块MB之间。另外，选择信号SEL被施加于选择晶体管47。在根据第六示例性实施例的图像传感器15中，各个模拟数字转换器电路241顺序地从像素电路31至34读取暗电平信号和成像信号，对将被选择晶体管47从其读取成像信号的像素电路进行切换。

在根据第六示例性实施例的图像传感器15中，微凸块MB被多个像素电路所共享，并且因此能够减少微凸块MB的数目。另外，在根据第六示例性实施例的图像传感器15中，各个模拟数字转换器电路被多个像素电路共享，并且因此能够减少每个像素电路的各个模拟数字转换器电路的电路面积。

另外，在根据第三示例性实施例的图像传感器15中，多个光电二极管连接至共用放大晶体管44。因此，多个光电二极管执行顺序读取是必要的，这就产生了一个缺点，即每个光电二极管的曝光时刻不同步。然而，在根据第六示例性实施例的图像传感器15中，为多个光电二极管中的每个放置放大晶体管44，并且每个放大晶体管44的源极经由选择晶体管连接至共用凸块。因此，根据第六示例性实施例的图像传感器15可以通过以下方式来操作而不失去曝光时刻的同步：以同步的时刻控制转移晶体管42，并且通过选择晶体管47顺序地读取每个晶体管的源极电压。

第七示例性实施例

在第七示例性实施例中，描述了第一芯片和第二芯片上的电路放置的示例。应注意，在第七示例性实施例的描述中，与第一示例性实施例中的那些元件相同的元件通过与第一示例性实施例中的参考符号相同的参考符号来表示，并且所述相同的元件的描述被省略。

图20是根据第七示例性实施例的图像传感器15的框图。如图20中所示，在根据第七示例性实施例的图像传感器15中，像素电路在第一芯片(例如，芯片A)上布置成格子结构。另外，在根据第七示例性实施例的图像传感器15中，为像素电路中的每个放置微凸块MB。

另外，在根据第七示例性实施例的图像传感器15中，各个模拟数字转换器电路在第二芯片(例如，芯片B)上布置成格子结构。另外，在芯片B上，为布置成格子结构的各个模拟数字转换器电路中的每行放置CDS电路25和转移电路26。为转移电路26中的全部放置输出控制单元28和输出接口29。

在芯片B上，由各个模拟数字转换器电路生成的数字值通过转移电路26来水平地转移，并且转移的数字值被顺序地转移给输出电路，并且最终从输出电路输出到外侧。

描述了放置在芯片A上的像素电路的布局和放置在芯片B上的模拟数字转换器电路。应注意，在图21至图23中，PD指示光电二极管，TX指示转移晶体管，RST指示重置晶体管，AMI指示放大晶体管，SEL指示选择晶体管，且MB指示微凸块。

图21示出对应于图3中所示出的图像传感器的布局示例。如图21中所示，放置在芯片A上的像素电路中的每个包括光电二极管、转移晶体管、重置晶体管、放大晶体管和微凸块。另外，放置在芯片B上的模拟数字转换器电路中的每个包括比较器、计数器和微凸块。通过以下方式形成根据本发明的图像传感器15：将芯片A和芯片B一起粘合在图21中的作为对称轴的点划线处。另外，形成在芯片B上的一个模拟数字转换器电路的布局面积被设置成小于形成在芯片A上的一个像素电路的布局面积。以此方式，通过将一个模拟数字转换器电路的布局面积设置成小于一个像素电路的布局面积，能够在芯片B上形成可以同时将分别从布置成格子结构的像素电路输出的像素信号(包括暗电平信号和成像信号的信号)转换成数字值的模拟数字转换器电路的数目。

另外，图22示出对应于图14中所示出的图像传感器的布局示例。在图22中所示出的图像传感器中，一个像素电路包括四个二极管，并且还包括一组转移晶体管、重置晶体管、放大晶体管和微凸块。另外，在图22中示出的示例中，放置在芯片B上的模拟数字转换器电路中的每个包括比较器、计数器和微凸块。通过以下方式形成根据本发明的图像传感器15：将芯片A和芯片B一起粘合在图22中的作为对称轴的点划线处。在图22中所示出的示例中，形成在芯片B上的一个模拟数字转换器电路的布局面积被设置成小于形成在芯片A上的一个像素电路的布局面积。以此方式，通过将一个模拟数字转换器电路的布局面积设置成小于一个像素电路的布局面积，也能够在芯片B上形成可以在图14中所示出的图像传感器中同时将分别从布置成格子结构的像素电路输出的像素信号转换成数字值的模拟数字转换器电路的数目。

另外，图22示出对应于图14中所示出的图像传感器的布局示例。在图23中所示出的图像传感器中，为四个像素电路放置一个微凸块。另外，在图23中所示出的示例中，放置在芯片B上的模拟数字转换器电路中的每个包括比较器、计数器和微凸块。通过以下方式形成根据本发明的图像传感器15：将芯片A和芯片B一起粘合在图23中的作为对称轴的点划线处。在图23中所示出的示例中，形成在芯片B上的一个模拟数字转换器电路的布局面积被设置成小于连接至芯片A上的一个微凸块的像素电路的布局面积。以此方式，通过将一个模拟数字转换器电路的布局面积设置成小于连接至一个微凸块的像素电路的布局面积，也能够在芯片B上形成可以在图19中所示出的图像传感器中的每个输出时刻同时将顺序地从布置成格子结构的像素电路输出的像素信号转换成数字值的模拟数字转换器电路的数目。

应注意，图21至图23中所示出的示例是根据本发明的图像传感器15的布局的优选示例，并且实际布局方法可以视需要变化。另外，图21至图23仅被呈现用于说明像素电路与模拟数字转换器电路之间的布局面积的关系的目的，并且其它电路也形成在芯片A和芯片B上。另外，虽然使模拟数字转换器电路的数目更接近像素电路的数目的一个方法是为芯片A上的像素电路中的每个像素电路形成模拟数字转换器电路，但是这增加了像素电路的电路面积，因此致使这样的问题，即图像传感器和透镜系统的大小无法符合实际大小。

第八示例性实施例

在第八示例性实施例中，描述了为根据第一示例性实施例的图像传感器15的替代形式的图像传感器。应注意，在第八示例性实施例的描述中，与第一示例性实施例中的那些元件相同的元件通过与第一示例性实施例中的参考符号相同的参考符号来表示，并且所述相同的元件的描述被省略。

图24是根据第八示例性实施例的图像传感器的框图。如图24中所示，在根据第八示例性实施例的图像传感器中，算术平均处理电路551至55n被添加至模拟数字转换器电路24。算术平均处理电路551至55n分别对应于各个模拟数字转换器电路241至24n加以放置。每当对应于模拟数字转换器电路的输出值(数字值)改变时，算术平均处理电路551至55n中的每个求改变的输出值的积分，以生成积分输出值，并且将通过用积分输出值除以积分次数而获得的值输出到放置在后续级中的电路。

例如，在图4中示出的各个模拟数字转换器电路241被用作各个模拟数字转换器电路的情况下，计数器51的值，即各个模拟数字转换器电路241的输出值，连续地改变，直到比较基准电压降至像素信号的电压电平以下为止。每当各个模拟数字转换器电路241的输出值改变时，算术平均处理电路551至55n求输出值的积分。积分次数是当计数器51的计数值改变的次数。因此，算术平均处理电路551至55n可以根据像素信号的电压电平(例如，像素值的亮度)输出通过用积分输出值除以不同的积分次数而获得的值作为算术平均输出值。

因为算术平均处理电路551至55n具有相同的电路结构，所以通过使用算术平均处理电路551作为示例描述了算术平均处理电路。算术平均处理电路551包括数字值积分器电路60、次数比较器61、积分次数计数器62和除法器63。

每当从各个模拟数字转换器电路241输出的输出值(数字值)改变时，数字值积分器电路60求改变的输出值的积分，并且生成积分输出值。次数比较器61将被预设成固定值的界限设置值与数字值积分器电路60中执行的积分次数(下文中称作积分次数)进行比较，并且当积分次数超过界限设置值时，指令数字值积分器电路60、积分次数计数器62和各个模拟数字转换器电路241停止操作。界限设置值被设置成某一数值，以使得积分次数计数器62的计数值不会溢出。应注意，在积分次数计数器62具有足够高的计数上限的情况下，可以取消次数比较器61。

积分次数计数器62计数数字值积分器电路60中的积分次数，并且生成计数值。除法器63用从数字值积分器电路60输出的积分输出值除以从积分次数计数器62输出的计数值，并且将算术平均输出值输出到后续电路。

下文中描述了根据第八示例性实施例的图像传感器的操作。图25是说明根据第八示例性实施例的图像传感器的操作的时序图。在图25中示出的示例中，图4中所示出的模拟数字转换器电路被用作各个模拟数字转换器电路。另外，图25的示例涉及执行高动态范围渲染的图像传感器，所述高动态范围渲染通过合成长曝光图像和短曝光图像来获得一个图像，在所述长曝光图像中通过长曝光时间来提高一个图像的暗部分的清晰度，在所述短曝光图像中通过短曝光时间来提高一个图像的亮部分的清晰度。该高动态范围渲染过程将高增益施加于通过长曝光获得的像素信号，并且执行至数字值的转换，并且将比长曝光期间的增益小的增益施加于通过短曝光获得的像素信号，并且在此之后执行至数字值的转换。在通过长曝光获得的图像的暗部分中，甚至利用较高的增益，信号振幅仍然不足。在通过短曝光获得的图像的亮部分中，利用较小增益，信号振幅也足够。

如图25中所示，根据第八示例性实施例的图像传感器在暗电平信号的重置周期结束之后启动模拟数字转换，并且求各个模拟数字转换器电路241的随比较基准电压下降而改变的数字输出值的积分。如图25中所示，图像的通过长曝光获得的暗部分中的像素信号往往具有不足的亮度和低电压电平，并且图像的通过短曝光获得的亮部分中的像素信号往往具有足够的亮度和高电压电平。因此，由各个模拟数字转换器电路241执行的转换次数在通过长曝光获得的像素信号上执行的转换过程中可以比在通过短曝光获得的像素信号上执行的转换过程中更多。

然后，在根据第八示例性实施例的图像传感器中，算术平均输出值(图25中的除法器的输出)在下一读取时刻处被输出到下一级。此时，在根据第八示例性实施例的图像传感器中，算术平均输出值是通过用积分输出值除以积分次数获得的值。

如上面所描述，根据第八示例性实施例的图像传感器对模拟数字转换器电路的输出值执行算术平均处理，并且然后将值输出到后续级中的电路。因此，能够降低根据第八示例性实施例的图像传感器中的像素值中的噪声。更具体地说，当积分次数是N时，根据第八示例性实施例的图像传感器中的噪声电平可以被降低至大约1/√N。当模拟数字转换器电路的转换精度是10比特时，N是1024，并且噪声电平被降低至比未执行算术平均处理的情况小30倍。

另外，在根据第八示例性实施例的图像传感器中，积分次数随着像素信号的电压电平较低(或像素值较暗)而增加。对通过不同的曝光时间(即，长曝光和短曝光)而获得的图像进行合成的高动态范围渲染过程将高增益施加于暗部分。因此，在高动态范围渲染过程中，暗部分中的噪声电平往往较高。然而，在根据第八示例性实施例的图像传感器中，针对暗部分中的像素信号积分次数多，并且因此能够增强降噪能力。另一方面，在根据第八示例性实施例的图像传感器中，不需要增加通过短曝光获得的亮部分中的像素信号的积分次数，并且因此能够抑制功率消耗。

如上面所描述，通过根据像素信号的电平改变积分次数，能够对暗部分中的像素信号展示高降噪能力，并且能够通过抑制根据第八示例性实施例的图像传感器中的积分次数来降低亮部分中的像素信号的功率消耗。

第九示例性实施例

在第九示例性实施例中，描述了为根据第八示例性实施例的图像传感器的替代形式的图像传感器。应注意，在第九示例性实施例的描述中，与第一和第八示例性实施例中的那些元件相同的元件通过与第一和第八示例性实施例中的参考符号相同的参考符号来表示，并且所述相同的元件的描述被省略。

图26是根据第九示例性实施例的图像传感器的框图。如图26中所示，在根据第九示例性实施例的图像传感器中，算术平均处理电路551至55n被算术平均处理电路561至56n取代。算术平均处理电路561至56n具有一种结构，其中处理时间设置电路64被添加至算术平均处理电路551至55n。

处理时间设置电路64基于通过模拟数字转换中的初始模拟数字转换获得的输出值来设置各个模拟数字转换器电路的处理循环周期的长度，所述模拟数字转换由各个模拟数字转换器电路在一个像素信号上重复地执行。具体地说，作为初始值，处理时间设置电路64具有对应于亮部分的转换时间，所述转换时间作为由各个模拟数字转换器电路在一个像素信号上执行的第一转换所需要的时间。然后，当通过初始模拟数字转换获得的输出值对应于亮部分时，处理时间设置电路64不会改变转换循环周期的长度。另一方面，当通过初始模拟数字转换所获得的输出值对应于暗部分时，处理时间设置电路64将转换循环周期改变成较短的时间。

下文中描述了根据第九示例性实施例的图像传感器的操作。图27是说明根据第九示例性实施例的图像传感器的操作的时序图。在图27中所示出的时序图中，与根据图25中所示出的第八示例性实施例的图像传感器相同的操作由根据第九示例性实施例的图像传感器执行。如图27中所示，在根据第九示例性实施例的图像传感器中，获得了对应于暗部分的像素信号的转换循环周期被改变成较短的时间。

如上面所描述，在根据第九示例性实施例的图像传感器中，通过缩短用于对应于暗部分的像素信号的转换循环周期，能够增加将在一个周期中执行的积分的次数。以此方式，通过增加对应于暗部分的像素信号上的积分次数，能够实现用于对应于暗部分的像素信号的较高噪声压缩能力。

虽然已经依据若干实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，本发明可以使用所附权利要求的精神和范围内的各种修改来实践，并且本发明并不限于上面所描述的示例。

另外，权利要求的范围并不受上面所描述的实施例限制。

另外，应注意，申请人的意图在于涵盖所有权利要求要素的等效形式，即使后面在审查期间被修改。

本领域技术人员可以视需要对第一至第八实施例进行组合。

应注意，上面的示例性实施例中所描述的图像传感器包括下面的补充说明中所描述的那些。

(补充说明)

一种图像传感器，所述图像传感器包括：

第一芯片；以及

第二芯片，所述第二芯片被配置为通过微凸块向所述第一芯片传输信号以及从所述第一芯片接收信号，所述第一芯片堆叠在所述第二芯片的顶部上，其中

在所述第一芯片上，像素电路被布置成格子结构，所述像素电路中的每个像素电路包括：

光电转换元件，

浮动扩散部，

转移晶体管，所述转移晶体管放置在所述光电转换元件与所述浮动扩散部之间，

重置晶体管，所述重置晶体管被配置为根据重置信号将重置电压施加于所述浮动扩散部，以及

放大晶体管，所述放大晶体管被配置为基于所述浮动扩散部的电势输出像素信号，并且

在所述第二芯片上，

放置有至少一个模拟数字转换器电路，所述至少一个模拟数字转换器电路被配置为将所述像素信号的电压电平转换成数字值，并且

所述模拟数字转换器电路的布局面积等于或小于连接至一个微凸块的所述像素电路的布局面积。

Claims (12)

1.一种图像传感器，包括：

第一芯片；以及

第二芯片，所述第二芯片被配置为通过微凸块向所述第一芯片传输信号以及从所述第一芯片接收信号，所述第一芯片堆叠在所述第二芯片的顶部上，其中

在所述第一芯片上，像素电路被布置成格子结构，所述像素电路中的每个包括：

光电转换元件，

浮动扩散部，

转移晶体管，所述转移晶体管被放置在所述光电转换元件与所述浮动扩散部之间，

重置晶体管，所述重置晶体管被配置为根据重置信号将重置电压施加于所述浮动扩散部，以及

放大晶体管，所述放大晶体管被配置为基于所述浮动扩散部的电势输出像素信号，并且

在所述第二芯片上，

放置电路的至少一个输入级电路，所述电路的至少一个输入级电路被配置为对所述像素信号执行信号处理，并且

为被布置成一行的所述像素电路放置两个或多个输入级电路。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述输入级电路是模拟数字转换器电路，所述模拟数字转换器电路被配置为生成与所述像素信号的模拟电平对应的数字值。

3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述模拟数字转换器电路的后续级中的多个电路被放置在所述第二芯片上。

4.根据权利要求1所述的图像传感器，包括：

第三芯片，所述第三芯片被配置为通过微凸块向所述第二芯片传输信号以及从所述第二芯片接收信号，所述第二芯片堆叠在所述第三芯片的顶部上，其中

至少所述输入级电路被放置在所述第二芯片上，并且

不包括所述输入级电路的电路被形成在所述第三芯片上。

5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述像素电路中的每个包括多个光电转换元件。

6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中

所述输入级电路是模拟数字转换器电路，并且

所述模拟数字转换器电路包括数字值保持电路，所述数字值保持电路被配置为保持所述模拟数字转换器电路的转换结果，所述数字值保持电路的数目与所述多个光电转换元件的数目对应。

7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第二芯片包括用作所述放大晶体管的负载的电流源。

8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述像素电路中的每个包括与所述放大晶体管并联连接的输出钳位晶体管，所述输出钳位晶体管的栅极被供应有钳位设置电压。

9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中施加于所述放大晶体管的漏极的像素供电电压和所述重置电压彼此具有不同的电压值。

10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中为所述多个像素电路放置一个微凸块。

11.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述第二芯片包括算术平均处理电路，所述算术平均处理电路被配置为每当所述模拟数字转换器电路的输出值改变时，执行改变的所述输出值的积分以生成积分输出值，并且将算术平均输出值输出到放置在后续级中的电路，所述算术平均输出值通过所述积分输出值除以所述积分次数来生成。

12.根据权利要求11所述的图像传感器，其中所述算术平均处理电路包括处理时间设置电路，所述处理时间设置电路被配置为基于通过由所述模拟数字转换器电路对所述一个像素信号重复地执行的模拟数字转换当中的初始模拟数字转换而获得的所述输出值，设置所述模拟数字转换器电路的处理循环周期的长度。