專利名稱：攝像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關系到攝像裝置，尤其涉及到包括具有溫度特性的攝像元件的攝 像裝置。
背景技術：
一直以來，在安裝于數(shù)字攝像機、車載攝像機等中的攝像機單元等的攝 像裝置中，設置有將入射光光電變換為電信號的攝像元件。作為這樣的攝像
元件，CCD ( Charge Coupled Device )型圖像傳感器和CMOS ( Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型圖像傳感器等被廣泛使用。
已知這樣的攝像裝置，因這些CCD型圖像傳感器和CMOS型圖像傳感 器具有溫度特性，所以根據(jù)由溫度傳感器檢測出的攝像裝置內部的溫度，計 算通過這些圖像傳感器所得到的圖像數(shù)據(jù)的校正量，并校正攝像圖像，從而
得到最適合的圖像。
例如，在專利文獻1中記載了這樣的攝像裝置，將溫度傳感器設置在載 置了用于冷卻攝像元件的珀爾貼元件的散熱部件上，并根據(jù)由該溫度傳感器 檢測出的散熱部件的溫度，對攝像元件的溫度特性所導致的輸出信號的偏差 進行校正。
此外，在專利文獻2中記載了這樣的攝像裝置，將溫度傳感器設置在攝 像裝置的殼體內部的攝像元件的附近，并根據(jù)由該溫度傳感器檢測出的攝像 元件附近的溫度，對攝像元件的溫度特性所導致的輸出信號的偏差進行校正。
此外，在專利文獻3中記載了這樣了攝像裝置，將溫度傳感器設置在攝 像元件的攝像區(qū)域的周圍，并根據(jù)由該溫度傳感器檢測出的攝像區(qū)域附近的 溫度，對攝像元件的溫度特性所導致的輸出信號的偏差進行校正。
專利文獻1:特開平7-038019號公報
專利文獻2:特開平7-270177號公報
專利文獻3:特開2000-162036號公報

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的課題
但是，在專利文獻1所記載的攝像裝置中，由于攝像元件和溫度傳感器 作為不同部件來構成，因此兩者的距離不得不變大，溫度檢測的精度下降， 同時溫度傳感器的安裝工序增加，因而存在制造成本增加的問題。
此外，在專利文獻2所記載的攝像裝置中，溫度傳感器設置在攝像元件 的附近，但攝像元件、溫度傳感器和電子電路分別作為不同部件來構成，因 此存在無法實現(xiàn)攝像裝置整體的小型化的問題。此外，因溫度傳感器的形狀 和布置，有時溫度傳感器不能得到與攝像元件的較大的接觸面積，不能正確 地檢測出攝像元件的溫度。
此外，在專利文獻3所記載的攝像裝置中，溫度傳感器設置在攝像元件 上，但溫度傳感器并不在攝像元件的攝像區(qū)域內，而位于攝像區(qū)域的周邊， 因此存在不能正確地檢測出攝像區(qū)域的溫度的問題。
本發(fā)明的課題在于，提供正確地檢測出攝像元件的攝像區(qū)域的溫度，對 攝像元件的溫度特性進行精密的溫度補償，同時能夠實現(xiàn)攝像裝置整體的小 型化的攝像裝置。
解決課題的方案
為了解決上述課題，技術方案一的發(fā)明是攝像裝置，其特征在于，它包 括攝像元件，將入射光變換為電信號；信號處理芯片，與所述攝像元件層 疊安裝；以及溫度傳感器，被組裝在所述信號處理芯片中，以在將所述攝像 元件和所述信號處理芯片層疊的狀態(tài)下接近所述攝像元件。
根據(jù)技術方案一的發(fā)明，通過將溫度傳感器組裝在信號處理芯片上，可 以將攝像裝置的結構元件設為最小限度的大小尺寸。此外，攝像元件的輸出 信號的處理全部都在信號處理芯片中進行，因此可以將布線空間設為最小限 度。此外，通過將溫度傳感器預先組裝在信號處理芯片中，與將這些作為不 同部件制造后設置的情況相比，可以簡化攝像裝置的制造工序。此外，通過 將攝像元件和組裝了溫度傳感器的信號處理芯片進行層疊，可以實現(xiàn)攝像裝 置的結構元件的小型化，同時確保溫度傳感器和攝像元件接近的面積較寬， 可以正確地檢測出攝像元件的溫度。
技術方案二的發(fā)明是技術方案一的攝像裝置，其特征在于，它包括控制 單元，基于所述溫度傳感器的檢測結果，對溫度變化所引起的所述攝像元件的輸出信號的偏差進行校正。
根據(jù)技術方案二的發(fā)明，利用由組裝到信號處理芯片中的溫度傳感器所 正確地檢測出的攝像元件的溫度數(shù)據(jù)，可以對攝像元件的輸出信號的偏差進 行校正。
技術方案三的發(fā)明是技術方案一或技術方案二的攝像裝置，其特征在于， 所述攝像元件具有可根據(jù)入射光量來切換將入射光線性變換為電信號的線性 變換動作和進行對數(shù)變換的對數(shù)變換動作的多個像素。
根據(jù)技術方案三的發(fā)明，在包括根據(jù)入射光量對入射光進行對數(shù)變換或線性變換的線性對數(shù)傳感器(linear log censor)的攝像裝置中，基于溫度傳感 器的檢測結果，可以對溫度變化所引起的輸出信號的偏差進行校正。
技術方案四的發(fā)明是技術方案一至技術方案三的任一項的攝像裝置，其 特征在于，所述攝像元件可根據(jù)入射光量來切換多個線性變換特性，還可以 對溫度變化所引起的線性變換特性的斜率變動和切換點變動進行校正。
根據(jù)技術方案四的發(fā)明，通過包括可根據(jù)入射光量來切換(斜率不同的) 多個線性變換特性的攝像元件，可以對溫度變化所引起的線性變換特性的斜 率變動和切換點變動進行一交正。
技術方案五的發(fā)明是技術方案一至技術方案四的任一項的攝像裝置，其 特征在于，所述溫度傳感器被組裝為，在將所述攝像元件和所述信號處理芯 片層疊的狀態(tài)下接近所述攝像元件的攝像區(qū)域的后側。
根據(jù)技術方案五的發(fā)明，溫度傳感器和攝像元件的攝像區(qū)域的物理距離 減小，所以可由溫度傳感器正確地檢測出攝像區(qū)域的溫度。
技術方案六的發(fā)明是技術方案一至技術方案五的任一項的攝像裝置，其特征在于， 一個所述溫度傳感器被組裝在所述信號處理芯片中，以在將所述攝像元件和所述信號處理芯片層疊的狀態(tài)下接近所述攝像元件的攝像區(qū)域的 中心附近。
根據(jù)技術方案六的發(fā)明，因采用了溫度傳感器接近攝像元件的攝像區(qū)域 的中心附近的結構，所以可以檢測出攝像區(qū)域中最想測量的部分的溫度。
技術方案七的發(fā)明是技術方案一至技術方案六的任一項的攝像裝置，其 特征在于，所述溫度傳感器設置在和所述攝像元件的攝像區(qū)域重疊的部分。
根據(jù)技術方案七的發(fā)明，因溫度傳感器設置在攝像元件的攝像區(qū)域部分， 所以溫度檢測的偏差較少，可以進行正確的溫度檢測。
技術方案八的發(fā)明是技術方案一至技術方案五的任一項的攝像裝置，其 特征在于，多個所述溫度傳感器被組裝在所述信號處理芯片中。
根據(jù)技術方案八的發(fā)明，用多個溫度傳感器檢測攝像元件的多個部位的 溫度，特別是在攝像元件具有較寬的面積的情況下，可以正確地檢測出攝像 元件整體的溫度。
技術方案九的發(fā)明是技術方案一至技術方案八的任一項的攝像裝置，其
特征在于，所述攝像元件和所述信號處理芯片的布線通過隆起(bump)電極 而電連4妻。
根據(jù)技術方案九的發(fā)明，可以將攝像元件和信號處理芯片進行電連接而 不必使用引線(wire)，因此可以將布線空間設為最小限度。
技術方案十的發(fā)明是技術方案一至技術方案九的任一項的攝像裝置，其 特征在于，在所述攝像元件和所述信號處理芯片的邊界周圍分別形成了用于 連接布線的多個布線用孔。
根據(jù)技術方案十的發(fā)明，通過將攝像元件和信號處理芯片的布線連接到 布線用孔中，可以將布線的一部分放入攝像元件的結構元件內。
發(fā)明效果
根據(jù)技術方案一的發(fā)明，可以削減攝像裝置的制造成本，實現(xiàn)攝像裝置 整體的小型化，同時可以正確地檢測出攝像區(qū)域的溫度。
根據(jù)技術方案二的發(fā)明，可以對攝像元件的溫度特性進行精密的溫度補償。
根據(jù)技術方案三的發(fā)明，在包括了線性對數(shù)傳感器的攝像裝置中，可以 對線性對數(shù)傳感器的溫度特性進行溫度補償。
根據(jù)技術方案四的發(fā)明，通過包括可根據(jù)入射光量來切換(斜率不同的) 多個線性變換特性的攝像元件，可以對溫度變化所引起的線性變換特性的斜 率變動和切換點變動進行校正。
根據(jù)技術方案五的發(fā)明，正確地檢測出攝像區(qū)域的溫度，從而可以對攝 像元件的溫度特性進行更精確的溫度補償。
根據(jù)技術方案六的發(fā)明，通過溫度傳感器可以檢測出攝像區(qū)域中最想測 量的部分的溫度，所以可進行有效的溫度補償。
根據(jù)技術方案七的發(fā)明，因溫度傳感器設置在攝像元件的攝像區(qū)域部分， 所以溫度檢測的偏差較少，可以進行正確的溫度檢測。
根據(jù)技術方案八的發(fā)明，用多個溫度傳感器正確地^r測出攝像元件整體
的溫度，從而可以對攝像元件的溫度特性進行更精確的溫度補償。
根據(jù)技術方案九的發(fā)明，可以將布線空間設為最小限度而實現(xiàn)攝像裝置 的小型化。
根據(jù)技術方案十的發(fā)明，將布線的一部分放入攝像裝置的結構元件內， 從而可以實現(xiàn)攝像裝置的小型化。


圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的攝像裝置的結構的切面圖。
圖2是表示本發(fā)明第 一 實施方式的攝像裝置的結構的平面圖。
圖3是表示本發(fā)明第 一實施方式的攝像裝置的其他結構例的平面圖。
圖4是表示本發(fā)明第一實施方式的攝像裝置的功能結構的方框圖。
圖5是表示本發(fā)明第 一實施方式的攝像元件的結構的方框圖。
圖6是表示本發(fā)明第一實施方式的攝像元件所包括的像素的結構的電路圖。
圖7是表示本發(fā)明第一實施方式的攝像元件所包括的像素的動作的時序圖。
圖8是表示本發(fā)明第一實施方式的攝像元件的輸出信號的曲線。
圖9是表示本發(fā)明第二實施方式的攝像裝置的結構的切面圖。
標號說明
1攝像裝置
2殼體
3鏡頭
4基板
5攝像元件
6信號處理芯片
7微型鏡頭陣列
8溫度傳感器
9、 10電極焊盤
11引線
12電極焊盤13系統(tǒng)控制單元 14鏡頭單元
15控制單元 16信號處理單元 17定時生成單元 18電源線 19垂直掃描電贈、 20水平掃描電3各 21才交正電3各 32、 33布線用孔 34、 35隆起電極 36、 37接合層
具體實施例方式
(第一實施方式)
參照圖1 ~圖8說明本發(fā)明第一實施方式。
如圖1所示，攝像裝置1包括殼體2，在殼體2的一個側面的中央部分 附近，用于使被攝體的圖像光集中在規(guī)定的焦點上的鏡頭3被設置為，鏡頭 3的光軸與攝像元件5的受光面正交。
此外，在殼體2的內部包括基板4，在基板4上信號處理芯片6和攝像 元件5分別經由非常薄的接合層(未圖示)而層疊。另外，優(yōu)選地，在接合 層中使用導熱系數(shù)較高的樹脂等。
攝像元件5是經由鏡頭3將入射的被攝體的反射光光電變換成電信號的 元件，它位于鏡頭3的背面。此外，在與攝像元件5的鏡頭3對置的面中， 除去邊界附近的部分為攝像區(qū)域，在該攝像區(qū)域中設置有用于使對攝像元件 5的像素內部的聚光性提高的微型鏡頭陣列7。
在信號處理芯片6中搭載了系統(tǒng)控制單元13和信號處理單元16 (都參 照圖4)等電路，還組裝了作為溫度檢測部件的溫度傳感器8。如圖1和圖2 所示，在將攝像元件5層疊在信號處理芯片6上的狀態(tài)下，溫度傳感器8經 由非常薄的接合層(未圖示)而接近攝像區(qū)域的中心附近的后側。由此，攝 像裝置1的結構元件被小型化，同時確保溫度傳感器8經由結合層與攝像元件5接觸的面積較寬。另外，作為溫度傳感器8，可以使用具有根據(jù)溫度變 化而電阻值變化的特性的熱敏電阻等。
此外，如圖1和圖2所示，在攝像元件5和信號處理芯片6的各自的邊 界附近設置有多個電極焊盤9、 10，分別通過引線11的結合(bonding)而與 基板4中所設置的多個電極焊盤12電連接。
另外，在本實施方式中，在信號處理芯片6的中心附近組裝有一個溫度 傳感器8,但如圖3所示，也可以在信號處理芯片6中與攝像元件5的攝像 區(qū)域對應的區(qū)域內組裝多個溫度傳感器8。根據(jù)這樣的結構，即使在攝像元 件5的攝像區(qū)域較寬的情況下，也可以用多個溫度傳感器8檢測各個區(qū)域的 溫度，從而提高攝像區(qū)域內的溫度檢測的精度。
接著，圖4表示本實施方式的攝像裝置1的功能結構。
攝像裝置1包括系統(tǒng)控制單元13。系統(tǒng)控制單元13由CPU (Central Processing Unit)、由可改寫的半導體元件所構成的RAM (Random Access Memory )以及由非易失性的半導體存儲器所構成的ROM ( Read Only Memory)構成。
此外，在系統(tǒng)控制單元13中連接了攝像裝置1的各個結構部分，系統(tǒng)控 制單元13將記錄在ROM中的處理程序擴展到RAM并由CPU執(zhí)行該處理程 序，從而對這些各個結構部分進行驅動控制。
如圖4所示，在系統(tǒng)控制單元13中連接了鏡頭單元14、光圈控制單元 15、攝像元件5、溫度傳感器8、信號處理單元16以及定時生成單元17。
鏡頭單元14由將被攝體光像在攝像元件5的攝像面中成像的多個鏡頭以 及用于調整通過該鏡頭所聚集的光量的光圈單元所構成。
光圈控制單元15對在鏡頭單元14中用于調整由鏡頭所聚集的光量的光 圈單元進行驅動控制。即，基于從系統(tǒng)控制單元13所輸入的控制值，在攝像 元件5的攝像動作開始前夕使光圈單元開口后在經過了規(guī)定的曝光時間后使 光圈單元閉塞，此外，在非攝像時，通過限制對攝像元件5的入射光，從而 控制入射光量。
攝像元件5將被攝體光像的R、 G、 B的各個顏色分量的入射光光電變換 成電信號后取入。在本實施方式中，作為攝像元件5，使用輸出信號的線性 區(qū)域和對數(shù)區(qū)域根據(jù)入射光量而連續(xù)變化的線性對數(shù)傳感器。
另外，作為本發(fā)明的攝像裝置所包括的攝像元件，只要是具有溫度特性 的攝像元件即可，不僅僅是線性對數(shù)傳感器，還可以是輸出信號中不包含線 性區(qū)域的攝像元件或者不包含對數(shù)區(qū)域的攝像元件。
以下，對本實施方式中使用的攝像元件5進行說明。
如圖5所示，攝像元件5具有被矩陣配置(matrix配置)的多個像素G ~ G腿(其中，n、 m是l以上的整數(shù))。
各個像素G ~ Gmn用于對入射光進行光電變換后輸出電信號。這些像素 Gn ~Gmn可根據(jù)入射光量而對電信號的變換動作進行切換，更詳細地說，切 換將入射光線性變換為電信號的線性變換動作和進行對數(shù)變換的對數(shù)變換動 作。另外，在本實施方式中，將入射光線性變換和對數(shù)變換為電信號是指， 將光量的時間積分值變換為線性變換的電信號，和對數(shù)變換為對數(shù)變化的電 信號。
在像素Gn Gmn的鏡頭單元14側分別設置了紅(Red)、綠(Green )、 藍(Blue)的其中一個顏色的濾波器(未圖示)。此外，如圖5所示，在像素 G" G,中連接了電源線18和信號施加線LA1~LAn、 LB1~LBn、 LC1 ~ LCn、
信號讀出線LD廣Lom。另夕卜，在像素Gu Gmn中還連接了時鐘線和偏壓供給
線等線，但在圖5中省略了這些圖示。
信號施加線LA, L紐、LB1~LBn、 Ld La對像素Gu Gmn提供信號(l)v、
(參照圖6、圖7)。在這些信號施加線LA廣LAn、 LB1~LBn、 LC1~ Lcn上連接了垂直掃描電路19。該垂直掃描電路19基于來自定時生成單元17
(參照圖l)的信號，對信號施加線LA, LAn、 LB1~LBn、 Lc, Lcn施加信號，
將施加信號的對象的信號施加線LA1 ~ LAn、 LB1 ~ LBn、 LC1 ~ Lcn依次切換到X 方向。
從信號讀出線LD1 ~ LDm導出由各個像素G ~ Gmn所生成的電信號。這些
信號讀出線LD1 ~ Lom上連接了將電信號進行放大的恒流源Di ~ Dm和選擇電 路S廣Sm。此外，在恒流源D, Dm的一端(圖中下側的端部)上被施加了
直流電壓VPS。
選擇電路S廣Sm用于對經由各個信號讀出線Ld, L^從像素G ~ Gmn
所提供的噪聲信號和攝像時的電信號進行采樣保持(sample hold )。這些選擇 電路S！ ~ Sm上連接了水平掃描電路20和校正電路21。水平掃描電路20將對 電信號進行采樣保持后發(fā)送到校正電路21的選擇電路Si ~ Sm依次切換到Y
方向。此外，校正電路21基于從選擇電路S廣Sm所發(fā)送的噪聲信號和攝像時的電信號，從該電信號中去除噪聲信號。
另外，作為選擇電路S, ~ Sm和校正電路21，可以使用在特開平
2001-223948號公報中所公開的電路。此外，在本實施方式中，說明了對于選 擇電路S廣Sm的整體只設置一個校正電路21，但也可以對選擇電路S,~Sm 的每一個都分別設置一個校正電路21。
接著，對攝像元件5包括的像素G ~ Gmn進行說明。
如圖6所示，各個像素Gu G腿包括光電二極管P、晶體管T廣丁6以及 電容器C。另外，晶體管T廣T6是P溝道的MOS晶體管。
在光電二極管P中到達通過了鏡頭單元14的光。在該光電二極管P的陽 極PA中被施加直流電源VPD，陰極Pk連接了晶體管T！的漏極T1D。
晶體管T,的柵極T1G中被輸入信號(j)s,源極T,s上連接了晶體管T2的柵 才及丁2(]和漏才及T2D。
該晶體管T2的源極T2S上連接了信號施加線Lc(相當于圖5的LC1 ~ LCn )， 從該信號施加線Lc被輸入信號(])vps。這里，如圖7所示，信號(j)ws是二值的 電壓信號，更詳細地說，取在輸入光量超過了規(guī)定輸入光量th時用于使晶體 管丁2在子閾區(qū)域中動作的電壓值VL，和使晶體管T2成為導通狀態(tài)的電壓值 VH的兩個值。
此外，晶體管的源極T,s上連接了晶體管T3的柵極T3G。 該晶體管T3的漏極T犯上被施加了直流電壓VPD。此外，在晶體管T3的 源極T3s上連接了電容器C的一端、晶體管T5的漏極Tsd和晶體管T4的柵極T4G。
在電容器C的另 一端上連接了信號施加線LB (相當于圖5的LB1 ~ LBn )，
從該信號施加線LB提供信號(()vd。這里，如圖7所示，信號小vd是三值的電壓
信號，更詳細地說，取使電容器C積分動作時的電壓值Vh、讀出被光電變換 過的電信號時的電壓值Vm和讀出噪聲信號時的電壓值VI的三個值。
在晶體管T5的源極T5S上輸入直流電壓VRG，在柵極丁5G上輸入信號(j)Rs。
晶體管丁4的漏極T犯上與晶體管丁3的漏極丁30—樣被施加了直流電壓 VPD,源極T4S上連接了晶體管T6的漏極T6D。
在該晶體管T6的源極T6S上連接了信號讀出線LD (相當于圖5的LD1 ~ LDm )，在柵極T6G上從信號施加線LA (相當于圖5的LA1 ~ LAn )輸入信號(()v。
通過采用這樣的電路結構，各個像素G ~ Gmn進行以下的復位動作。
首先，如圖7所示，垂直掃描電路19進行像素Gu Gmn的復位動作。
具體地講，/人信號小s為Low、如為Hi、 ())vps為VL、 (j)RS為Hi、 (j)VD為 Vh的狀態(tài)下，垂直掃描電路19將脈沖信號(j)v、電壓值Vm的脈沖信號())vd
提供給像素Gu G^，在使電信號輸出到信號讀出線LD之后，信號(()s為Hi，
從而晶體管T,成為OFF。
接著，垂直掃描電路19通過使信號())vps為VH,從而使晶體管T2的柵極 丁2G和漏極T2D以及晶體管T3的柵極丁3G上所積蓄的負電荷迅速進行再耦合。 此外，垂直掃描電路19通過使())Rs為Low而使晶體管丁5成為ON,從而對電 容器C和晶體管T4的柵極T4G的連接節(jié)點的電壓進行初始化。
接著，垂直掃描電路19通過使信號())vps為VL，在使晶體管T2的電勢狀 態(tài)返回到基本狀態(tài)后，使信號(()Rs為Hi，從而晶體管丁5成為OFF。接著，電
容器C進行積分動作。由此，電容器C和晶體管T4的柵極T4G的連接節(jié)點的 電壓與被復位的晶體管丁2的柵極電壓相對應。
接著，垂直掃描電路19通過將脈沖信號(j)v提供給晶體管T6的柵極T6G， 從而晶體管T6成為ON,同時對電容器C施加電壓值Vl的脈沖信號(j)vD。這 時，晶體管丁4作為源極跟隨型的MOS晶體管動作，所以噪聲信號作為電壓 信號出現(xiàn)在信號讀出線LD上。
然后，垂直掃描電路19將脈沖信號(J)Rs提供給晶體管Ts的柵極T5G，使
電容器C和晶體管T4的柵極T4G的連接節(jié)點的電壓復位后，使(J)s為Low，從
而使晶體管T,成為ON。由此，復位動作結束，像素Gn Gmn成為可攝像狀態(tài)。
此外，各個像素GU ~ Gmn進行以下的攝像動作。
在與入射光量對應的光電荷通過光電二極管P流入晶體管T2時，光電荷
被積蓄在晶體管T2的柵極T2G。
這里，在被攝體的亮度較低，對于光電二極管p的入射光量比所述規(guī)定
入射光量th少的情況下，晶體管T2處于截止狀態(tài)，因此與晶體管T2的柵極
T2G中所積蓄的光電荷量對應的電壓出現(xiàn)在該柵極T2G中。所以，在晶體管 T3的柵極T3G上，出現(xiàn)對入射光進行了線性變換的電壓。
另一方面，在被攝體的亮度較高，對于光電二極管P的入射光量比所述 規(guī)定入射光量th多的情況下，晶體管T2在子閾區(qū)域進行動作。所以，在晶體
管T3的柵極T3G上，出現(xiàn)將入射光以自然對數(shù)進行了對數(shù)變換的電壓。
另外，在本實施方式中，在像素Gu G謡之間，所述規(guī)定值的值相等。
在晶體管T3的柵極T3G上出現(xiàn)電壓時，從電容器C流到晶體管T3的漏極 丁30的電流對應于該電壓值而被放大。所以，在晶體管丁4的柵極T4G上，出現(xiàn) 對光電二極管P的入射光進行了線性變換或者對數(shù)變換的電壓。
接著，垂直掃描電路19使信號(j)vD的電壓值為Vm,同時使小v為Low。
由此，對應于晶體管丁4的柵極電壓的源極電流經由晶體管丁6流入信號讀出線
LD。這時，晶體管T4作為源極跟隨型的MOS晶體管動作，所以攝像時的電 信號作為電壓信號出現(xiàn)在信號讀出線Ld上。這里，經由晶體管T4、 丁6所輸
出的電信號的信號值是與晶體管T4的柵極電壓成比例的值，因此該信號值成
為對光電二極管p的入射光進行了線性變換或者對數(shù)變換的值。
然后，垂直掃描電路19使信號())vd的電壓值為Vh，同時使())v為Hi，從 而攝像動作結束。
在這樣動作時，攝像時的信號(J)vps的電壓值VL降低，與復位時的信號 ())vps的電壓值VH的差越大，在晶體管T2的柵極和源極之間的電勢差越大， 在晶體管T2的截止狀態(tài)下動作的被攝體的亮度的比例越大。因此，電壓值 VL越低，線性變換的被攝體亮度的比例越大，電壓值VL越高，對數(shù)變換的 被攝體亮度的比例越大。由此，本實施方式的攝像元件5的輸出信號對應于 入射光量，線性區(qū)域及對數(shù)區(qū)域連續(xù)變化。
通過對這樣動作的攝像元件5的像素G,, ~ G,提供信號(j)vps的電壓值VL 的值進行切換，從而可以切換動態(tài)范圍。即，通過系統(tǒng)控制單元13對信號小vps 的電壓值VL的值進行切換，可以變更從像素Gu ~ Gmn的線性變換動作切換 到對數(shù)變換動作的拐點。
另外，在本實施方式中采用了通過對攝像時的信號小vps的電壓值VL進行 變更來切換線性變換動作和對數(shù)變換動作的結構，但也可以通過變更復位時 的信號())vps的電壓值VH來變更線性變換動作和對數(shù)變換動作的拐點。并且， 也可以通過變更復位時間來變更線性變換動作和對數(shù)變換動作的拐點。
此外，在本實施方式的攝像元件5對各個像素包括了 RGB濾波器，也可 以包括青(Cyan)、品紅(Magenta )、黃(Yellow)等其他顏色濾波器。
回到圖4，溫度傳感器8檢測攝像元件5中的攝像區(qū)域的溫度，并將其 檢測結果發(fā)送到系統(tǒng)控制單元13。
信號處理單元16由放大器22、 AD變換器(ADC) 23、黑基準校正單元
24、 LogLin變換單元25、 AE.AWB評價值檢測單元26、 AWB控制單元27、 色插補單元28、色校正單元29、灰度變換單元30以及色空間變換單元31所構成。
其中，放大器22將從攝像元件5所輸出的電信號放大為指定的規(guī)定電平， 從而補償攝像圖像的電平不足。
此外，AD變換器23將在放大器22中所放大的電信號從模擬信號變換為 數(shù)字信號。
此外，黑基準校正單元24將作為最低亮度值的黑電平校正為基準值。即， 因攝像元件5的偏差而黑電平各不相同，所以對于從AD變換器23所輸出的 RGB各個信號的信號電平減去作為黑電平的基準的信號電平，從而進行黑基 準才吏正。
此外，LogLin變換單元25在攝像元件5的輸出信號中，將通過對數(shù)變 換動作所生成的電信號變換為從入射光進行了線性變換的狀態(tài)。即，在包含 線性區(qū)域和對數(shù)區(qū)域的輸出信號中，將對數(shù)區(qū)域的輸出信號進行線性化，將 輸入信號作為全部線性變化的電信號。由此，與輸出信號包含線性區(qū)域和對 數(shù)區(qū)域的雙方的情況相比，AWB等信號處理變得容易。另外，LogLin變換 單元25采用了使用一覽表來進行變換的結構，但也可以是每當存在溫度變化 時通過運算來進行變換的結構。
此外，AE.AWB評價值檢測單元26從由LogLin變換單元25所線性化的 電信號，檢測用于進行自動曝光控制(AE)以及自動白平衡(white balance) (AWB)的各個評價值。
此外，AWB控制單元27通過根據(jù)黑基準校正后的電信號來計算校正系 數(shù)，從而調整攝像圖像的R、 G、 B的各個顏色分量的電平比(R/G、 B/G)， 正確i也顯示白色。
此外，由于在攝像元件5的像素中所得到的信號只是原色中的一個顏色， 所以色插補單元28進行對每個像素從周圍的像素中插補缺少的顏色分量的 色插補處理，以便可以對各個像素求R、 G、 B的各個顏色分量值。
此外，色校正單元29對從色插補單元28輸入的圖像數(shù)據(jù)的每個像素的 顏色分量值進行校正，從而生成調整了各個像素的色調的圖像。
此外，為了忠實地再現(xiàn)圖像，為了在從圖像的輸入到最終輸出為止將灰 度系數(shù)(gamma)設為1來實現(xiàn)理想灰度再現(xiàn)特性，灰度變換單元30進行將圖像的灰度的響應特性校正為與攝像裝置1的灰度系數(shù)值所對應的最適合的 曲線的灰度系數(shù)校正處理。
此外，色空間變換單元31將色空間從RGB變換為YCbCr。 YCbCr是用 亮度(Y)信號與藍色的色差信號(Cb)、與紅色的色差信號(Cr)的兩個色 度來表現(xiàn)顏色的色空間的管理方法，通過將色空間變換為YCbCr，容易進行 僅色差信號的數(shù)據(jù)壓縮。
接著，定時生成單元17控制由攝像元件5的攝像動作(基于曝光的電荷 積蓄和積蓄電荷的讀出等)。即，基于來自系統(tǒng)控制單元13的攝像控制信號 來生成規(guī)定的定時脈沖(像素驅動信號、水平同步信號、垂直同步信號、水 平掃描電路驅動信號、垂直掃描電路驅動信號等)，并輸出到攝像元件5。此 外，定時生成單元17還生成用于AD變換的定時信號。
系統(tǒng)控制單元13基于從溫度傳感器8所發(fā)送的攝像元件5的攝像區(qū)域的 溫度檢測結果，對攝像區(qū)域的溫度變化所引起的攝像元件5的輸出信號的偏 差進4亍4交正。
攝像元件5的溫度特性因電路結構而各不相同，圖8表示攝像區(qū)域的各 個溫度下的攝像元件5的輸出信號的例子。圖8的曲線(a)表示常溫時的輸 出信號。圖8是橫軸為對數(shù)刻度，高亮度區(qū)域的對數(shù)區(qū)域的輸出信號為按比 例變化的曲線。此外，曲線(b)表示低溫時的輸出信號，與曲線(a)相比， 對數(shù)區(qū)域的斜率減少，線性區(qū)域的上升變大。此外，作為對數(shù)區(qū)域和線性區(qū) 域的邊界的拐點也隨之變化。另一方面，曲線(c)表示高溫時的輸出信號， 與曲線(a)相比，對數(shù)區(qū)域的斜率增加，線性區(qū)域的上升變小。此外，拐點 也隨之變化。
系統(tǒng)控制單元13基于這樣的攝像元件5的溫度特性，對攝像區(qū)域的溫度 變化后的輸出信號進行規(guī)定的運算，從而校正攝像元件5的輸出信號的偏差。 即，本實施方式的系統(tǒng)控制單元13通過對LogLin變換單元25所包括的
即，一覽表中的線性變化后的輸出信號加上或減去對應于溫度變化的規(guī)定的校正 值，或者乘以或除去規(guī)定的校正系數(shù)，從而校正輸出信號的偏差。該校正值 或校正系數(shù)可以通過預先測定規(guī)定的溫度下的輸出信號來求出。另外，同樣 的校正也可以對進行由 一 覽表的變換之前的對數(shù)變換區(qū)域的輸出信號進行。
此外，作為由系統(tǒng)控制單元13的攝像元件5的輸出信號的校正，認為除 了將對數(shù)區(qū)域的信號線性化時進行的校正之外，通過對線性區(qū)域的輸出信號進行由規(guī)定的校正值或校正系數(shù)的運算的校正、和由拐點的變更的校正等， 攝像區(qū)域的溫度變化不會對攝像元件5的輸出信號的特性產生影響。
接著，對本實施方式的攝像裝置1的作用進行說明。
在攝像裝置1的電源為ON時，溫度傳感器8檢測攝像元件5的攝像區(qū) 域的溫度并發(fā)送到系統(tǒng)控制單元13。
這里，在本實施方式的攝像裝置1中，通過層疊攝像元件5以及被組裝 了溫度傳感器8的信號處理芯片6，將攝像裝置1的結構元件小型化，同時 確保溫度傳感器8經由接合層與攝像元件5接觸的面積較寬。
另外，在本實施方式中，在信號處理芯片6的中心附近組裝了一個溫度 傳感器8，但如圖3所示，也可以在信號處理芯片6中與攝像元件5的攝像 區(qū)域所對應的區(qū)域內組裝多個溫度傳感器8。由此，即使在攝像元件5的攝 像區(qū)域較寬的情況下，也可以用多個溫度傳感器8來檢測出各個區(qū)域的溫度， 從而提高攝像區(qū)域內的溫度檢測的精度。
并且，如圖3所示地，為了溫度檢測的偏差較少，進行正確的溫度檢測， 攝像元件5設置在和攝像區(qū)域重疊的部分。
接著，系統(tǒng)控制單元13基于從溫度傳感器8所發(fā)送的攝像元件5的攝像 區(qū)域的溫度檢測結果，對攝像區(qū)域的溫度變化所引起的攝像元件5的輸出信 號的偏差進行校正。
在本實施方式中，通過對LogLin變換單元25所包括的一覽表中的線性 變化后的輸出信號加上或減去對應于溫度變化的規(guī)定的校正值，或者乘以或 除去規(guī)定的校正系數(shù)來進行校正，使得不會產生溫度變化所引起的輸出信號 的變換誤差。另外，同樣的校正也可以對進行由一覽表的變換之前的對數(shù)變 換區(qū)域的輸出信號進行。
這里，在使用多個溫度傳感器8的情況下，也可以使用由各個溫度傳感 器8檢測出的溫度的平均值來進行LogLin變換單元25的控制。此外，在攝 像區(qū)域較寬，并且在由各個溫度傳感器8檢測出的溫度中存在規(guī)定值以上的 溫度差的情況下，對在對應于各個溫度傳感器8的位置的攝像區(qū)域中所攝像 的電信號，也可以基于各個溫度來進行校正。
接著，攝像元件5開始攝像動作時，在像素Gu G^中被光電變換的電 荷按照從定時生成單元17所提供的定時信號而被掃描，在入射光量較少時被 線性變換的圖像信號輸出到放大器22,在入射光量較多時被對數(shù)變換的圖像信號輸出到放大器22。
然后，在放大器22將圖像信號放大為指定的規(guī)定電平時，AD變換器23 將所放大的電信號從模擬信號變換為數(shù)字信號。進而，黑基準校正單元24將 作為最低亮度值的黑電平校正為基準值。
接著，LogLin變換單元25使用一覽表將對數(shù)區(qū)域的輸出信號變換為從 入射光被線性變換的狀態(tài)。該一覽表是由系統(tǒng)控制單元13對應于溫度變化而 進行校正，所以能夠對對數(shù)區(qū)域的輸出信號進行線性化而沒有溫度變化所51 起的誤差。
接著，AE.AWB評價值檢測單元26從由LogLin變換單元25所線性化的 電信號，檢測AE評價值以及AWB評價值。此外，AWB控制單元27進行 AWB處理。
接著，色插補單元28進行色插補處理時，色校正單元29對圖像數(shù)據(jù)的 每個像素的顏色分量值進行校正。此外，灰度變換單元30進行灰度系數(shù)校正 處理時，色空間變換單元31將色空間從RGB變換為YCbCr。
以上根據(jù)本實施方式，通過將溫度傳感器8組裝到信號處理芯片6，可 以將攝像裝置1的結構元件設為最小限度的大小尺寸。此外，攝像元件5的 輸出信號的處理全部都在信號處理芯片6中進行，因此可以將布線空間設為 最小限度。此外，通過將溫度傳感器8預先組裝在信號處理芯片6中，與將 這些作為不同部件制造后設置的情況相比，可以簡化攝像裝置1的制造工序。 此外，通過將攝像元件5和組裝了溫度傳感器8的信號處理芯片6進行層疊， 可以實現(xiàn)攝像裝置1的結構元件的小型化，同時確保溫度傳感器8和攝像元 件5接近的面積較寬，可以正確地檢測出攝像元件5的溫度。
尤其，在本實施方式中，在包括了根據(jù)入射光量對入射光進行對數(shù)變換 或線性變換的線性對數(shù)傳感器的攝像裝置1中，基于溫度傳感器的檢測結果， 可以對溫度變化所引起的輸出信號的偏差進行校正。
此外，溫度傳感器8和攝像元件5的攝像區(qū)域的物理距離較小，所以可 由溫度傳感器8正確地檢測出攝像區(qū)域的溫度。
此外，因采用了溫度傳感器8接近攝像元件5的攝像區(qū)域的中心附近的 結構，所以可以檢測出攝像元件5的攝像區(qū)域中最想測量的部分的溫度。
此外，在使用多個溫度傳感器8時，檢測攝像元件5的多個部位的溫度， 特別是在攝像元件5具有較寬的面積的情況下，可以正確地;險測出攝像元件5的整體的溫度。
另外，在本實施方式中，作為攝像元件5使用了在輸出信號中具有對數(shù) 區(qū)域及線性區(qū)域的線性對數(shù)傳感器，但本發(fā)明的攝像元件只要是具有溫度特 性的攝像元件即可，在使用線性對數(shù)傳感器以外的攝像元件的情況下，也可以通過對攝像元件的輸出次你好進行使用了對應于溫度變化的對頂?shù)男Ｕ祷蛘咝Ｕ禂?shù)的運算，校正溫度變化所引起的輸出信號的偏差。此外，在包括 了可根據(jù)入射光量來切換(斜率不同的)多個線性變換特性的攝像元件的攝 像裝置中，可以對溫度變化所引起的線性變換特性的斜率變動和切換點變動 進行校正。
(第二實施方式)
參照圖9說明本發(fā)明的第二實施方式。另外，對與第一實施方式相同的 部分賦予相同標號并省略其說明，對與第一實施方式不同的結構及其作用進行說明。
攝像裝置1包括殼體2、鏡頭3、基板4、攝像元件5以及信號處理芯片 6，此外，溫度傳感器8組裝到信號處理芯片6中的點與第一實施方式相同。
這里，如圖9所示，在本實施方式的攝像元件5的邊界附近，形成了用 于連接電極焊盤9所連接的布線的多個布線用孔32。此外，在信號處理芯片 6的邊界附近形成了用于連接電極焊盤10所連接的布線的多個布線用孔33。
此外，在攝像元件5的后側，用于將布線電連接到信號處理芯片6的電 極焊盤10的隆起電極34通過焊料等而形成，在信號處理芯片6的后側，用 于將布線電連接到基板4的電極焊盤12的隆起電極35通過焊料等而形成。
此外，攝像元件5和信號處理芯片6在被層疊的狀態(tài)下，由非常薄的接 合層36所接合。
另外，攝像裝置1的功能結構與第一實施方式相同。
接著，對本實施方式的攝像裝置1的作用進行說明。
本實施方式的攝像裝置1中，在將攝像元件5和信號處理芯片6層疊的 狀態(tài)下，將連接到攝像元件5的電極焊盤9的布線連接到布線用孔32，通過 隆起電極34電連接到信號處理芯片6的電極焊盤10。此外，將連接到電極 焊盤10的布線連接到布線用孔33，通過隆起電極35電連接到基板4的電極 焊盤12。由此，攝像元件5和信號處理芯片6的布線被電連接。另外，攝像 元件5和信號處理芯片6通過接合層36、 37而接合。
以上根據(jù)本實施方式，可以將攝像元件5和信號處理芯片6進行電連接 而不是用引線，因此可以將布線空間設為最小限度。
此外，通過將攝像元件5和信號處理芯片6的布線分別連接到布線用孔 32、 33，可以將布線的一部分放入攝像裝置1的結構元件內。
根據(jù)以上所述的本發(fā)明的攝像裝置，可以削減攝像裝置的制造成本，同 時可以實現(xiàn)攝像裝置整體的小型化。此外，通過正確地檢測出攝像區(qū)域的溫 度來校正輸出信號，從而可以對攝像元件的溫度特性進行精密的溫度補償。
此外，在作為攝像元件而使用線性對數(shù)傳感器的情況下，可以對線性對 數(shù)傳感器的溫度特性進行溫度補償。
此外，正確地檢測出攝像區(qū)域的溫度，可以對攝像元件的溫度特性進行 更精密的溫度補償。
此外，檢測出攝像區(qū)域中最想測量的部分的溫度，從而可進行有效的溫 度補償。
此外，用多個溫度傳感器正確地檢測出攝像元件整體的溫度，從而可以 對攝像元件的溫度特性進行更精確的溫度補償。
此外，可以通過隆起電極將布線空間設為最小限度，從而實現(xiàn)攝像裝置 的小型化，同時通過布線用孔將布線的一部分放入攝像裝置的結構元件內， 從而可以實現(xiàn)攝像裝置的小型化。
權利要求
1、一種攝像裝置，其特征在于，包括攝像元件，將入射光變換為電信號；信號處理芯片，與所述攝像元件層疊安裝；以及溫度傳感器，被組裝在所述信號處理芯片中，以在將所述攝像元件和所述信號處理芯片層疊的狀態(tài)下接近所述攝像元件。
2、 如權利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，還包括控制單元，基于所述溫度傳感器的檢測結果，對溫度變化所引起的所述 攝像元件的輸出信號的偏差進行校正。
3、 如權利要求1或2所述的攝像裝置，其特征在于， 所述攝像元件具有可根據(jù)入射光量來切換將入射光線性變換為電信號的線性變換動作和進行對數(shù)變換的對數(shù)變換動作的多個像素。
4、 如權利要求1至3的任一項所述的攝像裝置，其特征在于， 所述攝像元件可根據(jù)入射光量來切換多個線性變換特性，還可以對溫度變化所引起的線性變換特性的斜率變動和切換點變動進行校正。
5、 如權利要求1至4的任一項所述的攝像裝置，其特征在于， 所述溫度傳感器被組裝為，在將所述攝像元件和所述信號處理芯片層疊的狀態(tài)下接近所述攝像元件的攝像區(qū)域的后側。
6、 如權利要求1至5的任一項所述的攝像裝置，其特征在于，件和所述信號處理芯片層疊的狀態(tài)下接近所述攝像元件的攝像區(qū)域的中心附近。
7、 如權利要求1至6的任一項所述的攝像裝置，其特征在于， 所述溫度傳感器設置在和所述攝像元件的攝像區(qū)域重疊的部分。
8、 如權利要求1至5的任一項所述的攝像裝置，其特征在于， 多個所述溫度傳感器被組裝在所述信號處理芯片中。
9、 如權利要求1至8的任一項所述的攝像裝置，其特征在于， 所述攝像元件和所述信號處理芯片通過隆起電極而電連接。
10、 如權利要求1至9的任一項所述的攝像裝置，其特征在于， 在所述攝像元件和所述信號處理芯片的邊界周圍分別形成了用于連接布線的多個布線用孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像裝置，該裝置正確地檢測出攝像元件的攝像區(qū)域的溫度，從而進行精密的溫度補償，同時可以實現(xiàn)攝像裝置整體的小型化。特征在于在攝像裝置中設置將入射光變換為電信號的攝像元件(5)；與攝像元件5層疊安裝的信號處理芯片(6)；在將攝像元件(5)和信號處理芯片(6)層疊的狀態(tài)下，組裝到信號處理芯片(6)中以接近攝像元件(5)的溫度傳感器(8)。
文檔編號H04N5/355GK101204085SQ20068001919
公開日2008年6月18日 申請日期2006年5月12日 優(yōu)先權日2005年6月3日
發(fā)明者高山淳 申請人:柯尼卡美能達控股株式會社