[发明专利]固态成像设备和调节参考电压的方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种固态成像设备和一种调节其参考电压的方法。 

背景技术

在现有技术中，作为固态成像设备(图像传感器)的一种类型，已知CMOS(互补金属氧化物半导体)型固体成像设备。一般地，可以通过使用与CMOS型集成电路相同的制造过程来制造CMOS型固态成像设备。因此，在CMOS型固态成像设备的制造过程中，模拟电路和逻辑电路可以被制造在相同的芯片内部。 

在这样的CMOS型固态成像设备中，列平行型固体成像设备被用作主流设备，其中在列方向上从像素阵列同时读出在一个特定的行中的像素信号，其中像素被二维地布置，并且执行并行处理。考虑到布置在列平行型固态成像设备的信号输出级上的处理电路，在现有技术中(例如参见JP-A-2009-124514)提出了各种结构。 

图18示意性示出了现有技术中的列平行型固态成像设备的方块电路配置，例如在JP-A-2009-124514等中公开的。 

固态成像设备300包括：通过在行方向上和列方向上以矩阵模式布置多个像素301构成的像素阵列单元302；行扫描电路303；列扫描电路304；和时序控制电路305。此外，固态成像设备300包括参考电压产生电路306(DAC：数字模拟转换器)和ADC(模拟数字转换器)块307。ADC块307包括对每个垂直信号线VSL布置的比较器311、计数单元312和闭锁电路313。 

在具有图18中所示的结构的固态成像设备300中，从参考电压产生电路306输出的参考电压RAMP的信号具有如下的波形，在该波形中电压电平以预定的动态范围(变化宽度)随时间以预定的斜率(线性)下降。参考电压RAMP的电压电平和从每个垂直信号线VSL读出的像素信号由比较器311互相比较，并且由计数单元312测量直到两个信号交叉(intersect)的时间(比较时间)。然后，将从计数单元312获得的比较时间(计数的数字(counted number))保持在闭锁电路313 中并且然后通过水平输出线314输出。然后，将输出的计数的数字转换为相应的输出码(数字信号)。 

此外，在JP-A-2009-124514中，提出了比较器311，在该比较器311中布置了级联(cascode)连接的第一放大器和第二放大器，和与第二放大器平行布置的镜像电路。此外，在JP-A-2009-124514中，在镜像电路中，提出了一种技术，在该技术中，在开始行操作的时候，对于每列，为了确定工作点，将被初始化和采样的电压输入到栅级。在JP-A-2009-124514中，通过检测第二放大器的输出电平来控制镜像电路，由此抑制了在模拟功率源(power source)中的变化。 

发明内容

然而，近来，在上面描述的CMOS型固态成像设备中，已经提出了低功耗的实现，并且提出了所使用的源(source)功率的低电压实现。在进行了源电压的低电压实现的情况下，难以确保对于在CMOS型成像设备的信号输出级上的处理电路中使用的MOS晶体管的充足的电压余地(margin)。通常，MOS晶体管被设计为使得其工作点处于饱和区域中。然而，在电压余地小的情况下，工作点会容易地从饱和区域偏离而进入线性区域，例如，由于设备变化、功率源的改变和使用时的温度变化等的影响。 

特别地，在产生参考电压RAMP的参考电压产生电路中，在内部MOS晶体管的工作点根据源电压的低电压实现而偏离的情况下，存在难以获得具有预定的斜率和预定的动态范围的参考电压RAMP的问题。此外，在MOS晶体管的工作点在参考电压产生电路中偏离的情况下，参考电压RAMP的波形具有弯曲的形状，并且，还存在难以确保参考电压RAMP的电压电平关于时间的线性的情况。 

如上所述，在难以从参考电压产生电路获得具有期望的波形的参考电压RAMP的情况下，在从模拟到数字地转换读出像素信号时的精度被降低。在上述的JP-A-2009-124514中，没有充分考虑根据源电压的低电压实现而发生的参考电压RAMP的波形失稳(collapse)的问题。 

因此，期望提供一种固态成像设备和一种调节参考电压的方法，所述设备和方法即使在进行了源电压的低电压实现的情况下也能够产生具有期望的波形的参考电压RAMP。