摄像装置的制作方法

专利名称：摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明关系到摄像装置，尤其涉及到包括具有温度特性的摄像元件的摄 像装置。
背景技术：
一直以来，在安装于数字摄像机、车载摄像机等中的摄像机单元等的摄 像装置中，设置有将入射光光电变换为电信号的摄像元件。作为这样的摄像
元件，CCD ( Charge Coupled Device )型图像传感器和CMOS ( Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型图像传感器等被广泛使用。
已知这样的摄像装置，因这些CCD型图像传感器和CMOS型图像传感 器具有温度特性，所以根据由温度传感器检测出的摄像装置内部的温度，计 算通过这些图像传感器所得到的图像数据的校正量，并校正摄像图像，从而
得到最适合的图像。
例如，在专利文献1中记载了这样的摄像装置，将温度传感器设置在载 置了用于冷却摄像元件的珀尔贴元件的散热部件上，并根据由该温度传感器 检测出的散热部件的温度，对摄像元件的温度特性所导致的输出信号的偏差 进行校正。
此外，在专利文献2中记载了这样的摄像装置，将温度传感器设置在摄 像装置的壳体内部的摄像元件的附近，并根据由该温度传感器检测出的摄像 元件附近的温度，对摄像元件的温度特性所导致的输出信号的偏差进行校正。
此外，在专利文献3中记载了这样了摄像装置，将温度传感器设置在摄 像元件的摄像区域的周围，并根据由该温度传感器检测出的摄像区域附近的 温度，对摄像元件的温度特性所导致的输出信号的偏差进行校正。
专利文献1:特开平7-038019号公报
专利文献2:特开平7-270177号公报
专利文献3:特开2000-162036号公报

发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1所记载的摄像装置中，由于摄像元件和温度传感器 作为不同部件来构成，因此两者的距离不得不变大，温度检测的精度下降， 同时温度传感器的安装工序增加，因而存在制造成本增加的问题。
此外，在专利文献2所记载的摄像装置中，温度传感器设置在摄像元件 的附近，但摄像元件、温度传感器和电子电路分别作为不同部件来构成，因 此存在无法实现摄像装置整体的小型化的问题。此外，因温度传感器的形状 和布置，有时温度传感器不能得到与摄像元件的较大的接触面积，不能正确 地检测出摄像元件的温度。
此外，在专利文献3所记载的摄像装置中，温度传感器设置在摄像元件 上，但温度传感器并不在摄像元件的摄像区域内，而位于摄像区域的周边， 因此存在不能正确地检测出摄像区域的温度的问题。
本发明的课题在于，提供正确地检测出摄像元件的摄像区域的温度，对 摄像元件的温度特性进行精密的温度补偿，同时能够实现摄像装置整体的小 型化的摄像装置。
解决课题的方案
为了解决上述课题，技术方案一的发明是摄像装置，其特征在于，它包 括摄像元件，将入射光变换为电信号；信号处理芯片，与所述摄像元件层 叠安装；以及温度传感器，被组装在所述信号处理芯片中，以在将所述摄像 元件和所述信号处理芯片层叠的状态下接近所述摄像元件。
根据技术方案一的发明，通过将温度传感器组装在信号处理芯片上，可 以将摄像装置的结构元件设为最小限度的大小尺寸。此外，摄像元件的输出 信号的处理全部都在信号处理芯片中进行，因此可以将布线空间设为最小限 度。此外，通过将温度传感器预先组装在信号处理芯片中，与将这些作为不 同部件制造后设置的情况相比，可以简化摄像装置的制造工序。此外，通过 将摄像元件和组装了温度传感器的信号处理芯片进行层叠，可以实现摄像装 置的结构元件的小型化，同时确保温度传感器和摄像元件接近的面积较宽， 可以正确地检测出摄像元件的温度。
技术方案二的发明是技术方案一的摄像装置，其特征在于，它包括控制 单元，基于所述温度传感器的检测结果，对温度变化所引起的所述摄像元件的输出信号的偏差进行校正。
根据技术方案二的发明，利用由组装到信号处理芯片中的温度传感器所 正确地检测出的摄像元件的温度数据，可以对摄像元件的输出信号的偏差进 行校正。
技术方案三的发明是技术方案一或技术方案二的摄像装置，其特征在于， 所述摄像元件具有可根据入射光量来切换将入射光线性变换为电信号的线性 变换动作和进行对数变换的对数变换动作的多个像素。
根据技术方案三的发明，在包括根据入射光量对入射光进行对数变换或线性变换的线性对数传感器(linear log censor)的摄像装置中，基于温度传感 器的检测结果，可以对温度变化所引起的输出信号的偏差进行校正。
技术方案四的发明是技术方案一至技术方案三的任一项的摄像装置，其 特征在于，所述摄像元件可根据入射光量来切换多个线性变换特性，还可以 对温度变化所引起的线性变换特性的斜率变动和切换点变动进行校正。
根据技术方案四的发明，通过包括可根据入射光量来切换(斜率不同的) 多个线性变换特性的摄像元件，可以对温度变化所引起的线性变换特性的斜 率变动和切换点变动进行一交正。
技术方案五的发明是技术方案一至技术方案四的任一项的摄像装置，其 特征在于，所述温度传感器被组装为，在将所述摄像元件和所述信号处理芯 片层叠的状态下接近所述摄像元件的摄像区域的后侧。
根据技术方案五的发明，温度传感器和摄像元件的摄像区域的物理距离 减小，所以可由温度传感器正确地检测出摄像区域的温度。
技术方案六的发明是技术方案一至技术方案五的任一项的摄像装置，其特征在于， 一个所述温度传感器被组装在所述信号处理芯片中，以在将所述摄像元件和所述信号处理芯片层叠的状态下接近所述摄像元件的摄像区域的 中心附近。
根据技术方案六的发明，因采用了温度传感器接近摄像元件的摄像区域 的中心附近的结构，所以可以检测出摄像区域中最想测量的部分的温度。
技术方案七的发明是技术方案一至技术方案六的任一项的摄像装置，其 特征在于，所述温度传感器设置在和所述摄像元件的摄像区域重叠的部分。
根据技术方案七的发明，因温度传感器设置在摄像元件的摄像区域部分， 所以温度检测的偏差较少，可以进行正确的温度检测。
技术方案八的发明是技术方案一至技术方案五的任一项的摄像装置，其 特征在于，多个所述温度传感器被组装在所述信号处理芯片中。
根据技术方案八的发明，用多个温度传感器检测摄像元件的多个部位的 温度，特别是在摄像元件具有较宽的面积的情况下，可以正确地检测出摄像 元件整体的温度。
技术方案九的发明是技术方案一至技术方案八的任一项的摄像装置，其
特征在于，所述摄像元件和所述信号处理芯片的布线通过隆起(bump)电极 而电连4妻。
根据技术方案九的发明，可以将摄像元件和信号处理芯片进行电连接而 不必使用引线(wire)，因此可以将布线空间设为最小限度。
技术方案十的发明是技术方案一至技术方案九的任一项的摄像装置，其 特征在于，在所述摄像元件和所述信号处理芯片的边界周围分别形成了用于 连接布线的多个布线用孔。
根据技术方案十的发明，通过将摄像元件和信号处理芯片的布线连接到 布线用孔中，可以将布线的一部分放入摄像元件的结构元件内。
发明效果
根据技术方案一的发明，可以削减摄像装置的制造成本，实现摄像装置 整体的小型化，同时可以正确地检测出摄像区域的温度。
根据技术方案二的发明，可以对摄像元件的温度特性进行精密的温度补偿。
根据技术方案三的发明，在包括了线性对数传感器的摄像装置中，可以 对线性对数传感器的温度特性进行温度补偿。
根据技术方案四的发明，通过包括可根据入射光量来切换(斜率不同的) 多个线性变换特性的摄像元件，可以对温度变化所引起的线性变换特性的斜 率变动和切换点变动进行校正。
根据技术方案五的发明，正确地检测出摄像区域的温度，从而可以对摄 像元件的温度特性进行更精确的温度补偿。
根据技术方案六的发明，通过温度传感器可以检测出摄像区域中最想测 量的部分的温度，所以可进行有效的温度补偿。
根据技术方案七的发明，因温度传感器设置在摄像元件的摄像区域部分， 所以温度检测的偏差较少，可以进行正确的温度检测。
根据技术方案八的发明，用多个温度传感器正确地^r测出摄像元件整体
的温度，从而可以对摄像元件的温度特性进行更精确的温度补偿。
根据技术方案九的发明，可以将布线空间设为最小限度而实现摄像装置 的小型化。
根据技术方案十的发明，将布线的一部分放入摄像装置的结构元件内， 从而可以实现摄像装置的小型化。


图1是表示本发明第一实施方式的摄像装置的结构的切面图。
图2是表示本发明第 一 实施方式的摄像装置的结构的平面图。
图3是表示本发明第 一实施方式的摄像装置的其他结构例的平面图。
图4是表示本发明第一实施方式的摄像装置的功能结构的方框图。
图5是表示本发明第 一实施方式的摄像元件的结构的方框图。
图6是表示本发明第一实施方式的摄像元件所包括的像素的结构的电路图。
图7是表示本发明第一实施方式的摄像元件所包括的像素的动作的时序图。
图8是表示本发明第一实施方式的摄像元件的输出信号的曲线。
图9是表示本发明第二实施方式的摄像装置的结构的切面图。
标号说明
1摄像装置
2壳体
3镜头
4基板
5摄像元件
6信号处理芯片
7微型镜头阵列
8温度传感器
9、 10电极焊盘
11引线
12电极焊盘13系统控制单元 14镜头单元
15控制单元 16信号处理单元 17定时生成单元 18电源线 19垂直扫描电赠、 20水平扫描电3各 21才交正电3各 32、 33布线用孔 34、 35隆起电极 36、 37接合层
具体实施例方式
(第一实施方式)
参照图1 ~图8说明本发明第一实施方式。
如图1所示，摄像装置1包括壳体2，在壳体2的一个侧面的中央部分 附近，用于使被摄体的图像光集中在规定的焦点上的镜头3被设置为，镜头 3的光轴与摄像元件5的受光面正交。
此外，在壳体2的内部包括基板4，在基板4上信号处理芯片6和摄像 元件5分别经由非常薄的接合层(未图示)而层叠。另外，优选地，在接合 层中使用导热系数较高的树脂等。
摄像元件5是经由镜头3将入射的被摄体的反射光光电变换成电信号的 元件，它位于镜头3的背面。此外，在与摄像元件5的镜头3对置的面中， 除去边界附近的部分为摄像区域，在该摄像区域中设置有用于使对摄像元件 5的像素内部的聚光性提高的微型镜头阵列7。
在信号处理芯片6中搭载了系统控制单元13和信号处理单元16 (都参 照图4)等电路，还组装了作为温度检测部件的温度传感器8。如图1和图2 所示，在将摄像元件5层叠在信号处理芯片6上的状态下，温度传感器8经 由非常薄的接合层(未图示)而接近摄像区域的中心附近的后侧。由此，摄 像装置1的结构元件被小型化，同时确保温度传感器8经由结合层与摄像元件5接触的面积较宽。另外，作为温度传感器8，可以使用具有根据温度变 化而电阻值变化的特性的热敏电阻等。
此外，如图1和图2所示，在摄像元件5和信号处理芯片6的各自的边 界附近设置有多个电极焊盘9、 10，分别通过引线11的结合(bonding)而与 基板4中所设置的多个电极焊盘12电连接。
另外，在本实施方式中，在信号处理芯片6的中心附近组装有一个温度 传感器8,但如图3所示，也可以在信号处理芯片6中与摄像元件5的摄像 区域对应的区域内组装多个温度传感器8。根据这样的结构，即使在摄像元 件5的摄像区域较宽的情况下，也可以用多个温度传感器8检测各个区域的 温度，从而提高摄像区域内的温度检测的精度。
接着，图4表示本实施方式的摄像装置1的功能结构。
摄像装置1包括系统控制单元13。系统控制单元13由CPU (Central Processing Unit)、由可改写的半导体元件所构成的RAM (Random Access Memory )以及由非易失性的半导体存储器所构成的ROM ( Read Only Memory)构成。
此外，在系统控制单元13中连接了摄像装置1的各个结构部分，系统控 制单元13将记录在ROM中的处理程序扩展到RAM并由CPU执行该处理程 序，从而对这些各个结构部分进行驱动控制。
如图4所示，在系统控制单元13中连接了镜头单元14、光圈控制单元 15、摄像元件5、温度传感器8、信号处理单元16以及定时生成单元17。
镜头单元14由将被摄体光像在摄像元件5的摄像面中成像的多个镜头以 及用于调整通过该镜头所聚集的光量的光圈单元所构成。
光圈控制单元15对在镜头单元14中用于调整由镜头所聚集的光量的光 圈单元进行驱动控制。即，基于从系统控制单元13所输入的控制值，在摄像 元件5的摄像动作开始前夕使光圈单元开口后在经过了规定的曝光时间后使 光圈单元闭塞，此外，在非摄像时，通过限制对摄像元件5的入射光，从而 控制入射光量。
摄像元件5将被摄体光像的R、 G、 B的各个颜色分量的入射光光电变换 成电信号后取入。在本实施方式中，作为摄像元件5，使用输出信号的线性 区域和对数区域根据入射光量而连续变化的线性对数传感器。
另外，作为本发明的摄像装置所包括的摄像元件，只要是具有温度特性 的摄像元件即可，不仅仅是线性对数传感器，还可以是输出信号中不包含线 性区域的摄像元件或者不包含对数区域的摄像元件。
以下，对本实施方式中使用的摄像元件5进行说明。
如图5所示，摄像元件5具有被矩阵配置(matrix配置)的多个像素G ~ G腿(其中，n、 m是l以上的整数)。
各个像素G ~ Gmn用于对入射光进行光电变换后输出电信号。这些像素 Gn ~Gmn可根据入射光量而对电信号的变换动作进行切换，更详细地说，切 换将入射光线性变换为电信号的线性变换动作和进行对数变换的对数变换动 作。另外，在本实施方式中，将入射光线性变换和对数变换为电信号是指， 将光量的时间积分值变换为线性变换的电信号，和对数变换为对数变化的电 信号。
在像素Gn Gmn的镜头单元14侧分别设置了红(Red)、绿(Green )、 蓝(Blue)的其中一个颜色的滤波器(未图示)。此外，如图5所示，在像素 G" G,中连接了电源线18和信号施加线LA1~LAn、 LB1~LBn、 LC1 ~ LCn、
信号读出线LD广Lom。另夕卜，在像素Gu Gmn中还连接了时钟线和偏压供给
线等线，但在图5中省略了这些图示。
信号施加线LA, L紐、LB1~LBn、 Ld La对像素Gu Gmn提供信号(l)v、
(参照图6、图7)。在这些信号施加线LA广LAn、 LB1~LBn、 LC1~ Lcn上连接了垂直扫描电路19。该垂直扫描电路19基于来自定时生成单元17
(参照图l)的信号，对信号施加线LA, LAn、 LB1~LBn、 Lc, Lcn施加信号，
将施加信号的对象的信号施加线LA1 ~ LAn、 LB1 ~ LBn、 LC1 ~ Lcn依次切换到X 方向。
从信号读出线LD1 ~ LDm导出由各个像素G ~ Gmn所生成的电信号。这些
信号读出线LD1 ~ Lom上连接了将电信号进行放大的恒流源Di ~ Dm和选择电 路S广Sm。此外，在恒流源D, Dm的一端(图中下侧的端部)上被施加了
直流电压VPS。
选择电路S广Sm用于对经由各个信号读出线Ld, L^从像素G ~ Gmn
所提供的噪声信号和摄像时的电信号进行采样保持(sample hold )。这些选择 电路S！ ~ Sm上连接了水平扫描电路20和校正电路21。水平扫描电路20将对 电信号进行采样保持后发送到校正电路21的选择电路Si ~ Sm依次切换到Y
方向。此外，校正电路21基于从选择电路S广Sm所发送的噪声信号和摄像时的电信号，从该电信号中去除噪声信号。
另外，作为选择电路S, ~ Sm和校正电路21，可以使用在特开平
2001-223948号公报中所公开的电路。此外，在本实施方式中，说明了对于选 择电路S广Sm的整体只设置一个校正电路21，但也可以对选择电路S,~Sm 的每一个都分别设置一个校正电路21。
接着，对摄像元件5包括的像素G ~ Gmn进行说明。
如图6所示，各个像素Gu G腿包括光电二极管P、晶体管T广丁6以及 电容器C。另外，晶体管T广T6是P沟道的MOS晶体管。
在光电二极管P中到达通过了镜头单元14的光。在该光电二极管P的阳 极PA中被施加直流电源VPD，阴极Pk連接了晶体管T！的漏极T1D。
晶体管T,的栅极T1G中被输入信号(j)s,源极T,s上连接了晶体管T2的栅 才及丁2(]和漏才及T2D。
该晶体管T2的源极T2S上连接了信号施加线Lc(相当于图5的LC1 ~ LCn )， 从该信号施加线Lc被输入信号(])vps。这里，如图7所示，信号(j)ws是二值的 电压信号，更详细地说，取在输入光量超过了规定输入光量th时用于使晶体 管丁2在子阈区域中动作的电压值VL，和使晶体管T2成为导通状态的电压值 VH的两个值。
此外，晶体管的源极T,s上连接了晶体管T3的栅极T3G。 该晶体管T3的漏极T犯上被施加了直流电压VPD。此外，在晶体管T3的 源极T3s上连接了电容器C的一端、晶体管T5的漏极Tsd和晶体管T4的栅极T4G。
在电容器C的另 一端上连接了信号施加线LB (相当于图5的LB1 ~ LBn )，
从该信号施加线LB提供信号(()vd。这里，如图7所示，信号小vd是三值的电压
信号，更详细地说，取使电容器C积分动作时的电压值Vh、读出被光电变换 过的电信号时的电压值Vm和读出噪声信号时的电压值VI的三个值。
在晶体管T5的源极T5S上输入直流电压VRG，在栅极丁5G上输入信号(j)Rs。
晶体管丁4的漏极T犯上与晶体管丁3的漏极丁30—样被施加了直流电压 VPD,源极T4S上连接了晶体管T6的漏极T6D。
在该晶体管T6的源极T6S上连接了信号读出线LD (相当于图5的LD1 ~ LDm )，在栅极T6G上从信号施加线LA (相当于图5的LA1 ~ LAn )输入信号(()v。
通过采用这样的电路结构，各个像素G ~ Gmn进行以下的复位动作。
首先，如图7所示，垂直扫描电路19进行像素Gu Gmn的复位动作。
具体地讲，/人信号小s为Low、如为Hi、 ())vps为VL、 (j)RS为Hi、 (j)VD为 Vh的状态下，垂直扫描电路19将脉沖信号(j)v、电压值Vm的脉沖信号())vd
提供给像素Gu G^，在使电信号输出到信号读出线LD之后，信号(()s为Hi，
从而晶体管T,成为OFF。
接着，垂直扫描电路19通过使信号())vps为VH,从而使晶体管T2的栅极 丁2G和漏极T2D以及晶体管T3的栅极丁3G上所积蓄的负电荷迅速进行再耦合。 此外，垂直扫描电路19通过使())Rs为Low而使晶体管丁5成为ON,从而对电 容器C和晶体管T4的栅极T4G的连接节点的电压进行初始化。
接着，垂直扫描电路19通过使信号())vps为VL，在使晶体管T2的电势状 态返回到基本状态后，使信号(()Rs为Hi，从而晶体管丁5成为OFF。接着，电
容器C进行积分动作。由此，电容器C和晶体管T4的栅极T4G的连接节点的 电压与被复位的晶体管丁2的栅极电压相对应。
接着，垂直扫描电路19通过将脉沖信号(j)v提供给晶体管T6的栅极T6G， 从而晶体管T6成为ON,同时对电容器C施加电压值Vl的脉沖信号(j)vD。这 时，晶体管丁4作为源极跟随型的MOS晶体管动作，所以噪声信号作为电压 信号出现在信号读出线LD上。
然后，垂直扫描电路19将脉沖信号(J)Rs提供给晶体管Ts的栅极T5G，使
电容器C和晶体管T4的栅极T4G的连接节点的电压复位后，使(J)s为Low，从
而使晶体管T,成为ON。由此，复位动作结束，像素Gn Gmn成为可摄像状态。
此外，各个像素GU ~ Gmn进行以下的摄像动作。
在与入射光量对应的光电荷通过光电二极管P流入晶体管T2时，光电荷
被积蓄在晶体管T2的栅极T2G。
这里，在被摄体的亮度较低，对于光电二极管p的入射光量比所述规定
入射光量th少的情况下，晶体管T2处于截止状态，因此与晶体管T2的栅极
T2G中所积蓄的光电荷量对应的电压出现在该栅极T2G中。所以，在晶体管 T3的栅极T3G上，出现对入射光进行了线性变换的电压。
另一方面，在被摄体的亮度较高，对于光电二极管P的入射光量比所述 规定入射光量th多的情况下，晶体管T2在子阈区域进行动作。所以，在晶体
管T3的栅极T3G上，出现将入射光以自然对数进行了对数变换的电压。
另外，在本实施方式中，在像素Gu G謡之间，所述规定值的值相等。
在晶体管T3的栅极T3G上出现电压时，从电容器C流到晶体管T3的漏极 丁30的电流对应于该电压值而被放大。所以，在晶体管丁4的栅极T4G上，出现 对光电二极管P的入射光进行了线性变换或者对数变换的电压。
接着，垂直扫描电路19使信号(j)vD的电压值为Vm,同时使小v为Low。
由此，对应于晶体管丁4的栅极电压的源极电流经由晶体管丁6流入信号读出线
LD。这时，晶体管T4作为源极跟随型的MOS晶体管动作，所以摄像时的电 信号作为电压信号出现在信号读出线Ld上。这里，经由晶体管T4、 丁6所输
出的电信号的信号值是与晶体管T4的栅极电压成比例的值，因此该信号值成
为对光电二极管p的入射光进行了线性变换或者对数变换的值。
然后，垂直扫描电路19使信号())vd的电压值为Vh，同时使())v为Hi，从 而摄像动作结束。
在这样动作时，摄像时的信号(J)vps的电压值VL降低，与复位时的信号 ())vps的电压值VH的差越大，在晶体管T2的栅极和源极之间的电势差越大， 在晶体管T2的截止状态下动作的被摄体的亮度的比例越大。因此，电压值 VL越低，线性变换的被摄体亮度的比例越大，电压值VL越高，对数变换的 被摄体亮度的比例越大。由此，本实施方式的摄像元件5的输出信号对应于 入射光量，线性区域及对数区域连续变化。
通过对这样动作的摄像元件5的像素G,, ~ G,提供信号(j)vps的电压值VL 的值进行切换，从而可以切换动态范围。即，通过系统控制单元13对信号小vps 的电压值VL的值进行切换，可以变更从像素Gu ~ Gmn的线性变换动作切换 到对数变换动作的拐点。
另外，在本实施方式中采用了通过对摄像时的信号小vps的电压值VL进行 变更来切换线性变换动作和对数变换动作的结构，但也可以通过变更复位时 的信号())vps的电压值VH来变更线性变换动作和对数变换动作的拐点。并且， 也可以通过变更复位时间来变更线性变换动作和对数变换动作的拐点。
此外，在本实施方式的摄像元件5对各个像素包括了 RGB滤波器，也可 以包括青(Cyan)、品红(Magenta )、黄(Yellow)等其他颜色滤波器。
回到图4，温度传感器8检测摄像元件5中的摄像区域的温度，并将其 检测结果发送到系统控制单元13。
信号处理单元16由放大器22、 AD变换器(ADC) 23、黑基准校正单元
24、 LogLin变换单元25、 AE.AWB评价值检测单元26、 AWB控制单元27、 色插补单元28、色校正单元29、灰度变换单元30以及色空间变换单元31所构成。
其中，放大器22将从摄像元件5所输出的电信号放大为指定的规定电平， 从而补偿摄像图像的电平不足。
此外，AD变换器23将在放大器22中所放大的电信号从模拟信号变换为 数字信号。
此外，黑基准校正单元24将作为最低亮度值的黑电平校正为基准值。即， 因摄像元件5的偏差而黑电平各不相同，所以对于从AD变换器23所输出的 RGB各个信号的信号电平减去作为黑电平的基准的信号电平，从而进行黑基 准才吏正。
此外，LogLin变换单元25在摄像元件5的输出信号中，将通过对数变 换动作所生成的电信号变换为从入射光进行了线性变换的状态。即，在包含 线性区域和对数区域的输出信号中，将对数区域的输出信号进行线性化，将 输入信号作为全部线性变化的电信号。由此，与输出信号包含线性区域和对 数区域的双方的情况相比，AWB等信号处理变得容易。另外，LogLin变换 单元25采用了使用一览表来进行变换的结构，但也可以是每当存在温度变化 时通过运算来进行变换的结构。
此外，AE.AWB评价值检测单元26从由LogLin变换单元25所线性化的 电信号，检测用于进行自动曝光控制(AE)以及自动白平衡(white balance) (AWB)的各个评价值。
此外，AWB控制单元27通过根据黑基准校正后的电信号来计算校正系 数，从而调整摄像图像的R、 G、 B的各个颜色分量的电平比(R/G、 B/G)， 正确i也显示白色。
此外，由于在摄像元件5的像素中所得到的信号只是原色中的一个颜色， 所以色插补单元28进行对每个像素从周围的像素中插补缺少的颜色分量的 色插补处理，以便可以对各个像素求R、 G、 B的各个颜色分量值。
此外，色校正单元29对从色插补单元28输入的图像数据的每个像素的 颜色分量值进行校正，从而生成调整了各个像素的色调的图像。
此外，为了忠实地再现图像，为了在从图像的输入到最终输出为止将灰 度系数(gamma)设为1来实现理想灰度再现特性，灰度变换单元30进行将图像的灰度的响应特性校正为与摄像装置1的灰度系数值所对应的最适合的 曲线的灰度系数校正处理。
此外，色空间变换单元31将色空间从RGB变换为YCbCr。 YCbCr是用 亮度(Y)信号与蓝色的色差信号(Cb)、与红色的色差信号(Cr)的两个色 度来表现颜色的色空间的管理方法，通过将色空间变换为YCbCr，容易进行 仅色差信号的数据压缩。
接着，定时生成单元17控制由摄像元件5的摄像动作(基于曝光的电荷 积蓄和积蓄电荷的读出等)。即，基于来自系统控制单元13的摄像控制信号 来生成规定的定时脉冲(像素驱动信号、水平同步信号、垂直同步信号、水 平扫描电路驱动信号、垂直扫描电路驱动信号等)，并输出到摄像元件5。此 外，定时生成单元17还生成用于AD变换的定时信号。
系统控制单元13基于从温度传感器8所发送的摄像元件5的摄像区域的 温度检测结果，对摄像区域的温度变化所引起的摄像元件5的输出信号的偏 差进4亍4交正。
摄像元件5的温度特性因电路结构而各不相同，图8表示摄像区域的各 个温度下的摄像元件5的输出信号的例子。图8的曲线(a)表示常温时的输 出信号。图8是横轴为对数刻度，高亮度区域的对数区域的输出信号为按比 例变化的曲线。此外，曲线(b)表示低温时的输出信号，与曲线(a)相比， 对数区域的斜率减少，线性区域的上升变大。此外，作为对数区域和线性区 域的边界的拐点也随之变化。另一方面，曲线(c)表示高温时的输出信号， 与曲线(a)相比，对数区域的斜率增加，线性区域的上升变小。此外，拐点 也随之变化。
系统控制单元13基于这样的摄像元件5的温度特性，对摄像区域的温度 变化后的输出信号进行规定的运算，从而校正摄像元件5的输出信号的偏差。 即，本实施方式的系统控制单元13通过对LogLin变换单元25所包括的
即，一览表中的线性变化后的输出信号加上或减去对应于温度变化的规定的校正 值，或者乘以或除去规定的校正系数，从而校正输出信号的偏差。该校正值 或校正系数可以通过预先测定规定的温度下的输出信号来求出。另外，同样 的校正也可以对进行由 一 览表的变换之前的对数变换区域的输出信号进行。
此外，作为由系统控制单元13的摄像元件5的输出信号的校正，认为除 了将对数区域的信号线性化时进行的校正之外，通过对线性区域的输出信号进行由规定的校正值或校正系数的运算的校正、和由拐点的变更的校正等， 摄像区域的温度变化不会对摄像元件5的输出信号的特性产生影响。
接着，对本实施方式的摄像装置1的作用进行说明。
在摄像装置1的电源为ON时，温度传感器8检测摄像元件5的摄像区 域的温度并发送到系统控制单元13。
这里，在本实施方式的摄像装置1中，通过层叠摄像元件5以及被组装 了温度传感器8的信号处理芯片6，将摄像装置1的结构元件小型化，同时 确保温度传感器8经由接合层与摄像元件5接触的面积较宽。
另外，在本实施方式中，在信号处理芯片6的中心附近组装了一个温度 传感器8，但如图3所示，也可以在信号处理芯片6中与摄像元件5的摄像 区域所对应的区域内组装多个温度传感器8。由此，即使在摄像元件5的摄 像区域较宽的情况下，也可以用多个温度传感器8来检测出各个区域的温度， 从而提高摄像区域内的温度检测的精度。
并且，如图3所示地，为了温度检测的偏差较少，进行正确的温度检测， 摄像元件5设置在和摄像区域重叠的部分。
接着，系统控制单元13基于从温度传感器8所发送的摄像元件5的摄像 区域的温度检测结果，对摄像区域的温度变化所引起的摄像元件5的输出信 号的偏差进行校正。
在本实施方式中，通过对LogLin变换单元25所包括的一览表中的线性 变化后的输出信号加上或减去对应于温度变化的规定的校正值，或者乘以或 除去规定的校正系数来进行校正，使得不会产生温度变化所引起的输出信号 的变换误差。另外，同样的校正也可以对进行由一览表的变换之前的对数变 换区域的输出信号进行。
这里，在使用多个温度传感器8的情况下，也可以使用由各个温度传感 器8检测出的温度的平均值来进行LogLin变换单元25的控制。此外，在摄 像区域较宽，并且在由各个温度传感器8检测出的温度中存在规定值以上的 温度差的情况下，对在对应于各个温度传感器8的位置的摄像区域中所摄像 的电信号，也可以基于各个温度来进行校正。
接着，摄像元件5开始摄像动作时，在像素Gu G^中被光电变换的电 荷按照从定时生成单元17所提供的定时信号而被扫描，在入射光量较少时被 线性变换的图像信号输出到放大器22,在入射光量较多时被对数变换的图像信号输出到放大器22。
然后，在放大器22将图像信号放大为指定的规定电平时，AD变换器23 将所放大的电信号从模拟信号变换为数字信号。进而，黑基准校正单元24将 作为最低亮度值的黑电平校正为基准值。
接着，LogLin变换单元25使用一览表将对数区域的输出信号变换为从 入射光被线性变换的状态。该一览表是由系统控制单元13对应于温度变化而 进行校正，所以能够对对数区域的输出信号进行线性化而没有温度变化所51 起的误差。
接着，AE.AWB评价值检测单元26从由LogLin变换单元25所线性化的 电信号，检测AE评价值以及AWB评价值。此外，AWB控制单元27进行 AWB处理。
接着，色插补单元28进行色插补处理时，色校正单元29对图像数据的 每个像素的颜色分量值进行校正。此外，灰度变换单元30进行灰度系数校正 处理时，色空间变换单元31将色空间从RGB变换为YCbCr。
以上根据本实施方式，通过将温度传感器8组装到信号处理芯片6，可 以将摄像装置1的结构元件设为最小限度的大小尺寸。此外，摄像元件5的 输出信号的处理全部都在信号处理芯片6中进行，因此可以将布线空间设为 最小限度。此外，通过将温度传感器8预先组装在信号处理芯片6中，与将 这些作为不同部件制造后设置的情况相比，可以简化摄像装置1的制造工序。 此外，通过将摄像元件5和组装了温度传感器8的信号处理芯片6进行层叠， 可以实现摄像装置1的结构元件的小型化，同时确保温度传感器8和摄像元 件5接近的面积较宽，可以正确地检测出摄像元件5的温度。
尤其，在本实施方式中，在包括了根据入射光量对入射光进行对数变换 或线性变换的线性对数传感器的摄像装置1中，基于温度传感器的检测结果， 可以对温度变化所引起的输出信号的偏差进行校正。
此外，温度传感器8和摄像元件5的摄像区域的物理距离较小，所以可 由温度传感器8正确地检测出摄像区域的温度。
此外，因采用了温度传感器8接近摄像元件5的摄像区域的中心附近的 结构，所以可以检测出摄像元件5的摄像区域中最想测量的部分的温度。
此外，在使用多个温度传感器8时，检测摄像元件5的多个部位的温度， 特别是在摄像元件5具有较宽的面积的情况下，可以正确地;险测出摄像元件5的整体的温度。
另外，在本实施方式中，作为摄像元件5使用了在输出信号中具有对数 区域及线性区域的线性对数传感器，但本发明的摄像元件只要是具有温度特 性的摄像元件即可，在使用线性对数传感器以外的摄像元件的情况下，也可以通过对摄像元件的输出次你好进行使用了对应于温度变化的对顶的校正值或者校正系数的运算，校正温度变化所引起的输出信号的偏差。此外，在包括 了可根据入射光量来切换(斜率不同的)多个线性变换特性的摄像元件的摄 像装置中，可以对温度变化所引起的线性变换特性的斜率变动和切换点变动 进行校正。
(第二实施方式)
参照图9说明本发明的第二实施方式。另外，对与第一实施方式相同的 部分赋予相同标号并省略其说明，对与第一实施方式不同的结构及其作用进行说明。
摄像装置1包括壳体2、镜头3、基板4、摄像元件5以及信号处理芯片 6，此外，温度传感器8组装到信号处理芯片6中的点与第一实施方式相同。
这里，如图9所示，在本实施方式的摄像元件5的边界附近，形成了用 于连接电极焊盘9所连接的布线的多个布线用孔32。此外，在信号处理芯片 6的边界附近形成了用于连接电极焊盘10所连接的布线的多个布线用孔33。
此外，在摄像元件5的后侧，用于将布线电连接到信号处理芯片6的电 极焊盘10的隆起电极34通过焊料等而形成，在信号处理芯片6的后侧，用 于将布线电连接到基板4的电极焊盘12的隆起电极35通过焊料等而形成。
此外，摄像元件5和信号处理芯片6在被层叠的状态下，由非常薄的接 合层36所接合。
另外，摄像装置1的功能结构与第一实施方式相同。
接着，对本实施方式的摄像装置1的作用进行说明。
本实施方式的摄像装置1中，在将摄像元件5和信号处理芯片6层叠的 状态下，将连接到摄像元件5的电极焊盘9的布线连接到布线用孔32，通过 隆起电极34电连接到信号处理芯片6的电极焊盘10。此外，将连接到电极 焊盘10的布线连接到布线用孔33，通过隆起电极35电连接到基板4的电极 焊盘12。由此，摄像元件5和信号处理芯片6的布线被电连接。另外，摄像 元件5和信号处理芯片6通过接合层36、 37而接合。
以上根据本实施方式，可以将摄像元件5和信号处理芯片6进行电连接 而不是用引线，因此可以将布线空间设为最小限度。
此外，通过将摄像元件5和信号处理芯片6的布线分别连接到布线用孔 32、 33，可以将布线的一部分放入摄像装置1的结构元件内。
根据以上所述的本发明的摄像装置，可以削减摄像装置的制造成本，同 时可以实现摄像装置整体的小型化。此外，通过正确地检测出摄像区域的温 度来校正输出信号，从而可以对摄像元件的温度特性进行精密的温度补偿。
此外，在作为摄像元件而使用线性对数传感器的情况下，可以对线性对 数传感器的温度特性进行温度补偿。
此外，正确地检测出摄像区域的温度，可以对摄像元件的温度特性进行 更精密的温度补偿。
此外，检测出摄像区域中最想测量的部分的温度，从而可进行有效的温 度补偿。
此外，用多个温度传感器正确地检测出摄像元件整体的温度，从而可以 对摄像元件的温度特性进行更精确的温度补偿。
此外，可以通过隆起电极将布线空间设为最小限度，从而实现摄像装置 的小型化，同时通过布线用孔将布线的一部分放入摄像装置的结构元件内， 从而可以实现摄像装置的小型化。
权利要求
1、一种摄像装置，其特征在于，包括摄像元件，将入射光变换为电信号；信号处理芯片，与所述摄像元件层叠安装；以及温度传感器，被组装在所述信号处理芯片中，以在将所述摄像元件和所述信号处理芯片层叠的状态下接近所述摄像元件。
2、 如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，还包括控制单元，基于所述温度传感器的检测结果，对温度变化所引起的所述 摄像元件的输出信号的偏差进行校正。
3、 如权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于， 所述摄像元件具有可根据入射光量来切换将入射光线性变换为电信号的线性变换动作和进行对数变换的对数变换动作的多个像素。
4、 如权利要求1至3的任一项所述的摄像装置，其特征在于， 所述摄像元件可根据入射光量来切换多个线性变换特性，还可以对温度变化所引起的线性变换特性的斜率变动和切换点变动进行校正。
5、 如权利要求1至4的任一项所述的摄像装置，其特征在于， 所述温度传感器被组装为，在将所述摄像元件和所述信号处理芯片层叠的状态下接近所述摄像元件的摄像区域的后侧。
6、 如权利要求1至5的任一项所述的摄像装置，其特征在于，件和所述信号处理芯片层叠的状态下接近所述摄像元件的摄像区域的中心附近。
7、 如权利要求1至6的任一项所述的摄像装置，其特征在于， 所述温度传感器设置在和所述摄像元件的摄像区域重叠的部分。
8、 如权利要求1至5的任一项所述的摄像装置，其特征在于， 多个所述温度传感器被组装在所述信号处理芯片中。
9、 如权利要求1至8的任一项所述的摄像装置，其特征在于， 所述摄像元件和所述信号处理芯片通过隆起电极而电连接。
10、 如权利要求1至9的任一项所述的摄像装置，其特征在于， 在所述摄像元件和所述信号处理芯片的边界周围分别形成了用于连接布线的多个布线用孔。
全文摘要
本发明提供一种摄像装置，该装置正确地检测出摄像元件的摄像区域的温度，从而进行精密的温度补偿，同时可以实现摄像装置整体的小型化。特征在于在摄像装置中设置将入射光变换为电信号的摄像元件(5)；与摄像元件5层叠安装的信号处理芯片(6)；在将摄像元件(5)和信号处理芯片(6)层叠的状态下，组装到信号处理芯片(6)中以接近摄像元件(5)的温度传感器(8)。
文档编号H04N5/355GK101204085SQ20068001919
公开日2008年6月18日 申请日期2006年5月12日 优先权日2005年6月3日
发明者高山淳 申请人:柯尼卡美能达控股株式会社