[发明专利]数据处理器、固态成像设备、成像设备以及电子装置

说明书

相关申请的交叉参考

本发明包含于2007年10月12日向日本专利局提交的日本专利申请JP2007-266227的主题，其全部内容结合于作为参考。

技术领域

本发明涉及与模数转换(AD转换)结合执行数据处理的数据处理器以及作为采用AD转换结构的物理量分布检测半导体设备实例的固态成像设备、成像设备和电子装置。更具体地，本发明涉及适用于物理量分布检测半导体设备或诸如固态成像设备的其它电子装置的数字信号处理技术，其中，配置响应诸如光或辐射的外部输入电磁波的多个单位元件，从而在地址控制下自发选择通过单位元件转换成电信号的物理量分布，并读出所选择的物理量分布作为电信号。具体地，本发明涉及用于处理处理信号的数字信号获取技术。

背景技术

近年来，作为固态成像设备的实例，能够克服CCD(电荷耦合器件)图像传感器所具有的各种问题的MOS(金属氧化物半导体)或CMOS(互补MOS)图像传感器引起了人们的注意。

例如，所谓的列并列输出型或列型的方式被广泛应用于CMOS图像传感器，其中，为每个像素配置采用浮置扩散放大器的放大器电路，在每列的像素阵列单元10的后级配置信号处理电路，选择像素阵列单元中的行，同时访问该行从而以行为单位从像素阵列单元中读取像素信号，即，从该行中的所有像素中同时并行读取像素信号。

可以对固态成像设备采用通过使用模数转换器将从像素阵列单元读取的模拟像素信号转换成数字数据、随后将数字数据输出至外部的方式。

这对于列并列输出型图像传感器也是一样的。已经发明了多种信号输出电路，并且其最先进的实例是每列都具有AD转换器并从中作为数字数据得到像素信号的方式。

根据电路规模、处理速度(速度增加)、分辨率等考虑了各种AD转换方式。其一个实例为AD转换方式，其中，将模拟单位信号与用于转换为数字数据的、其值逐渐改变的所谓斜坡型参考信号(斜坡波)进行比较，与比较处理一起执行计数处理，并基于完成比较处理时的计数值来获取单位信号的数字数据，这被称作斜率积分型或斜坡信号比较型(下文称作参考信号比较型)。通过将参考信号比较AD转换方式与列并列输出型方式进行组合，可以逐列并行地以AD转换方式将来自像素的模拟输出转换成低频带，这适用于将高速与高图像质量结合的图像传感器。

这里，对于像素信号，复位(reset)像素时的像素信号电平与读取信号电荷时的像素信号电平之间的差是真实信号分量。因此，当使用参考信号比较AD转换方式时，采用考虑任意一侧的差分处理的结构。采用用于通过参考信号比较AD转换方式和列并列输出型的组合在将来自一行中所有像素的像素信号同时转换成数字数据时一起执行差分处理的结构。

例如，在JP-A-2005-278135和W.Yang等人的“An Integrated800×600 CMOS Image System”，(ISSCC Digest of Technical Papers，304～305页，1999年2月)中公开了安装有列并列型AD转换器的固态成像设备。

在W.Yang等人描述的结构中，主计数器设置在列区域外，计数器的比特输出被引入列区域，并通过根据像素信号的电压电平逐列执行计数处理并随后锁存(存储)各列的计数器输出来在列区域中获取每列的基于信号振幅的AD转换数据。在W.Yang等人描述的结构中，在不同的数据存储器中存储复位像素时的像素信号电压电平(复位电平)的AD转换结果和读取信号电荷时的像素信号电压电平(信号电平)的AD转换结果，通过水平信号线将AD转换结果组传输至后续级中的减法电路，并通过减法电路对AD转换结果组进行差分处理。

在JP-A-2005-278135描述的结构中，为列区域中的每列均配置一个计数器，并通过根据像素信号的电压电平逐列执行计数处理并随后锁存(保存)各列的计数器输出来获取每列的基于信号振幅的AD转换数据。在JP-A-2005-278135描述的结构中，通过在复位电平AD转换时和信号电平AD转换时在递增计数模式和递减计数模式之间切换计数模式，在作为第二AD转换处理的信号电平AD转换时自动获取真实信号分量的AD转换结果作为最终的AD转换输出值。即，在AD转换处理的同时执行差分处理功能。

发明内容

然而，在W.Yang等人和JP-A-2005-278135所描述的结构中，在将由多个像素获取的模拟像素信号电压转换成数字信号的过程中，通过找出参考信号和像素信号电压彼此一致的点并对从生成参考信号的时间点到像素信号电压和参考信号彼此一致的时间点的时钟数进行计数，获取对应于像素信号电压的AD转换数据。