[发明专利]固态成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种提供AD（模数）转换电路的固态成像装置。

背景技术

具有AD转换电路的固态成像装置（诸如CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器等）用于图像输入设备（诸如数码相机等）。作为固态成像装置中包括的AD转换电路，存在通过对每列的像素信号与公共斜坡信号（基准信号）进行比较来获得数字数据的AD转换电路。对于使用斜坡信号的AD转换电路，已经公开了一种高分辨率AD转换技术，其通过使用具有不同时间变化速率的低阶位斜坡信号和高阶位斜坡信号来执行两步AD转换（日本专利申请公开No.2002-232291）。此外，通过改变从单一斜率AD转换电路中的斜坡信号源输出的斜坡信号的梯度来使得AD转换增益可变。

然而，当在AD转换电路中使用多个斜坡信号时，单个斜坡信号的精度和斜坡信号之间的相对精度导致AD转换误差。此外，当通过减少斜坡信号的斜率来增大AD转换增益时，对于每个像素行可能观察到线路噪声(line noise)，这是由于在斜坡信号源的输出缓冲级处生成的噪声不取决于斜坡信号的梯度。

发明内容

本发明是在考虑上述问题的情况下完成的，并且可以甚至当通过改变斜坡信号的梯度来改变AD转换增益时减少线路噪声的生成。

根据本发明一方面的固态成像装置包括：多个像素，被布置为矩阵，多个像素中的每一个都包括光电转换元件；基准信号生成电路，被配置为生成信号电平随着时间的过去而改变的基准信号；计数器电路，被配置为根据基准信号的改变来执行计数操作；以及AD转换电路，针对像素的每一列而被布置，被配置为通过对从像素传送来的像素信号与基准信号进行比较来对像素信号执行模数转换，其中，AD转换电路包括：比较器，具有输入像素信号的第一输入端子和输入基准信号的第二输入端子；存储单元，被配置为当比较器的输出反转时存储计数器电路的计数值；以及斜率转换电路，包括在基准信号生成电路的输出端子与比较器的第二输入端子之间连接的第一电容器以及在比较器的第二输入端子与基准电压之间连接的第二电容器。

根据参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的更多特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的固态成像装置的构成的示例的框图。

图2是示出根据本发明第一实施例的比较单元的示例的电路图。

图3是示出根据本发明实施例的像素的示例的电路图。

图4是示出根据本发明第一实施例的信号波形的时序图。

图5是示出根据本发明第二实施例的比较单元的示例的电路图。

图6是示出根据本发明第三实施例的比较单元的示例的电路图。

图7是示出根据本发明第三实施例的信号波形的时序图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。

（第一实施例）

下文中，将描述本发明的第一实施例。

图1是示出根据本发明第一实施例的固态成像装置的构成的示例的框图。在此，固态成像装置包括像素单元1、放大电路2、比较单元3、基准信号生成电路4、存储单元5、计数器电路6、水平扫描电路7、垂直扫描电路8和信号处理电路9。更具体地说，在像素单元1中，包括光电转换元件的多个像素被布置为矩阵（也就是说，在行方向和列方向上）。放大电路2、比较单元3和存储单元5被针对每一列布置，从而与像素单元1的每一列对应。在此，应该注意，针对每一列一起提供的放大电路2、比较单元3和存储单元5构成对从像素单元1中的像素传送来的像素信号执行模数转换的AD转换电路。

像素单元1中提供的像素中的每一个包括例如光电转换元件（光电二极管）30和四个MOS（金属氧化物半导体）晶体管31、32、33和34，如图3所示。在此，光电转换元件30通过光电转换来生成电荷。MOS晶体管31是要被用于读取由光电转换元件30累积的电荷的转移晶体管，其导通/不导通（通/断）响应于信号PTX而受控。MOS晶体管32是要被用于复位浮置扩散FD的复位晶体管，其导通/不导通（通/断）响应于信号PRES而受控。

MOS晶体管33是要被用于放大浮置扩散FD中的电荷并且将放大的电荷转换为信号电压的源级跟随器晶体管。此外，MOS晶体管34是要被用于通过控制源级跟随器的输出与像素信号输出线35之间的连接来选择在矩阵中布置的像素的行的行选择晶体管，其导通/不导通（通/断）响应于信号PSEL而受控。此外，放大电路2中提供的恒定电流源36是源级跟随器恒定电流源。