固态成像器件、数据传输电路和相机系统的制作方法

专利名称：固态成像器件、数据传输电路和相机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及固态图像拾取元件和用于传输固态图像拾取元件所获得的像素值的 数据传输电路，以及并入了该固态图像拾取元件的相机系统，尤其涉及调节固态图像拾取 元件中像素值的捕获定时的技术。
背景技术：
截至目前，作为固态图像拾取元件，已知CMOS (互补金属氧化物半导体)型图像传 感器。由于在CMOS LSI制造工艺的基础上制作CMOS图像传感器，因此通过该工艺的应用， 可以容易地将图像传感器以外的功能并入在同一芯片中。通过利用该特性，可以为每列像 素提供模数转换器(下文将其称为ADC)，并且在各个列中并行地执行至数字信号的转换处 理的实施。这种系统称为列ADC系统。
图1示出了用于通过列ADC系统执行A/D (模/数)转换的固态图像拾取元件的 配置示例。该固态图像拾取元件100具有像素阵列单元20，其通过以矩阵方式纵向地在 m列中以及交叉地在η行中排列像素210而构成；行扫描电路30 ；列扫描电路40和定时控 制电路50。
此外，固态图像拾取元件100配备有ADC 60-0 ADC 60_m，其在对应于像素阵 列单元20中的各个列的同时而被提供；以及基准信号产生单元70，其用于将A/D转换的 基准电压RAMP提供至ADC 60-0 ADC 60_m。ADC60-0 ADC 60-m分别配备有比较器 (REF) 601-0 比较器601-m以及锁存单元602-0 锁存单元602_m。
固态图像拾取元件100进一步具有感测放大器80和捕获单元90。应当注意，在图 1中，尽管仅在一行中仅仅图示了锁存单元602-0 锁存单元602-m，但是实际上，这些锁存 单元应该以输出位数(10位、12位等)排列和安排在列方向上。为了详细阐述，在与其对应 的同时，还排列了多对感测放大器80和捕获单元90。
像素阵列单元20中的各个像素210连接至行选择线Hi和列选择线Vj (i和j均 是自然数)。行扫描电路30选择行选择线HO Hn之中的期望要执行像素值读取的行选择 线Hi。列扫描电路40选择行扫描电路30所选的行选择线Hi中的期望要读取像素值的列 选择线Vj。定时控制电路50基于输入控制时钟产生内部时钟，以输出至行扫描电路30、列 扫描电路40、ADC60-0 ADC 60_m、基准信号产生单元70等。
应当注意，在下列描述中，在无需分别单独相互区分ADC 60-0 ADC60_m的情况 下，将其简称为ADC 60，而在无需单独相互区分比较器(REF)601-0 比较器601-m的情况 下，将其简称为比较器601。进而，在无需单独相互区分锁存单元602-0 锁存单元602-m 的情况下，将其简称为锁存单元602。
ADC 60的比较器601将从基准信号产生单元70输入的基准电压RAMP与通过列选 择线Vj传送的像素210的输出值进行比较，并且在基准电压RAMP的量值和像素210的输 出值彼此匹配时，通过将输出信号的相位反转来执行输出。
锁存单元602持续地对时钟数进行计数直到比较器610的输出改变为止，并且在4比较器610的输出改变时，根据比较时段保存数字计数值。锁存单元602保存的计数值由 列扫描电路40扫描，并且由二相总线BlO和B20依次提取。二相总线BlO和B20提取出的 计数值作为相位彼此反相的差分信号而存在。
用作放大单元的感测放大器80将通过总线BlO和总线B20输入的差分信号进行 放大，以便输出至捕获单元90。捕获单元90例如由触发器电路构成，并与所提供的控制时 钟同步地将来自于感测放大器80的输出进行锁存。感测放大器80锁存的值(像素值)与 控制时钟同步地输出至输出数据处理电路(其未在附图中示出)。
顺便提及，在图1所示的固态图像拾取元件100中，由于从多个锁存单元602到感 测放大器80的物理距离的差异，因此出现感测放大器80中的数据捕获定时中产生偏差的 问题。为了详细阐述，直到从各个锁存单元602(其在列方向上排列和安排了像素数量那么 多的锁存单元602)向感测放大器80提供像素值的信号为止的时间取决于传送信号的总线 BlO和B20的距离。为此，在用于从位于最接近感测放大器80的位置(近端)的锁存单元 602-m捕获输出数据的定时和从位于最远离感测放大器的位置(远端)的锁存单元602-0 捕获输出数据的定时之间产生差异。
当由捕获单元90锁存数据时，保存时间对于近端的数据是紧张的，建立时间对于 远端的数据是紧张的。为此，依据由于远近端差异而引起的捕获定时的偏差的量值，可能由 一个像素不同步地捕获数据。
此外，存在这样的可能性取决于构成该电路的半导体芯片的处理时的变化，通过 总线BlO和总线B20传送数据的时间可能产生差异。截至目前，在不考虑这种变化的情况 下统一地设置捕获时段，因此在某些情况下，在预定时段内不能捕获从远端输出的数据以 及从近端输出的数据两者。
此外，通过总线BlO和总线B20传送数据的时间还取决于电源电压的波动和温度 的变化。此外，近年来，图像的更高清晰度和更快帧速的实现得到发展，并且与此伴随，缩短 了允许捕获关于一个像素的数据的时间。为了详细阐述，感测放大器80对于数据捕获定时 的偏差的允许量也变窄。
也可以通过改变掩模(mask)来调节捕获定时，据此，可以为每个芯片设置不同的 值。然而，执行这些花费了相当多的劳动时间，并且可以设想，执行是困难的。
鉴于上述要点已经做出了本发明，并且目标在于使得可以适当地设置像素值的捕 获定时。发明内容
本发明的固态图像拾取元件配备有像素阵列单元，其由以矩阵方式在行方向和 垂直方向上排列的像素构成；以及锁存单元，其针对构成像素阵列单元的每一列而提供，并 被配置为将像素的像素值转换为数字像素值以保存所述像素值。此外，该固态图像拾取元 件配备有列扫描单元，其用于通过列扫描来选择所述锁存单元；捕获单元，其用于与预定 时钟同步地依次捕获列扫描单元选择的锁存单元所保存的像素值；以及延迟单元，其用于 以多级对驱动捕获单元的时钟进行延迟。利用上述配置，将第一哑数据设置在最邻近捕获 单元的近端的锁存单元中，将第二哑数据设置在最远离捕获单元的远端的锁存单元中。然 后，将延迟单元10中的延迟量设置为捕获单元能够捕获第一哑数据和第二哑数据两者的延迟量。
据此，将捕获单元的捕获定时设置为可捕获从远端输出的 数据和从近端输出的 现数据两者的定时。
根据本发明，由于将捕获单元的捕获定时设置为可捕获从远端输出的哑数据和从 近端输出的 数据两者的定时，因此固态图像拾取元件的工作裕度得到改善。


图1是示出传统固态图像拾取元件的配置示例的框图。
图2是示出根据本发明第一实施例的固态图像拾取元件的配置示例的框图。
图3是示出根据本发明第一实施例的延迟单元的配置示例的说明图。
图4是示出根据本发明第一实施例的对于哑数据(dummy data)的传输定时的示 例的时序图。
图5是示出根据本发明第一实施例的、从近端的锁存单元输出 数据的定时和用 于由延迟单元延迟的控制时钟的输出定时的示例的时序图。
图6是示出根据本发明第一实施例的、从远端的锁存单元输出 数据的定时和用 于由延迟单元延迟的控制时钟的输出定时的示例的时序图。
图7是示出根据本发明第二实施例的固态图像拾取元件的配置示例的框图。
图8是示出根据本发明第二实施例的、用于由延迟单元延迟的控制时钟的输出定 时和在近端和远端两者输出 数据的定时的示例的时序图。
图9是示出将根据本发明实施例的固态图像拾取元件应用于相机系统的情况下 的配置示例的框图。
具体实施方式
下文参照图1 8描述本发明的实施例。将以下列顺序描述本实施例。
1.第一实施例[基本配置示例]
2.第二实施例[同时执行来自近端的数据捕获定时的测量和来自远端的数据捕 获定时的测量的示例]
<第一实施例>
[装置总体配置示例]
图2是示出根据第一实施例的固态图像拾取元件的配置示例的框图。图2中所示 的固态图像拾取元件1具有像素阵列单元2，其通过以矩阵方式纵向地在m列中以及交叉 地在η行中排列像素21而构成；行扫描电路3 ；列扫描电路4和定时控制电路5。
此外，固态图像拾取元件1配备有ADC 6-0 ADC 6_m，其在对应于像素阵列单元 2的各个列的同时而被提供；以及基准信号产生单元7，其用于将用以A/D转换的基准电压 RAMP提供至ADC 6-0 ADC 6_m。ADC 6-0 ADC 6_m分别配备有比较器(REF) 61-0 比 较器61-m，以及锁存单元62-0 锁存单元62-m。
固态图像拾取元件1进一步具有感测放大器8、捕获单元9、延迟单元10和控制 单元11。此外在图2中，如同在图1中那样，仅在一行中图示了锁存单元62-0 锁存单元 62-m，但是实际上，这些锁存单元应该以输出位数排列和安排在列方向上。因此，在与其对应的同时，还排列了多对感测放大器8和捕获单元9。
像素阵列单元2中的各个像素21连接至行选择线Hi和列选择线Vj (i和j均是 自然数)。行扫描电路3选择行选择线HO Hn之中的期望要执行像素值读取的行选择线 Hi。列扫描电路4选择行扫描电路3所选的行选择线Hi中的期望要读取像素值的列选择 线Vj。定时控制电路5基于输入控制时钟产生内部时钟，以输出至行扫描电路3、列扫描电 路4、ADC 6-0 ADC 6_m、基准信号产生单元7等。
应当注意，在下列描述中，在无需分别单独相互区分ADC 6-0 ADC 6_m的情况 下，将其简称为ADC 6，而在无需单独相互区分比较器61-0 比较器61-m的情况下，将其简 称为比较器61。进而，在无需单独相互区分锁存单元62-0 锁存单元62-m的情况下，将其 简称为锁存单元62。
ADC 6的比较器61将从基准信号产生单元7输入的基准电压RAMP与通过列选择 线Vj传送的像素21的输出值进行比较，并且在基准电压RAMP的量值和像素21的输出值 彼此匹配时，通过将输出信号的相位反转来执行输出。
锁存单元62持续地对时钟数进行计数直到比较器61的输出改变为止，并且在比 较器61的输出改变时，根据比较时段保存数字计数值。锁存单元62保存的计数值由列扫 描电路4扫描，并且由二相总线Bl和B2依次提取以便设置为差分电位。
感测放大器8将通过总线Bl和总线B2输入的差分电位进行放大，以输出至捕获 单元9。捕获单元9例如由触发器电路构成，并与所提供的控制时钟同步地将来自感测放大 器8的输出进行锁存。与控制时钟同步地将由感测放大器8锁存的像素值输出至输出数据 处理电路(其未在附图中示出)。除了延迟单元10之外，截止目前为止描述的配置基本上 与使用图1描述的传统配置相同。
然后，根据本实施例，设置经由延迟单元10提供输入至捕获单元9的控制时钟的 配置。延迟单元10通过将用于指示捕获单元9中的数据捕获定时的控制时钟进行延迟，来 调节数据的捕获定时。可以通过比控制时钟的一个时钟周期更小的步长，以多级调节在延 迟单元10处添加的延迟量。图3示出了延迟单元10的配置示例。图3所示的延迟单元10 被配置为能够以五级调节控制时钟的延迟量。应当注意，延迟量的设置间隔不限于五级，而 是也可以设置为诸如六级和七级之类的多级。
延迟单元10通过串联连接的延迟元件Dl 延迟元件D5而构成延迟线(delay line)。各个延迟元件D例如通过串联连接两个反相器元件而构成。用于提取各个延迟元 件Dl 延迟元件D5的输出的线A 线E分别配备有开关SWl 开关DW5，并且当选择性地 连接这些开关SW之一时，输入至捕获单元9的信号的延迟量改变。
例如，在开关SW3接通并且其它开关SW断开的情况下，经由提供了开关SW3的线 C，通过延迟元件Dl、延迟元件D2和延迟元件D3添加延迟的控制时钟被传送至捕获单元9。 此外，在开关S5接通并且其它开关SW断开的情况下，经由提供开关SW5的线E，通过延迟元 件Dl 延迟元件D5添加延迟的控制时钟被传送至捕获单元9。
应当注意，在本示例中，延迟元件Dl 延迟元件D5由两级反相器元件构成，但是 也可以由触发器电路等构成。在通过触发器电路的配置的情况下，也可以添加大于或等于 一个时钟周期的延迟。
控制单元11通过切换开关SWl 开关SW5的接通和断开，来调节延迟单元10中的延迟量。延迟单元10对于延迟量的这种调节仅在输入用于测试的哑数据(dummy data) 的情况下执行。这里的测试是指感测放大器8对于捕获定时的测量。此外，控制单元11在 其之中配备有用作存储单元的寄存器11a，并且寄存器Ila存储捕获单元9中的数据捕获结 果等。
将用于测试的哑数据的传输设置为通过使用用于像素信号传输的总线Bl和B2来 执行。将tt数据的输入设置为在未执行像素值传输时的非有效时段中执行。
图4示出了在以一个帧周期观看的情况下用于视频信号的输出时序图。如图4中 所示，与垂直同步信号同步地执行列扫描电路4(见图2)中的扫描，并且与其同步地，依次 向感测放大器8输入垂直消隐信号(V-Blank)、哑像素(Dummy)、光学黑像素(OB)和有效像 素。哑像素(Dummy)、光学黑像素(OB)和有效像素用于视频信号，并且在输出这些像素的时 间段期间，可以不传送哑数据。因此，在不传输这些像素的时间段期间，这里，在垂直消隐时 段期间，为了详细阐述，在垂直消隐信号的输出时段内，执行 数据的传输。
应当注意，也可以在图像拾取时对每个帧执行垂直消隐时段期间的 数据传输。 此外，也可以仅在测量捕获定时的时段期间执行传输，例如，也可以仅在电源启动时、待机 时、从待机状态返回时等执行传输。可替代地，作为能够进行指示执行定时调节的用户操作 的配置，也可以设置由用户指示放入哑数据的定时的配置。
根据本实施例，在从近端的锁存单元62-m输出哑数据的情况下以及从远端的锁 存单元62-0输出 数据的情况下，将感测放大器8中对于 数据的捕获定时的研究设置为 在两个分离的场合中执行。通过确定是否在各个定时中捕获 数据，在由延迟单元10逐步 地移动捕获单元9的捕获定时的同时，执行对于哑数据的捕获定时的研究。将关于是否捕 获了哑数据的信息(测量结果)存储于寄存器Ila等中。然后，参照寄存器Ila中存储的 测量结果，并且将可以捕获远端处的数据两者的定时设置为捕获单元9中的捕获定时。
图5示出了从近端的锁存单元62-m输出哑数据的定时以及用于由延迟单元10延 迟的控制时钟的输出定时的示例。图5最上级的“输出OA”所表示的波形是在延迟单元10 中仅连接开关SWl并且其它开关SW2 SW5断开的状态下，从延迟单元10输入至列扫描电 路4的控制时钟的波形。为了详细阐述，该波形是仅通过延迟元件Dl添加延迟的控制时钟 的波形。
类似地，“输出0B”所表示的波形是通过延迟元件Dl和延迟元件D2添加延迟的控 制时钟的波形，而“输出0C”所表示的波形是通过延迟元件D1、延迟元件D2和延迟元件D3 添加延迟的控制时钟的波形。此外，“输出0D”所表示的波形是通过延迟元件Dl 延迟元 件D4添加延迟的控制时钟的波形，而“输出OE”所表示的波形是通过延迟元件Dl 延迟元 件D5添加延迟的控制时钟的波形。
在捕获单元9中，在控制时钟上升时执行数据捕获。因此，在图5所示的示例中， 在基于 数据的输出时段内所输出的控制时钟“输出OA”、“输出0B”和“输出0C”执行捕获 时的定时，由捕获单元9捕获哑数据。然后，在用于“输出0D”和“输出0E”的捕获定时，不 捕获tt数据。
是否执行捕获例如由1和0中的一位来表示，并在各个延迟量与捕获结果相关联 的同时被存储在寄存器Ila中。当将对应于“输出OA” “输出0E”的延迟量分别设置为 延迟量DA 延迟量DE时，在图5所示的示例中，将诸如延迟量DA = 1、延迟量DB = 1、延8迟量DC = 1、延迟量DD = 0和延迟量DE = 0之类的数据存储在寄存器Ila中。
图6示出了从远端的锁存单元62-1输出哑数据的定时以及用于由延迟单元10所 延迟的控制时钟的输出定时的示例。与图5中类似地，输出OA”所表示的波形是仅通过延 迟元件Dl添加延迟的控制时钟的波形，而“输出0B”所表示的波形是通过延迟元件Dl和延 迟元件D2添加延迟的控制时钟的波形。“输出0C”所表示的波形是通过延迟元件D1、延迟 元件D2和延迟元件D3添加延迟的控制时钟的波形，而“输出0D”所表示的波形是通过延迟 元件Dl 延迟元件D4添加延迟的控制时钟的波形。此外，“输出OE”所表示的波形是通过 延迟元件Dl 延迟元件D5添加延迟的控制时钟的波形。
图6示出可以在将延迟量设置为延迟量DC时以及在将延迟量设置为延迟量DD时 执行哑数据的捕获。此结果也在设置延迟量DA = 0、延迟量DB = 0、延迟量DC = 1、延迟量 DD = 1和延迟量DE = 1的同时记录在寄存器Ila中。根据关于来自图5中所示近端的数 据的捕获结果和关于来自图6中所示远端的数据的捕获结果，发现可以捕获来自近端的 数据以及来自远端的 数据两者的定时是将延迟量设置为DC的定时。为了详细阐述，当控 制时钟延迟了延迟量DC时，可以捕获从近端发送的数据以及从远端发送的数据两者。应当 注意，在可以执行捕获单元9中的捕获的定时具有诸如“延迟量DA 延迟量DC”之类的范 围的情况下，可以将它们之中的中间点等设置为捕获单元9中的上述捕获定时。
在获得了这些结果之后，基于控制单元11的控制，延迟单元10中用于将延迟量设 置为DC的开关SW3接通，而其它的开关SW断开。据此，对于提供至捕获单元9的控制时钟， 总添加延迟量DC的延迟。因此，将捕获单元9中的捕获定时自动地设置为可以捕获从近端 发送的数据和从远端发送的数据两者的定时。
此外，尽管在图2中省略了图示，但是如上述那样，在实际中可以在对应于输出位 数的同时提供多个捕获单元9。然后，配置延迟单元10的延迟，以便将其添加到向各个捕获 单元9提供的所有控制时钟。因此，对于所有捕获单元9执行捕获定时的改变。
应当注意，因为总线Bl和总线B2的传输时间还由于温度变化或电源电压的波动 而改变，因此在执行上述调节后经过了一定时间之后，也可以通过使用本示例中的技术再 次执行调节。
[第一实施例的效果]
根据上述第一实施例，将可以捕获从近端的锁存单元62-m输出的数据和从远端 的锁存单元62-0输出的数据两者的定时设置为捕获单元9中的捕获定时。为此，可以精确 地捕获从近端到远端的所有像素值。这导致即使增大了用于驱动固态成像拾取元件的时钟 的速度，也可以执行精确捕获的状态，并且实现了甚至更高速度的驱动。
此外，根据上述第一实施例，基于实际进行的测量结果，决定可以捕获从近端的锁 存单元62-m输出的数据和从远端的锁存单元62-0输出的数据两者的定时。为了详细阐述， 同样即使在数据传输速度由于温度变化或电源电压波动而改变的情况下，也将产生这种变 化的状态下的最佳捕获定时设置为新的捕获定时。因此，可以在考虑制造工艺中所产生的 元件的所有变化、温度变化、电源电压波动等的同时，将捕获单元9中的捕获定时调节为最 佳定时。
此外，根据上述第一实施例，可以对每个芯片执行对于捕获定时的调节。因此，设 计裕度也可以得到改善。
此外，根据上述第一实施例，在通过 数据对于捕获定时的测量之后自动执行对 于捕获定时的设置。据此，可以毫不麻烦地执行对于定时的调节。
此外，根据上述第一实施例，也可以定期地执行对于捕获单元9的捕获定时的调 节，并且在需要时，也可以校正对于定时的调节之后产生的捕获定时的偏差。
此外，根据上述第一实施例，由于通过使用用于像素值传输的总线Bl和总线B2来 执行 数据的传输，因此无需提供用于实现捕获定时调节功能的新传输路径。此外，由于在 视频信号的非有效时段(垂直消隐时段)中执行 数据的传输，因此无需单独地为定时调 节提供时间。
此外，根据上述第一实施例，通过利用触发器电路构成延迟单元10的延迟元件D， 即使在将用于输出自远端的数据的捕获定时延迟了等于或大于一个时钟周期的情况下，也 可以调节捕获定时。
[第二实施例]
接下来，参照图7和8描述本发明的第二实施例。根据本实施例，通过使用两对总 线，同时执行来自远端的 数据的输出以及来自近端的 数据的输出，并且检索可以捕获 两个 数据的定时。然后，将可以捕获输出自远端和近端的两个 数据的定时重新设置为 捕获单元9中的捕获定时。
图7是示出根据本示例的固态图像拾取元件1’的配置示例的框图。在图7中，将 相同的附图标记分配给与图2对应的部分。此外，在图7中，省略了像素阵列单元2、行扫描 电路3、定时控制电路5和比较器61的图示。
图7图示了在对应于输出位数的同时所提供的锁存单元62之中的第i个锁存单 元62-0i 锁存单元62-mi以及第i+Ι个锁存单元62_0i+l 锁存单元62_mi+l。锁存单元 62-Oi 锁存单元62-mi连接至总线Bli和B2i，而锁存单元62_0i+l 锁存单元62_mi+l 连接至总线Bli+1和总线B2i+1。
总线Bli和总线B2i连接至感测放大器8i，并且感测放大器8i连接至捕获单元 9i。在这种配置中，通过总线Bli和总线B2i所传送的差分电位由感测放大器8i放大，并 且由捕获单元9i+l锁存，以便在预定定时输出。
此外，总线Bli+1和B2i+2连接至感测放大器8i+l，并且感测放大器8i+l连接至 捕获单元9i+l。在这种配置中，通过总线Bli+1和总线B2i+1所传送的差分电位由感测放 大器8i+l放大，并且由捕获单元9i+l锁存，以便在预定定时输出。
根据本实施例，在总线Bli和总线B2i上，从远端的锁存单元62-Oi输出哑数据， 而在总线Bli+1和总线B2i+2上，从近端的锁存单元62-mi+l输出哑数据。为了详细阐述， 根据第一实施例，单独地执行对于输出自近端的tt数据的捕获定时的测量以及对于输出自 远端的 数据的捕获定时的测量，但是根据本示例，将测量配置为同时执行。
延迟单元10连接至捕获单元9i和捕获单元9i+l，并且控制单元11连接至延迟单 元10。延迟单元10基于控制单元11的控制，以小步长对输入控制时钟的相位执行偏移。 据此，调节捕获单元9i和捕获单元9i+l中的哑数据的捕获定时。
然后，在对于在改变延迟单元10的延迟量的同时执行的捕获定时的各个测量的 时候，行扫描电路3选择跟随近端锁存单元62-m的远端锁存单元62-0。据此，在对于在改 变延迟单元10的延迟量的同时执行的捕获定时的各个测量的时候，将 数据传送至捕获单元9i和捕获单元9i+l两者。控制单元11包括寄存器11a，并且在寄存器Ila中，记录捕获单元9i和捕获单元 9 +1中的哑数据的捕获结果。图8示出了用于由延迟单元10延迟的控制时钟的输出定时以及用于近端和远端 两者的 数据的输出定时的示例。行5的最上级表示用于控制时钟的输出定时，行6表示 用于来自近端的 数据的输出定时，而行7表示用于来自远端的 数据的输出定时。图8的最上级的“输出OA”所表示的波形是在延迟单元10中仅连接开关SWl并且其它开关SW2 SW5断开的状态下，从延迟单元10输入至列扫描电路4的控制时钟的波 形。为了详细阐述，该波形是仅通过延迟元件Dl添加延迟的控制时钟的波形。类似地，“输出0B”所表示的波形是仅通过延迟元件Dl和延迟元件D2添加延迟的 控制时钟的波形，而“输出0C”所表示的波形是通过延迟元件D1、延迟元件D2和延迟元件 D3添加延迟的控制时钟的波形。此外，“输出0D”所表示的波形是通过延迟元件Dl 延迟 元件D4添加延迟的控制时钟的波形，而“输出OE”所表示的波形是通过延迟元件Dl 延迟 元件D5添加延迟的控制时钟的波形。在捕获单元9i和捕获单元9i+l中，在控制时钟上升时执行数据捕获。即，可以立 即捕获分别从远端和近端输出的 数据的定时是在从来自远端的 数据的输出开始直到 来自近端的 数据的输出结束为止的时段期间控制时钟上升的定时。在图8所示的示例中，在从用于来自远端的 数据的输出开始的定时tl直到用于 来自近端的 数据的输出结束的定时t2为止的时段之间上升的控制时钟仅是由“输出C” 表示的控制时钟。因此，当将执行捕获的情况设置为1、将未执行捕获的情况设置为0并且 将对应于“输出OA” “输出0E”的延迟量分别设置为延迟量DA 延迟量DE时，寄存器Ila 中所记录的数据如下延迟量DA = 0、延迟量DB = 0、延迟量DC = 1、延迟量DD = 0和延 迟量DE = 0。在获得这些结果之后，基于控制单元11的控制，用于将延迟单元10中的延迟量设 置为DC的开关SW3接通，而其它的开关SW断开。据此，对于提供至捕获单元9的控制时钟， 总添加延迟量DC的延迟。因此，将捕获单元9中的捕获定时设置为可以捕获从近端发送的 数据和从远端发送的数据两者的定时。[第二实施例的效果]根据本发明的上述第二实施例，除了第一实施例的效果之外，还取得了可以同时 测量用于从近端输出的数据的捕获定时和用于从远端输出的数据的捕获定时的效果。此 夕卜，据此，可以将寄存器Ila中的用于测量结果的存储区域的大小抑制到最小。[将各个实施例的配置应用于相机系统的示例]应当注意，可以将具有这种效果的固态图像拾取元件1(1’ )应用为用于数码相机 或摄像机的图像拾取器件。图9示出应用了根据本发明实施例的固态图像拾取元件的相机系统的配置示例。图9所示的相机系统200具有可以应用根据本发明实施例的固态图像拾取元件1 的图像拾取器件201，以及用于将对象的图像光成像在该图像拾取器件201的图像拾取表 面上的镜头202。此外，相机系统具有用于驱动图像拾取器件201的驱动电路203、用于处 理图像拾取器件201的输出信号的信号处理电路204、显示单元205以及存储单元206。
驱动电路203具有用于产生各种定时信号(包括用于驱动图像拾取器件201中的 电路的开始脉冲和时钟脉冲)的定时发生器(未在附图中示出)，并且以预定的定时信号驱 动图像拾取器件201。信号处理电路204对图像拾取器件201的输出信号应用诸如⑶S(相关双采样) 之类的信号处理。信号处理电路204处理的视频信号作为视频投射在由液晶显示器等构成 的显示单元205上，此外 例如被记录在由存储器等构成的存储单元206中。如上所述，在诸如数码相机之类的图像拾取装置中，通过安装作为图像拾取器件 201的上述固态图像拾取元件1，可以实现高精度相机。应当注意，除了各个实施例的上述配置之外，还可以提供用于调节通过列扫描电 路4的列扫描的定时的第二延迟单元。在这种配置中，在初始估计时，在第二延迟单元延迟 现数据的输出定时之后，通过对捕获定时执行研究，可以测量固态图像拾取元件1的工作裕度。附图标记的说明1，1’固态图像拾取元件2像素阵列单元21像素3行扫描单元4列扫描单元5定时控制电路6-0 6-m ADC7基准信号产生单元8，8i感测放大器9，9i捕获单元10延迟单元11控制单元Ila寄存器20像素阵列单元21像素30行扫描电路40列扫描电路50定时控制电路60 ADC61-0 61-m 比较器62-0 62-m锁存单元70基准信号产生单元80感测放大器90捕获单元100固态图像拾取元件200相机系统201图像拾取器件202镜头203驱动电路204信号处理电路205显示单元206存储单元601比较器602锁存单元Bi，Bli，B2，B2i，B10，B20 总线 C 线Dl D5延迟元件E线HO，Hi行选择线RAMP基准电压S5，SW1 SW5开关Vj列信号线
权利要求
1.一种固态图像拾取元件，包括像素阵列单元，其由以矩阵方式在行方向和垂直方向上排列的像素构成； 锁存单元，其针对构成像素阵列单元的每一列而提供，并被配置为将像素的像素值转 换为数字像素值以保存所述像素值；列扫描单元，其用于通过列扫描来选择所述锁存单元；捕获单元，其用于与预定时钟同步地依次捕获所述列扫描单元选择的锁存单元所保存 的像素值；延迟单元，其用于以多级对驱动捕获单元的时钟进行延迟；以及 控制单元，其用于将第一 数据设置在各锁存单元之中的、最邻近捕获单元的近端的 锁存单元中，将第二 数据设置在各锁存单元之中的、最远离捕获单元的远端的锁存单元 中，并且将延迟单元中的延迟量设置为捕获单元能够捕获第一哑数据和第二哑数据两者的 延迟量。
2.如权利要求1所述的固态图像拾取元件，其中，所述控制单元包括存储单元，其用于存储延迟单元向时钟添加的多级的延迟量 中的每一个，并且在基于添加了多级的各个延迟量的控制时钟执行捕获单元中的捕获的情 况下，存储关于是否能够捕获第一和第二哑数据的信息，并且在延迟单元中设置存储单元中存储的、能够捕获第一和第二哑数据的延迟量，并且将 延迟了所述延迟量的时钟提供至捕获单元。
3.如权利要求2所述的固态图像拾取元件， 其中，在垂直消隐时段内执行 数据的传输。
4.如权利要求2所述的固态图像拾取元件，其中，在包括电源启动时、待机时、从待机状态返回时和用户指示的定时在内的任一定 时执行 数据的传输。
5.如权利要求3所述的固态图像拾取元件，进一步包含传输线，其用于传送锁存单元所保存的像素值作为差分信号；以及 放大单元，其连接至传输线的端部，并被配置为放大和输出所述差分信号。
6.如权利要求5所述的固态图像拾取元件，其中，所述延迟单元通过以小于时钟的一 个周期的步长改变延迟量，而将延迟添加至时钟。
7.如权利要求6所述的固态图像拾取元件，其中，所述存储单元存储关于是否能够捕 获从近端的锁存单元输出的第一哑数据的信息，以及关于是否能够捕获从远端的锁存单元 输出的第二 数据的信息。
8.一种数据传输电路，包含锁存单元，其用于保存从以矩阵方式在行方向和垂直方向上排列的像素构成的像素阵 列单元传输的像素值；捕获单元，其用于捕获锁存单元所保存的像素值； 延迟单元，其用于以多级对驱动捕获单元的时钟进行延迟；以及 控制单元，其用于将第一 数据设置在各锁存单元之中的、最邻近捕获单元的近端的 锁存单元中，将第二 数据设置在各锁存单元之中的、最远离捕获单元的远端的锁存单元 中，并且将延迟单元中的延迟量设置为捕获单元能够捕获第一哑数据和第二哑数据两者的延迟量。
9. 一种相机系统，包含 固态图像拾取器件，其包括像素阵列单元，其由在图像拾取表面上以矩阵方式在行方向和列方向上排列的像素构 成，并被配置为获得与经由镜头在图像拾取表面上成像的图像光所对应的像素值，锁存单元，其针对构成像素阵列单元的每一列而提供，并被配置为将像素的像素值转 换为数字像素值以保存所述像素值并且还保存输入的 数据， 列扫描单元，其用于通过列扫描来选择所述锁存单元，捕获单元，其用于与预定时钟同步地依次捕获列扫描单元选择的锁存单元所保存的像 素值，延迟单元，其用于以多级对驱动捕获单元的时钟进行延迟，以及 控制单元，其用于将第一 数据设置在各锁存单元之中的、最邻近捕获单元的近端的 锁存单元中，将第二 数据设置在各锁存单元之中的、最远离捕获单元的远端的锁存单元 中，并且将延迟单元中的延迟量设置为捕获单元能够捕获第一哑数据和第二哑数据两者的 延迟量；以及信号处理单元，其用于基于捕获单元所捕获的像素值来获得视频信号。
全文摘要
可设置捕获像素值的适当定时。固态成像器件包括像素阵列部分(2)，其中，像素(21)像矩阵那样在行和列方向上排列；以及锁存部分(62)，其针对构成像素阵列部分(2)的每一列而提供，将像素(21)的像素值转换为数字像素值，并保存转换后的像素值。该固态成像器件还包括列扫描部分(4)，其用于选择锁存部分(62)之一；捕获部分(9)，其用于与预定时钟同步地依次捕获列扫描部分(4)选择的锁存部分所保存的像素值；以及延迟部分(10)，其用于逐步地对驱动捕获单元的时钟进行延迟。利用该构造，将第一哑数据设置到近端锁存部分(62-m)，将第二哑数据设置到远端锁存部分(62-0)。将延迟部分(10)的延迟量设置为使得捕获部分(9)能够捕获第一和第二哑数据两者的值。
文档编号H04N5/335GK102037724SQ20098011856
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月25日 优先权日2008年5月27日
发明者铃木三佐男 申请人:索尼公司