專利名稱：固體攝像裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像裝置及其控制方法等。
背景技術(shù)：
例如，已知當(dāng)向CMOS圖像傳感器等固體攝像裝置入射過(guò)強(qiáng)的光時(shí)，復(fù)位電位降低，整體成為暗黑的影像。作為防止這種情形的提案，例如公開有美國(guó)專利第6803958號(hào)公報(bào)等。在上述提案中，在入射極強(qiáng)光的情況下，對(duì)取得復(fù)位電平時(shí)的垂直信號(hào)線(VSL Vertical signal line)的電位進(jìn)行監(jiān)視，在將像素信號(hào)進(jìn)行模數(shù)(模擬數(shù)字)變換之前進(jìn)行信號(hào)控制。但是，在上述結(jié)構(gòu)和控制中，對(duì)由垂直信號(hào)線(VSL)傳送的像素信號(hào)進(jìn)行控制的控制電路、決定輸入到該控制電路的像素信號(hào)的閾值的旁路電路、或者信號(hào)控制用比較器是必需的。因此，在電路布局面積增大的點(diǎn)上不利。例如，在細(xì)微像素的并列讀取方式的傳感器等中，需要在每一列上附加這些電路，所以該傾向更加顯著。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠防止因復(fù)位電位降低引起的暗黑的問題、有利于微細(xì)化的固體攝像裝置及其控制方法。實(shí)施方式的固體攝像裝置，經(jīng)由輸出電路，從進(jìn)行光電變換的像素部讀取復(fù)位信號(hào)和像素信號(hào)，其特征在于，包括比較器，比較從上述像素部讀取的信號(hào)和參照信號(hào)；計(jì)數(shù)器，對(duì)在得到上述比較器的比較結(jié)果所示的脈沖信號(hào)之前輸入的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及計(jì)數(shù)器控制電路，根據(jù)上述復(fù)位信號(hào)的上述比較器的輸出結(jié)果，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。其他實(shí)施方式的固體攝像裝置，經(jīng)由輸出電路，從進(jìn)行光電變換的像素部讀取復(fù)位信號(hào)和像素信號(hào)，其特征在于，包括比較器，比較從上述像素部讀取的信號(hào)和參照信號(hào)；計(jì)數(shù)器，對(duì)在得到上述比較器的比較結(jié)果所示的脈沖信號(hào)之前輸入的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及計(jì)數(shù)器控制電路，根據(jù)復(fù)位信號(hào)的計(jì)數(shù)結(jié)果，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。此外，其他實(shí)施方式的固體攝像裝置的控制方法，該固體攝像裝置從進(jìn)行光電變換的像素部讀取復(fù)位信號(hào)，之后經(jīng)由輸出電路讀取進(jìn)行光電變換的規(guī)定二極管的像素信號(hào)，并且該固體攝像裝置具備比較器，該比較器從比較從上述像素部讀取的信號(hào)和參照信號(hào)，該控制方法的特征在于，在對(duì)在得到上述比較器的比較結(jié)果所示的脈沖信號(hào)之前輸入的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的模數(shù)變換動(dòng)作中，根據(jù)上述復(fù)位信號(hào)的比較器的輸出結(jié)果或比較器的計(jì)數(shù)結(jié)果，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的固體攝像裝置及其控制方法，能夠防止因復(fù)位電位降低而產(chǎn)生的暗黑的問題，有利于細(xì)微化。


圖1是表示第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)例的框圖。圖2是表示圖1中的單位像素和列掃描電路中的模數(shù)變換部的等價(jià)電路圖。圖3是表示第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的讀取控制動(dòng)作的時(shí)間圖。圖4是表示第一實(shí)施方式的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍的圖。圖5是表示圖3中參照電壓的模擬增益發(fā)生了變換時(shí)的時(shí)間圖。圖6是表示變形例的固體攝像裝置的讀取控制動(dòng)作的時(shí)間圖。圖7是表示第二實(shí)施方式的單位像素和列掃描電路的模數(shù)變換部的等價(jià)電路圖。圖8是表示圖7中的計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)例的圖。圖9是表示第二實(shí)施方式的固體攝像裝置的讀取控制動(dòng)作的時(shí)間圖。圖10是表示比較例1的固體攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)例的框圖。圖11是表示比較例1的單位像素和列掃描電路的模數(shù)變換部的等價(jià)電路圖。圖12是表示比較例1的固體攝像裝置的讀取控制動(dòng)作的時(shí)間圖。圖13是表示比較例2的固體攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)例的框圖。
具體實(shí)施例方式總的來(lái)說(shuō)，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的固體攝像裝置，經(jīng)由輸出電路，從進(jìn)行光電變換的像素部讀取復(fù)位信號(hào)和像素信號(hào)，包括比較器，將從上述像素部讀取的信號(hào)和參照信號(hào)進(jìn)行比較；計(jì)數(shù)器，對(duì)在得到上述比較器的表示比較結(jié)果的脈沖信號(hào)之前對(duì)輸入的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及計(jì)數(shù)器控制電路，根據(jù)上述復(fù)位信號(hào)的上述比較器的輸出結(jié)果，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。下面，參照附圖，對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。此外，在該說(shuō)明中，在整個(gè)圖的共通部分標(biāo)注共通的參照標(biāo)記。[第一實(shí)施方式]首先，使用圖1 圖6，對(duì)該發(fā)明的第一實(shí)施方式的固體攝像器件及其控制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。<1、結(jié)構(gòu)例〉1-1、整體結(jié)構(gòu)例首先，使用圖1，對(duì)第一實(shí)施方式的固體攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說(shuō)明。如圖所示，本例的固體攝像裝置具備像素陣列2，行掃描電路4，Vref參照信號(hào)生成部7，比較器8，驅(qū)動(dòng)控制部9，邊緣檢測(cè)器10，計(jì)數(shù)器11.列掃描電路12，閂鎖電路14，以及邏輯或電路ORl。在像素陣列(Pixel array) 2上配置有多單位像素3，該單位像素3在垂直信號(hào)線 VSL (Vertical signal line)和行線LS之間的交叉位置配置成矩陣狀。在各單位像素3被按基于行掃描電路4的行方向單位進(jìn)行掃描，像素信號(hào)依次向比較器8發(fā)送。行掃描電路4按照驅(qū)動(dòng)控制部9的控制來(lái)選擇行線LS。Vref參照信號(hào)生成部7生成用于參照參照電壓Vref的參照信號(hào)，并將該參照信號(hào)輸出到比較器8。在此，參照信號(hào)是電平以一定比例依次發(fā)生變換的信號(hào)。比較器(比較部)8比較由像素陣列2取得的像素信號(hào)和成為比較對(duì)象的參照信號(hào)，該參照信號(hào)的值階段性地發(fā)生變化。邊緣檢測(cè)器10檢測(cè)在哪個(gè)電平下像素信號(hào)和比較器8的比較結(jié)果發(fā)生反轉(zhuǎn)。計(jì)數(shù)器11起到模數(shù)變換部的作用，輸出由比較器8變換像素信號(hào)和參照信號(hào)的大小關(guān)系的時(shí)間量，作為數(shù)字值。列掃描電路12按照驅(qū)動(dòng)控制部9的控制來(lái)選擇作為列線的垂直信號(hào)線VSL，并讀
取數(shù)字值。閂鎖電路(，7子回路)14暫時(shí)鎖住比較器8的輸出信號(hào)。邏輯或電路ORl向邊緣檢測(cè)部10輸出比較器8的輸出和閂鎖電路14的輸出的邏輯和(OR)。驅(qū)動(dòng)電路部9通過(guò)控制行掃描電路4、Vref參照信號(hào)生成部7、比較器8以及列掃描電路12，來(lái)控制具備上述結(jié)構(gòu)的該固體攝像裝置的動(dòng)作整體。此外，在本例中，作為邏輯電路，以邏輯或電路ORl為一例進(jìn)行了說(shuō)明，但是該邏輯電路并不被邏輯或電路限定。數(shù)據(jù)讀取動(dòng)作(數(shù)字⑶S方式)接著，對(duì)本例的固體攝像裝置的數(shù)據(jù)讀取動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。在此，以一系列的數(shù)據(jù)CDS方式的模數(shù)變換作為一例。首先，從單位像素3經(jīng)由垂直信號(hào)線(VSL)，向比較器8發(fā)送復(fù)位信號(hào)。接著，向比較器8發(fā)送參數(shù)信號(hào)(VREF)，并在計(jì)數(shù)部對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)數(shù)(計(jì)測(cè))，直到能夠得到比較器8的表示比較結(jié)果的脈沖信號(hào)為止。接著，保持復(fù)位信號(hào)計(jì)數(shù)值，接著同樣取得像素信號(hào)，在計(jì)數(shù)器11進(jìn)行計(jì)數(shù)之后， 變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。之后，對(duì)復(fù)位電平的模數(shù)變換結(jié)果和信號(hào)電平的模數(shù)變換結(jié)果進(jìn)行差分處理 (CDS)。最終輸出用該復(fù)位電平和像素信號(hào)電平之差表示的信號(hào)成分的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，作為像素信號(hào)。1-2、單位像素和模數(shù)變換部的結(jié)構(gòu)例接著，使用圖2，對(duì)圖1中的單位像素3及模數(shù)變換部的結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說(shuō)明。如圖所示，本例的單位像素3具備光電二極管PD，讀取晶體管READTr，復(fù)位 RSTTr，放大晶體管Amp Tr.，以及行選擇Tr。光電二極管PD進(jìn)行將光信號(hào)變換為電信號(hào)的光電變換，其正極連接在接地電壓 GND上，負(fù)極連接在讀取晶體管READTr的電流路徑的一端。
讀取晶體管READTr將光電二極管PD的電荷讀取到浮點(diǎn)擴(kuò)散器(FD=Floating Diffusion)),電流路徑的另一端連接到浮點(diǎn)擴(kuò)散器FD上。復(fù)位RSTTr進(jìn)行浮點(diǎn)擴(kuò)散器FD的電壓的復(fù)位，電流路徑的一端連接到浮點(diǎn)擴(kuò)散器 FD上，電流路徑的另一端連接在內(nèi)部電源電壓VDD上。行選擇Tr進(jìn)行行選擇，電流路徑的另一端連接到內(nèi)部電源電壓VDD上。放大晶體管Amp Tr.輸出浮點(diǎn)擴(kuò)散器FD的電壓，柵極連接到浮點(diǎn)擴(kuò)散器FD，電流路徑的一端連接到行選擇晶體管Tr的電流路徑的一端，電流路徑的另一端連接到負(fù)荷電流15的一端以及垂直信號(hào)線VSL。負(fù)荷電流15的另一端連接到接地電壓GND。如上所示，垂直信號(hào)線VSL的末端連接到負(fù)荷電流15。由該負(fù)荷電流15和放大晶體管Amp Tr.構(gòu)成源極跟隨電路，讀取像素信號(hào)。接著，模數(shù)變換部具備Vref參照信號(hào)生成部7，比較器8，計(jì)數(shù)器控制電路 100(閂鎖電路14，開關(guān)SW2，邏輯或電路0R1)，邊緣檢測(cè)器10，計(jì)數(shù)器11。Vref參照信號(hào)生成部7向比較器8輸出參照電壓VREF。比較器8具備電容Cl、開關(guān)SWl以及比較器COMl，將從單位像素3輸入的像素信號(hào)與參照電壓VREF進(jìn)行比較。電容器Cl的電極的一個(gè)連接到單位像素3上，另一個(gè)連接到比較器COMl的輸入㈠端。開關(guān)SWl是自動(dòng)調(diào)零開關(guān)，在自動(dòng)調(diào)零期間，使開關(guān)SWl導(dǎo)通，在該導(dǎo)通期間，取得比較器的基準(zhǔn)電壓。向比較器COMl的輸入⑴端輸入?yún)⒄针妷篤REF。計(jì)數(shù)器控制電路100具備閂鎖電路14、開關(guān)SW2以及邏輯或電路0R1，并進(jìn)行如下控制根據(jù)復(fù)位信號(hào)的比較器8的輸出結(jié)果，不實(shí)施計(jì)數(shù)器11的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。 詳細(xì)情況將在后面進(jìn)行說(shuō)明。閂鎖電路(LATCH) 14檢測(cè)比較器8是否反轉(zhuǎn)，其輸入端連接到比較器8上，輸出端連接到開關(guān)SW2的一端上。開關(guān)(閂鎖輸出控制部)SW2的另一端連接到邏輯或電路ORl的輸入端上。開關(guān) SW2在復(fù)位時(shí)斷開(OFF)，被驅(qū)動(dòng)控制部9等控制成，在將像素信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換的像素模數(shù)變換時(shí)導(dǎo)通(ON)。這是因?yàn)樵趯?duì)復(fù)位信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換的復(fù)位模數(shù)取得期間，在閂鎖電路14中保持比較器8是否反轉(zhuǎn)。因?yàn)榧词乖谙袼啬?shù)變換時(shí)，使SW2導(dǎo)通(0N)，在像素模數(shù)變換期間很快反轉(zhuǎn)比較器8，也取得與在復(fù)位模數(shù)變換取得期間鎖住的信號(hào)之間的邏輯， 不進(jìn)行邊緣檢測(cè)。邏輯或電路(邏輯電路)0R1的輸入進(jìn)一步連接到比較器8的輸出端和閂鎖電路 14的輸入端，輸出端連接到邊緣檢測(cè)器10的輸入端。邊緣檢測(cè)器10的輸出端連接到計(jì)數(shù)器11的輸入端。計(jì)數(shù)器11的輸入端上輸入計(jì)數(shù)器時(shí)鐘(count elk)，輸出計(jì)數(shù)器輸出Cout。如上所述，在本例中，在比較器8的輸出端之后、邊緣檢測(cè)器10的輸入端之前配置了閂鎖電路14。在此，在后述的比較例1中，當(dāng)入射了極強(qiáng)光時(shí)，在對(duì)復(fù)位信號(hào)電平取得時(shí)的垂直信號(hào)線VSL的電位進(jìn)行監(jiān)視、并將垂直信號(hào)線VSL的電位以模擬的方式進(jìn)行控制的方法中， 在對(duì)像素信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換之前進(jìn)行信號(hào)控制。
但是，在本例的上述結(jié)構(gòu)中，在復(fù)位信號(hào)檢測(cè)期間中的參照信號(hào)的積分期間以及復(fù)位計(jì)數(shù)范圍上具有冗余量。此外，閂鎖電路14檢測(cè)比較器8是否反轉(zhuǎn)，在復(fù)位信號(hào)(RST) 下降而比較器8不反轉(zhuǎn)的情況下，在閂鎖電路中保持表示比較器8沒有反轉(zhuǎn)的情況的閂鎖信號(hào)。向上述邊緣檢測(cè)器的輸入是包括上述比較器的輸出結(jié)果和保持在閂鎖電路中的結(jié)果的邏輯信號(hào)。閂鎖電路具備導(dǎo)通截止開關(guān)，在復(fù)位信號(hào)讀取時(shí)斷開，在讀取光電二極管信號(hào)時(shí)導(dǎo)通。此外，在讀取上述復(fù)位信號(hào)時(shí)，在保持有表示比較器8沒有反轉(zhuǎn)的情況的閂鎖信號(hào)的情況下，在模數(shù)變換時(shí)(CDS動(dòng)作中)使計(jì)數(shù)器11強(qiáng)制性地輸出像素(PD)計(jì)數(shù)值的全部計(jì)數(shù)值。在上述控制中，驅(qū)動(dòng)控制電路部9進(jìn)行對(duì)開關(guān)SW2的開關(guān)控制。因此，關(guān)于復(fù)位電平的模數(shù)變換結(jié)果能夠輸出全部計(jì)數(shù)值，關(guān)于像素信號(hào)電平的模數(shù)變換結(jié)果也能夠輸出全部計(jì)數(shù)值，對(duì)于最終的復(fù)位電平的模數(shù)變換結(jié)果和像素信號(hào)電平的模數(shù)變換結(jié)果之間的差分處理(CDQ后的信號(hào)也輸出全部計(jì)數(shù)值，所以能夠避免暗黑的問題。詳細(xì)情況將在后面進(jìn)行說(shuō)明。此外，在本例的結(jié)構(gòu)中，如后述的比較例1、2所示，例如不一定需要垂直信號(hào)線控制用的旁路電路或復(fù)位信號(hào)控制電路、信號(hào)控制用比較器。因此，能夠防止電路面積的增大，有利于細(xì)微化。<2、讀取控制動(dòng)作〉接著，使用圖3 圖5，對(duì)本例的固體攝像裝置的讀取控制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在該說(shuō)明中，按照?qǐng)D3表示的時(shí)間圖進(jìn)行說(shuō)明。在圖3中，將參照電壓VREF和垂直信號(hào)線(VSL) 的電位說(shuō)明圖、脈沖時(shí)間圖以及通常時(shí)(a)和入射極強(qiáng)光時(shí)(b)重疊而作為一個(gè)圖來(lái)表示。在本例的控制動(dòng)作中，即使入射極強(qiáng)光時(shí)(b)，也不進(jìn)行垂直信號(hào)線VSL的電位控制。另一方面，在后述的比較例中，在入射極強(qiáng)光時(shí)(b)，像素復(fù)位信號(hào)下降，所以將垂直信號(hào)線VSL的電位控制為不會(huì)降低到校正閾值電壓以下。首先，在時(shí)刻tl時(shí)，將復(fù)位脈沖RST設(shè)為“H”電平，使復(fù)位晶體管RSTTr導(dǎo)通。從有效攝像區(qū)域的單位像素3讀取的復(fù)位信號(hào)被讀取到垂直信號(hào)線VSL。由此，從時(shí)刻t2起垂直信號(hào)線VSl的電位減少?；蛘?，在時(shí)刻t2，使參照電壓VREF的電壓下降來(lái)開始自動(dòng)調(diào)零積分，取得比較器8的基準(zhǔn)電壓(自動(dòng)調(diào)零)。接著，在時(shí)刻t3時(shí)，使參照電壓VREF復(fù)位而返回“H”電平，并結(jié)束自動(dòng)調(diào)零期間 (1)。此時(shí)，控制成使復(fù)位脈沖RST上升之后立刻開始自動(dòng)調(diào)零，以便在通常時(shí)(a)和入射了極強(qiáng)光的情況下(b)，使得自動(dòng)調(diào)零時(shí)的零基準(zhǔn)不會(huì)過(guò)度不同。接著，在時(shí)刻t4，使自動(dòng)調(diào)零SWl截止，并且，在同一時(shí)刻，使比較器輸出成為“H” 電平，并轉(zhuǎn)移到CDS動(dòng)作。接著，在時(shí)刻t5，使參照電壓VREF的電壓下降來(lái)開始復(fù)位積分，或者，在同一時(shí)刻，計(jì)數(shù)器11開始計(jì)數(shù)器時(shí)鐘(count elk)的計(jì)數(shù)(計(jì)測(cè))。閂鎖電路具備導(dǎo)通截止開關(guān) SW2，在讀取復(fù)位信號(hào)時(shí)，預(yù)先設(shè)置成截止。接著，在時(shí)刻t6時(shí)，在通常時(shí)(a)，浮點(diǎn)擴(kuò)散器FD被遮光，電位變動(dòng)大致變無(wú)，所以復(fù)位信號(hào)向垂直信號(hào)線VSL讀取與在自動(dòng)調(diào)零期間(1)取得的信號(hào)大致相等的電壓，所以在垂直信號(hào)線VSL和參照電壓VREF變相等時(shí)比較器8反轉(zhuǎn)，通過(guò)在邊緣檢測(cè)器10捕捉該反轉(zhuǎn)時(shí)的邊緣，能夠在計(jì)數(shù)器11對(duì)該時(shí)間為止的時(shí)鐘計(jì)數(shù)(count elk)的值進(jìn)行計(jì)數(shù)(計(jì)測(cè))，并確定復(fù)位計(jì)數(shù)。
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但是，此時(shí)，在被入射極強(qiáng)光的情況下(b)，在復(fù)位電平檢測(cè)期間O)，垂直信號(hào)線 VSL的復(fù)位信號(hào)的電壓繼續(xù)下降，所以在復(fù)位電平檢測(cè)期間(2)結(jié)束時(shí)(時(shí)刻t7)之前，比較器8有可能不反轉(zhuǎn)。在此，在本例中，在復(fù)位計(jì)數(shù)時(shí)，預(yù)先延長(zhǎng)參照信號(hào)的積分期間，并且，預(yù)先使計(jì)數(shù)范圍具有與判斷閾值余量相當(dāng)?shù)娜哂嗔?，并配置用于檢測(cè)比較器8是否反轉(zhuǎn)的閂鎖電路 14，在比較器8不反轉(zhuǎn)的情況下，使閂鎖電路14保持表示比較器不反轉(zhuǎn)的情況的閂鎖信號(hào)。然而，相對(duì)于該復(fù)位計(jì)數(shù)目標(biāo)值，考慮單位像素3中的放大晶體管AmpTr.的噪聲、 比較器8的偏移量以及延遲(Delay)，以在與復(fù)位計(jì)數(shù)期間( 相當(dāng)?shù)膹?fù)位全部計(jì)數(shù)值內(nèi)不包含偏差量的方式，決定復(fù)位全部(MAX)計(jì)數(shù)數(shù)(范圍)。在本例中，根據(jù)該復(fù)位全部計(jì)數(shù)數(shù)來(lái)使參照電壓VREF復(fù)位計(jì)數(shù)時(shí)間(計(jì)數(shù)數(shù))具有冗余性(冗余范圍)。與該復(fù)位計(jì)數(shù)值的目標(biāo)值及具有冗余性的計(jì)數(shù)值之間的復(fù)位計(jì)數(shù)時(shí)間相當(dāng)?shù)碾妷毫浚蔀閳D3所示的判定閾值電壓余量。S卩，在比較器不反轉(zhuǎn)的情況下，在時(shí)刻t7之前繼續(xù)計(jì)數(shù)，輸出含有冗余量的復(fù)位全部(MAX)計(jì)數(shù)值即通常的全部計(jì)數(shù)值以上。接著，在時(shí)刻t7時(shí)，若確定復(fù)位信號(hào)，則在通常時(shí)(a)，使參照電壓VREF返回到復(fù)位電壓電平，使比較器8返回原來(lái)的沒有反轉(zhuǎn)的狀態(tài)(“H”電平)。之后，使(二進(jìn)制)計(jì)數(shù)器11的所有比特的信號(hào)反轉(zhuǎn)，將復(fù)位計(jì)數(shù)值作為負(fù)的復(fù)位計(jì)數(shù)值，將該計(jì)數(shù)值設(shè)為計(jì)數(shù)值初始值。接著，在讀取光電二極管信號(hào)之前，即在成為時(shí)刻偽之前，使閂鎖SW2導(dǎo)通，在光電二極管信號(hào)的模數(shù)變換時(shí)的像素期間(3)，反映在閂鎖電路中所保持的閂鎖信號(hào)。接著，在時(shí)刻偽，使參照電壓VREF電壓下降來(lái)開始像素積分。時(shí)刻偽和時(shí)刻t9之間的期間(像素期間(3))的像素(PD)信號(hào)也與上述復(fù)位期間O)同樣，在比較器8與參照信號(hào)VREF進(jìn)行比較，計(jì)數(shù)器11對(duì)在比較器8反轉(zhuǎn)了的時(shí)間輸入的時(shí)鐘數(shù)，從上述的計(jì)數(shù)初始值開始計(jì)數(shù)，并結(jié)束該動(dòng)作。然而，在檢測(cè)復(fù)位電平時(shí)，比較器不反轉(zhuǎn)而輸出作為復(fù)位信號(hào)的閂鎖信號(hào)的情況下，在檢測(cè)像素時(shí)，輸出計(jì)數(shù)器的全部計(jì)數(shù)值。S卩，在該狀態(tài)下，進(jìn)行復(fù)位電平的模數(shù)變換結(jié)果和像素信號(hào)電平的模數(shù)變換結(jié)果之間的差分處理(CDQ，但是在檢測(cè)復(fù)位電平時(shí)，比較器8不反轉(zhuǎn)而閂鎖電路14保持閂鎖信號(hào)的情況下，即使在像素信號(hào)模數(shù)變換期間時(shí)比較器8反轉(zhuǎn)，也通過(guò)考慮該閂鎖信號(hào)，來(lái)輸出像素(PD)計(jì)數(shù)值的全部計(jì)數(shù)值。結(jié)果，最終差分處理(CDQ后的信號(hào)能夠輸出全部信號(hào) (言號(hào))。例如，如圖4所示，作為上述的計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)范圍值的一例，將復(fù)位信號(hào)的全部 (MAX)計(jì)數(shù)范圍設(shè)為255LSB，將像素信號(hào)的全部(MAX)計(jì)數(shù)范圍設(shè)為1023LSB+255LSB。該情況下，最終的復(fù)位電平的模數(shù)變換結(jié)果和像素信號(hào)電平的模數(shù)變換結(jié)果的CDS后的差分信號(hào)的全部計(jì)數(shù)值成為(1023LSB+255LSB)-255LSB = 1023LSB。在本例中，進(jìn)一步預(yù)先使復(fù)位信號(hào)時(shí)的計(jì)數(shù)值具有全部(MAX)計(jì)數(shù)范圍Q55LSB) 以上的冗余。換言之，如圖所示，將復(fù)位信號(hào)的全部(MAX)計(jì)數(shù)范圍設(shè)為055LSB+冗余范圍(判斷閾值余量))，將像素信號(hào)的全部(MAX)計(jì)數(shù)范圍設(shè)為1023LSB+255LSB+冗余范圍 (判斷閾值余量)。此外，在復(fù)位信號(hào)模數(shù)變換期間時(shí)，出現(xiàn)了表示比較器8沒有反轉(zhuǎn)的情況的閂鎖信號(hào)的情況下，即使在像素信號(hào)模數(shù)變換期間時(shí)比較器8反轉(zhuǎn)，也通過(guò)取與閂鎖信號(hào)的邏輯和來(lái)保持不確定邊緣的狀態(tài)。此外，對(duì)于計(jì)數(shù)值，強(qiáng)制性地計(jì)數(shù)到包含冗余量的像素信號(hào)的全部計(jì)數(shù)值為止。結(jié)果，最終的復(fù)位電平的模數(shù)變換結(jié)果和像素信號(hào)電平的模數(shù)變換結(jié)果之間的CDS后的差分信號(hào)成為1023LSB。并且，在本例中表示的數(shù)字CDS方法是一例，若能夠得到由復(fù)位電平和信號(hào)電平之差所示的信號(hào)成分的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值，則可以是任何一種數(shù)字CDS方法。參照電壓(VREF)的模擬增益發(fā)生了變化時(shí)的計(jì)數(shù)值接著，使用圖5，對(duì)上述讀取控制動(dòng)作時(shí)參照電源(VREF)的模擬增益發(fā)生了變化時(shí)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行說(shuō)明。如圖中的時(shí)刻t5 t7所示，即使模擬增益發(fā)生了變化，自動(dòng)調(diào)零(由于復(fù)位模數(shù)變換期間O))的輸出數(shù)字計(jì)數(shù)值能夠始終一定，所以復(fù)位電平的輸出值能夠符合數(shù)字目標(biāo)值。對(duì)于該復(fù)位電平輸出目標(biāo)值，考慮像素單元的Amp Tr.的噪聲或比較器的偏置、延遲(Delay)，以偏差限制在與復(fù)位信號(hào)計(jì)數(shù)時(shí)間相當(dāng)?shù)膹?fù)位全部計(jì)數(shù)值內(nèi)的方式?jīng)Q定復(fù)位全部計(jì)數(shù)數(shù)。例如，如上述圖4所示，若將復(fù)位信號(hào)電平的輸出目標(biāo)值設(shè)為U8LSB，復(fù)位信號(hào)的全部計(jì)數(shù)范圍設(shè)為256LSB，則即使考慮與復(fù)位電平的輸出目標(biāo)值之間的偏差，也能夠使其在計(jì)數(shù)范圍之內(nèi)。<3、作用效果〉根據(jù)該實(shí)施方式的固體攝像裝置及其控制動(dòng)作，至少能夠得到下述(1) (2)所示的效果。(1)能夠防止產(chǎn)生由于復(fù)位電位降低而產(chǎn)生的暗黑。在后述的比較例中，在將進(jìn)入到某時(shí)間的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)將像素信號(hào)進(jìn)行數(shù)字變換的CMOS傳感器中，在入射了極強(qiáng)光的情況下，在通過(guò)將垂直信號(hào)線的電位以復(fù)位信號(hào)不會(huì)降低的方式進(jìn)行模擬控制的方法中，在對(duì)像素信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換之前進(jìn)行信號(hào)控制。但是，在本例中，具備計(jì)數(shù)器11，該計(jì)數(shù)器11的VREF復(fù)位時(shí)間(計(jì)數(shù)數(shù))上具有比根據(jù)復(fù)位電平輸出目標(biāo)值預(yù)測(cè)的復(fù)位全部計(jì)數(shù)數(shù)更大的冗余性(冗余范圍)。此外，在入射極強(qiáng)光、且在檢測(cè)復(fù)位信號(hào)時(shí)比較器8不反轉(zhuǎn)的情況下，將表示比較器8不反轉(zhuǎn)的情況的閂鎖信號(hào)保持在閂鎖電路14中，即使在像素信號(hào)模數(shù)變換期間時(shí)比較器8反轉(zhuǎn)，通過(guò)考慮該閂鎖信號(hào)，在模數(shù)變換時(shí)(⑶S處理時(shí))，也將像素(PD)計(jì)數(shù)值的全部計(jì)數(shù)值強(qiáng)制性地輸出到計(jì)數(shù)器。例如，如圖4所示，計(jì)數(shù)器11最終強(qiáng)制性地輸出1023LSB，作為⑶S后的差分信號(hào)。如以上所示，根據(jù)本例的結(jié)構(gòu)和控制動(dòng)作，復(fù)位電平的模數(shù)變換結(jié)果和像素信號(hào)電平的模數(shù)變換結(jié)果之間的差分處理(CDQ后的信號(hào)能夠輸出全部計(jì)數(shù)值以上，在入射極強(qiáng)光的情況下能夠防止圖像變暗黑的問題，在這一點(diǎn)是有利的。(2)對(duì)微細(xì)化有利。在本例中，例如與后述的比較例比較，則只要追加閂鎖電路14就可以，由數(shù)字⑶S 方式的比較器和計(jì)數(shù)器部在進(jìn)行CDS處理時(shí)能夠進(jìn)行像素信號(hào)處理。因此，不需要對(duì)由垂直信號(hào)線VSL傳送的像素信號(hào)進(jìn)行控制的復(fù)位信號(hào)控制電路或決定像素信號(hào)的閾值的旁路電路等，所以在相當(dāng)程度上抑制電路布局面積的這一點(diǎn)上，對(duì)微細(xì)化有利。[變形例1(還具備復(fù)位信號(hào)控制電路的一例)]接著，使用圖6，對(duì)上述第一實(shí)施方式的變形例1的固體攝像裝置及其控制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。本例涉及還具備復(fù)位信號(hào)控制電路106的一例。在該說(shuō)明中，省略與上述第一實(shí)施方式重復(fù)的部分的詳細(xì)說(shuō)明。〈結(jié)構(gòu)例〉省略詳細(xì)圖示，本例在像素陣列10和模數(shù)變換部之間還具備圖1所示的復(fù)位信號(hào)控制電路106這一點(diǎn)上，不同于上述第一實(shí)施方式。〈讀取控制動(dòng)作〉接著，按照?qǐng)D6所示的時(shí)間圖，對(duì)本例的固體攝像裝置的讀取控制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。 在圖6中，將參照電壓VREF和垂直信號(hào)線(VSL)的電位說(shuō)明圖、脈沖時(shí)間圖以及通常時(shí)(a) 和入射了極強(qiáng)光時(shí)(b)的情況羅列起來(lái)作為一個(gè)圖表示。如圖所示，在時(shí)刻t2時(shí)，在入射了極強(qiáng)光時(shí)(b)，像素復(fù)位信號(hào)下降，但是在該復(fù)位信號(hào)的下降非常大的情況下，在通常時(shí)(a)和入射了極強(qiáng)光時(shí)(b)，自動(dòng)調(diào)零(復(fù)位)信號(hào)電平大幅變化，其結(jié)果有可能導(dǎo)致比較器的基準(zhǔn)電位不同。因此，在本例中，為了解決該問題，如上所示，在像素陣列10和模數(shù)變換部之間組合圖10所示的復(fù)位信號(hào)控制電路106和上述第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)來(lái)使用。在該情況下，如圖所示，首先，在時(shí)刻tl時(shí)，復(fù)位脈沖升高，浮點(diǎn)擴(kuò)散部的復(fù)位信號(hào)被發(fā)送到垂直信號(hào)線VSL。接著，在時(shí)刻t2時(shí)，復(fù)位信號(hào)控制電路106將鉗位啟用(Clamp enable)信號(hào)設(shè)為 “H”來(lái)保持，以使得在自動(dòng)調(diào)零(復(fù)位)信號(hào)檢測(cè)期間中不會(huì)成為一定的基準(zhǔn)閾值電壓以下。因此，能夠鉗住垂直信號(hào)線VSL的電位，能夠取得自動(dòng)調(diào)零(復(fù)位)信號(hào)。之后，進(jìn)行與上述第一實(shí)施方式相同的控制動(dòng)作。如上所述，能夠根據(jù)需要來(lái)使用本變形例1那樣的結(jié)構(gòu)。[第二實(shí)施方式(根據(jù)計(jì)數(shù)器的某個(gè)比特來(lái)進(jìn)行判斷的一例)]接著，使用圖7 圖9來(lái)說(shuō)明第二實(shí)施方式的固體攝像裝置及其控制動(dòng)作。在第一實(shí)施方式中，由比較器8是否反轉(zhuǎn)進(jìn)行判斷，相對(duì)于此，與第二實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于， 判斷計(jì)數(shù)器10的某個(gè)比特是否成立(計(jì)數(shù)結(jié)果)。在該說(shuō)明中，省略與上述第一實(shí)施方式重復(fù)的部分的詳細(xì)說(shuō)明?！唇Y(jié)構(gòu)例〉首先，使用圖7和圖8，對(duì)本例的結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說(shuō)明。如圖7所示，本例的結(jié)構(gòu)例，在閂鎖電路14的輸入端與計(jì)數(shù)器11的輸出端連接的這一點(diǎn)上，不同于上述第一實(shí)施方式。此外，關(guān)于計(jì)數(shù)器11的結(jié)構(gòu)也不同于圖8所示的結(jié)構(gòu)。計(jì)數(shù)器11的結(jié)構(gòu)例在圖8中，表示了計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)比特的概念圖。如圖所示，計(jì)數(shù)器11在復(fù)位信號(hào)檢測(cè)期間該計(jì)數(shù)器11的某個(gè)比特成為“1”時(shí)輸出閂鎖信號(hào)，并將該閂鎖信號(hào)保持在閂鎖電路中。在該情況下，即使在像素信號(hào)模數(shù)變換期間時(shí)比較器8反轉(zhuǎn)，通過(guò)考慮該閂鎖信號(hào)，也能夠?qū)⑾袼?PD)計(jì)數(shù)值強(qiáng)制性地計(jì)數(shù)到全部計(jì)數(shù)值。結(jié)果，最終差分處理(⑶S)之后的信號(hào)成為全部信號(hào)輸出。圖8的計(jì)數(shù)器閂鎖判斷比特成立的時(shí)間相當(dāng)于圖9中的時(shí)刻tL。如上所述，在第二實(shí)施方式的固體攝像裝置的結(jié)構(gòu)中，也與第一實(shí)施方式同樣，不需要垂直信號(hào)線VSL的信號(hào)控制電路或向信號(hào)控制電路提供信號(hào)的旁路電路、信號(hào)控制用比較器等，只要進(jìn)一步配置閂鎖電路14就可以，在這一點(diǎn)上有利于微細(xì)化。在檢測(cè)復(fù)位信號(hào)時(shí)比較器不反轉(zhuǎn)的情況下，構(gòu)成為，通過(guò)在模數(shù)變換時(shí)(CDS處理時(shí))強(qiáng)制性地輸出像素 (PD)計(jì)數(shù)值的全部計(jì)數(shù)值，由此，差分處理(CDQ后的信號(hào)能夠輸出全部(MAX)計(jì)數(shù)值，能夠防止在入射了極強(qiáng)光的情況下圖像變暗黑的問題。〈讀取控制動(dòng)作〉接著，按照?qǐng)D9，對(duì)本例的固體攝像裝置的讀取控制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在該說(shuō)明中，將參照電壓VREF和垂直信號(hào)線(VSL)的電位說(shuō)明圖、脈沖時(shí)間圖以及通常時(shí)(a)和入射了極強(qiáng)光時(shí)(b)的情況重疊來(lái)作為一個(gè)圖表示。即使在該第2實(shí)施方式中，在射入極強(qiáng)光時(shí)(b)也不進(jìn)行垂直信號(hào)線VSL的電位控制。如圖所示，與上述同樣，首先在t2 t3時(shí)，通過(guò)自動(dòng)調(diào)零取得復(fù)位信號(hào)，取得比較器8的基準(zhǔn)電位。此時(shí)，在通常時(shí)(a)和入射了極強(qiáng)光的情況下(b)，在復(fù)位脈沖RST上升之后立刻通過(guò)自動(dòng)調(diào)零將復(fù)位信號(hào)取入比較器8中，從而使得自動(dòng)調(diào)零時(shí)的零基準(zhǔn)不會(huì)相差太大。接著，在時(shí)刻t4，使自動(dòng)調(diào)零SW截止，并且，在同一時(shí)刻，比較器輸出成為“H”電位，并轉(zhuǎn)移到CDS動(dòng)作。接著，從時(shí)刻t5開始進(jìn)行復(fù)位積分。此時(shí)，在通常時(shí)(a)，浮點(diǎn)擴(kuò)散部(FD)被遮光，電位變動(dòng)幾乎為零，由于復(fù)位信號(hào)出現(xiàn)與自動(dòng)調(diào)零時(shí)所取得的電壓幾乎相等的電壓，所以比較器8反轉(zhuǎn)，在該時(shí)間之前，通過(guò)由計(jì)數(shù)器11對(duì)時(shí)鐘計(jì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)數(shù)(計(jì)測(cè))，由此來(lái)確定復(fù)位計(jì)數(shù)值。但是，此時(shí)，在入射了極強(qiáng)光的情況下(b)，即使在復(fù)位電平檢測(cè)期間中，垂直信號(hào)線VSL的復(fù)位信號(hào)也會(huì)下降，結(jié)果有時(shí)在復(fù)位電平檢測(cè)期間結(jié)束時(shí)為止(時(shí)刻t7位置)比較器8也不會(huì)反轉(zhuǎn)。因此，在本例中，放入閂鎖電路14，該閂鎖電路14在對(duì)復(fù)位計(jì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)數(shù)的過(guò)程中(時(shí)刻t5 t7的期間)檢測(cè)計(jì)數(shù)器11的某個(gè)判斷比特是否成立，由此若計(jì)數(shù)器的某個(gè)判斷比特成立，則輸出閂鎖信號(hào)，并在閂鎖電路14中保持該信號(hào)。例如，在本例中，在時(shí)刻t7之前計(jì)數(shù)器的某個(gè)判斷比特成立，在該時(shí)刻在閂鎖電路14中保持比特判斷信號(hào)。此外，在本例中，在入射極強(qiáng)光的情況下(b)，比較器不反轉(zhuǎn)，所以作為復(fù)位信號(hào)而輸出復(fù)位的全部(MAX)計(jì)數(shù)值。接著，在時(shí)刻t7時(shí)，若確定復(fù)位信號(hào)，則在通常時(shí)(a)，使參照電壓VREF返回復(fù)位電壓電平，使比較器8返回到原來(lái)的不反轉(zhuǎn)的狀態(tài)(“H電平”)。接著，使(二進(jìn)制)計(jì)數(shù)器11的所有比特的信號(hào)反轉(zhuǎn)，將復(fù)位計(jì)數(shù)設(shè)為負(fù)的復(fù)位計(jì)數(shù)值，將該計(jì)數(shù)值設(shè)為計(jì)數(shù)初始值。接著，在讀取光電二極管信號(hào)之前，即成為時(shí)刻偽之前使閂鎖SW2導(dǎo)通，在光電二極管信號(hào)的模數(shù)變換時(shí)的像素期間(3)，反映在閂鎖電路保持的閂鎖信號(hào)。
在上述本例的讀取控制動(dòng)作時(shí)，對(duì)于該復(fù)位計(jì)數(shù)目標(biāo)值，與該復(fù)位計(jì)數(shù)的目標(biāo)值和判斷比特成立之前的計(jì)數(shù)值之間的復(fù)位計(jì)數(shù)時(shí)間量相當(dāng)?shù)碾妷毫浚蔀閳D中所示的判斷閾值電壓余量。即，該計(jì)數(shù)器11的某個(gè)比特成為是否使用計(jì)數(shù)值進(jìn)行數(shù)字鉗位控制的判斷基準(zhǔn)。接著，在時(shí)刻偽時(shí)，使參照電壓VREF的電壓下降來(lái)開始像素積分，同樣，對(duì)于像素 (PD)信號(hào)，也在比較器8與參照信號(hào)進(jìn)行比較，從上述的計(jì)數(shù)初始值開始對(duì)在比較器反轉(zhuǎn)的時(shí)間內(nèi)輸入的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在此，在檢測(cè)復(fù)位電平時(shí)(時(shí)刻t5 t7的器件)，在計(jì)數(shù)器11的某個(gè)判斷比特成立、輸出閂鎖信號(hào)的情況下，控制成在像素檢測(cè)時(shí)(時(shí)刻偽 t9的期間)輸出計(jì)數(shù)器11 的全部計(jì)數(shù)值。即，在該狀態(tài)下，進(jìn)行復(fù)位電平的模數(shù)變換結(jié)果和信號(hào)電平的模數(shù)變換結(jié)果之間的差分處理(CDQ，但是在檢測(cè)復(fù)位電平時(shí)(時(shí)刻t5 t7的器件)，若計(jì)數(shù)器的某個(gè)判斷比特成立，則輸出閂鎖信號(hào)，預(yù)先在閂鎖電路14保持該信號(hào)，在像素信號(hào)模數(shù)變換期間時(shí)，即使比較器8反轉(zhuǎn)，也通過(guò)考慮該閂鎖信號(hào)，將像素(PD)計(jì)數(shù)值強(qiáng)制性地計(jì)數(shù)到全部計(jì)數(shù)。結(jié)果，最終差分處理(CDQ之后的信號(hào)成為輸出全部信號(hào)。此外，本例中公開的數(shù)字CDS方法是一例，只要能夠得到由復(fù)位電平和信號(hào)電平之差所示的信號(hào)成分的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值，就可以采用任何一種數(shù)字CDS方法?！醋饔眯Ч等缟纤?，根據(jù)該實(shí)施方式的固體攝像裝置及其控制動(dòng)作，至少能夠得到與上述 (1) (2)相同的效果。并且，根據(jù)需要，能夠適用與本例相同的結(jié)構(gòu)和控制動(dòng)作。[比較例1(模擬地控制垂直信號(hào)線的電位的一例)]接著，為了比較上述實(shí)施方式的固體攝像裝置及其控制動(dòng)作，使用圖10 圖12， 對(duì)比較例1的固體攝像裝置及其控制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。該比較例1涉及在入射了極強(qiáng)光的情況下將垂直信號(hào)線的電位模擬地控制成不會(huì)使復(fù)位信號(hào)下降的一例。在該說(shuō)明中，省略與上述實(shí)施方式及變形例重復(fù)的部分的詳細(xì)說(shuō)明?！凑w結(jié)構(gòu)例〉首先，使用圖10，對(duì)比較例1的固體攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說(shuō)明。如圖所示，在比較例1的固體攝像裝置中，在模數(shù)變換部配置了占有面積較大的旁路電路105和復(fù)位信號(hào)控制電路106，在這一點(diǎn)上不同于上述實(shí)施方式。<關(guān)于單位像素和模數(shù)變換部>接著，使用圖11，對(duì)比較例1的固體攝像裝置的單位像素及模數(shù)變換部的結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說(shuō)明。如圖所示，在比較例1中，在模數(shù)變換部不具備閂鎖電路14、開關(guān)SW2以及邏輯或電路0R1，在這一點(diǎn)上不同于上述實(shí)施方式。在讀取動(dòng)作中，首先對(duì)單位像素3的復(fù)位晶體管RSTTr的柵極賦予復(fù)位脈沖 (RST)，向垂直信號(hào)線L輸出復(fù)位信號(hào)。接著，在比較器108，比較該值和參照信號(hào)VREF，并在計(jì)數(shù)器111對(duì)成為相同值為止的時(shí)間內(nèi)輸入的時(shí)鐘數(shù)(count elk)進(jìn)行計(jì)數(shù)。之后，向讀取晶體管READTr的柵極賦予讀取脈沖(READ脈沖)，對(duì)于像素(PD)信號(hào)也同樣進(jìn)行模數(shù)變換。此時(shí)，在計(jì)數(shù)器11，對(duì)作為像素信號(hào)的基準(zhǔn)電平的復(fù)位電平和信號(hào)電平獨(dú)立地進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在復(fù)位電平的模數(shù)變換結(jié)果和信號(hào)電平的模數(shù)變換結(jié)果之間執(zhí)行差分處理(⑶幻，取得由復(fù)位電平和像素(PD)信號(hào)電平之差所示的信號(hào)成分的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，作為像素信號(hào)。在比較例1中，在向比較器108輸入信號(hào)之前，通過(guò)復(fù)位信號(hào)控制電路106的控制，在這一點(diǎn)上，不同于上述實(shí)施方式。在此，在入射了極強(qiáng)光的情況下，在使行選擇的單位像素的復(fù)位Tr導(dǎo)通而讀取了像素信號(hào)時(shí)，垂直信號(hào)線VSL的復(fù)位信號(hào)下降，由此，由復(fù)位信號(hào)和像素(PD)信號(hào)的差分制作的像素信號(hào)成分變小，發(fā)生影像變暗黑的情形的問題。因此，在比較例1中，配置復(fù)位信號(hào)控制電路106，利用比較器108在將由像素陣列102取得的像素信號(hào)和參照信號(hào)進(jìn)行比較之前，放入復(fù)位信號(hào)控制電路106，并將由旁路電路105生成的某個(gè)閾值電壓向信號(hào)控制電路106供給，在某個(gè)定時(shí)，對(duì)從垂直信號(hào)線VSL 發(fā)送來(lái)的像素復(fù)位信號(hào)的電位進(jìn)行信號(hào)校正。〈讀取控制動(dòng)作〉接著，沿著圖12所示的時(shí)間圖，對(duì)比較例1的固體攝像裝置的讀取控制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。如圖所示，例如在時(shí)刻t4時(shí)，通常時(shí)(a)，復(fù)位信號(hào)幾乎不會(huì)下降，但是在入射極強(qiáng)光的情況下(b)，在被行選擇的單位像素的復(fù)位Tr導(dǎo)通而讀取像素信號(hào)時(shí)，垂直信號(hào)線的復(fù)位信號(hào)下降。在取得復(fù)位電壓時(shí)(時(shí)刻t3 t7的期間)，控制垂直信號(hào)線VSL的電位，以便該復(fù)位信號(hào)不會(huì)降低。例如，如圖所示，在時(shí)刻tl時(shí)，在復(fù)位脈沖上升、并從光電二極管向垂直信號(hào)線 VSL發(fā)送像素復(fù)位信號(hào)之后，將鉗位啟用信號(hào)設(shè)為“H”來(lái)鉗住垂直信號(hào)線VSL的電位，以便在比較器108中的復(fù)位信號(hào)檢測(cè)期間不會(huì)成為一定的基準(zhǔn)閾值電壓以下。接著，在時(shí)刻t01 t02之間，使參照電壓VREF的電壓下降，以開始自動(dòng)調(diào)零積分，通過(guò)自動(dòng)調(diào)零來(lái)取得復(fù)位信號(hào)，取得比較器108的基準(zhǔn)電位。接著，在時(shí)刻t4，使參照電壓VREF復(fù)位，從而使得比較器輸出成為“H”電平。此外，與此同時(shí)刻，使自動(dòng)調(diào)零SWl截止，以使自動(dòng)調(diào)零期間(1)結(jié)束，轉(zhuǎn)移到CDS動(dòng)作。接著，在時(shí)刻5，使參照電壓VREF的電壓下降，以開始復(fù)位積分，此外，與此同時(shí)， 向計(jì)數(shù)器111提供時(shí)鐘，計(jì)數(shù)器111開始計(jì)數(shù)時(shí)鐘(countclk)的計(jì)數(shù)(計(jì)測(cè))。之后與復(fù)位信號(hào)相比，參照電壓VREF成為同電位的情況下，比較器反轉(zhuǎn)，對(duì)在該時(shí)間為止輸入到計(jì)數(shù)器111的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，取得該計(jì)數(shù)值，作為復(fù)位信號(hào)。在確定復(fù)位信號(hào)之后，使參照電壓VREF返回到復(fù)位電壓，使比較器108返回到原來(lái)的未反轉(zhuǎn)的狀態(tài)。并且，使二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的所有比特的信號(hào)反轉(zhuǎn)，將復(fù)位計(jì)數(shù)值作為負(fù)的復(fù)位計(jì)數(shù)值，將該計(jì)數(shù)值作為計(jì)數(shù)初始值。之后，同樣地，像素(PD)也在比較器與參照信號(hào)進(jìn)行比較，從上述的計(jì)數(shù)初始值開始對(duì)比較器反轉(zhuǎn)了的時(shí)間輸入的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，取得該像素計(jì)數(shù)值(光電二極管電壓)，作為像素信號(hào)。此外，設(shè)計(jì)成，即使像素信號(hào)(光電二極管信號(hào))全部輸入的情況下(b)，即輸入了飽和信號(hào)的情況下，也以像素信號(hào)在計(jì)數(shù)值內(nèi)的方式預(yù)先保持計(jì)數(shù)比特幅度。
如上所述，比較例1的結(jié)構(gòu)及其控制動(dòng)作，在入射了非常過(guò)大的光的情況下(b)， 復(fù)位信號(hào)控制電路106將垂直信號(hào)線VSL的電位控制成使得復(fù)位信號(hào)不會(huì)模擬地下降，在這一點(diǎn)上，不同于上述實(shí)施方式和變形例。但是，復(fù)位信號(hào)控制電路106或旁路電路105的占有面積較大，所以不利于微細(xì)化。[比較例2]接著，使用圖13，對(duì)比較例2的固體攝像裝置及其控制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在該說(shuō)明中，省略與上述實(shí)施方式及變形例重復(fù)的部分的詳細(xì)說(shuō)明?！凑w結(jié)構(gòu)例〉圖13表示比較例2的固體攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)。如圖所示，在比較例2中，具備信號(hào)控制用比較器113和閂鎖電路114來(lái)作為復(fù)位信號(hào)控制電路，在這一點(diǎn)上不同于上述結(jié)構(gòu)。在比較例2中，將復(fù)位信號(hào)讀取動(dòng)作時(shí)的源跟隨電路的輸出信號(hào)和信號(hào)控制用比較器部113的閾值電壓進(jìn)行比較，在復(fù)位信號(hào)超過(guò)某個(gè)閾值電壓的情況下，進(jìn)行將復(fù)位電平的信號(hào)和像素信號(hào)之間的差分處理(CDQ后的像素信號(hào)置換為某個(gè)信號(hào)的控制。在該情況下，將從旁路電路生成的某個(gè)閾值電壓作為參照電壓而輸入到復(fù)位信號(hào)控制用比較器中，來(lái)與復(fù)位信號(hào)進(jìn)行電位比較。如上所述，比較例1、2的結(jié)構(gòu)及其控制動(dòng)作均在入射了極強(qiáng)光的情況下(b)，對(duì)復(fù)位電平取得時(shí)的垂直信號(hào)線VSL的電位進(jìn)行監(jiān)視，在將像素信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換之前進(jìn)行信號(hào)控制。但是，在該情況下，需要對(duì)由垂直信號(hào)線VSL傳送的像素信號(hào)進(jìn)行控制的控制電路、決定向該控制電路輸入的像素信號(hào)的閾值的旁路電路105或者信號(hào)控制用比較器113 等，在電路布局面積增加這一點(diǎn)上不利。特別是在微細(xì)像素的并列讀取方式的傳感器中，需要在每一列上附加這些電路，所以該傾向更加顯著。雖然對(duì)特定的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是這些實(shí)施方式僅僅是作為例子來(lái)說(shuō)明的，并沒有試圖限定本發(fā)明的范圍。事實(shí)上，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，在此說(shuō)明的新的實(shí)施方式能夠通過(guò)各種其他方式，如進(jìn)一步通過(guò)對(duì)在此說(shuō)明的方式進(jìn)行各種省略、追加以及改變來(lái)實(shí)施。所附的權(quán)利要求及其等同的方案試圖覆蓋所有這種方式或變形例，它們落入本發(fā)明的范圍和宗旨內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像裝置，經(jīng)由輸出電路，從進(jìn)行光電變換的像素部讀取復(fù)位信號(hào)和像素信號(hào)，其特征在于，包括比較器，比較從上述像素部讀取的信號(hào)和參照信號(hào)；計(jì)數(shù)器，對(duì)在得到上述比較器的表示比較結(jié)果的脈沖信號(hào)之前輸入的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及計(jì)數(shù)器控制電路，根據(jù)上述復(fù)位信號(hào)的上述比較器的輸出結(jié)果，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述計(jì)數(shù)器控制電路具備閂鎖電路，鎖住上述比較器的輸出信號(hào)；以及閂鎖輸出控制部，對(duì)上述閂鎖電路的輸出信號(hào)進(jìn)行控制，在復(fù)位模數(shù)變換時(shí)，使上述閂鎖電路的輸出無(wú)效，并實(shí)施上述計(jì)數(shù)器停止動(dòng)作，在像素模數(shù)變換時(shí)，通過(guò)使上述閂鎖電路的輸出有效，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器停止動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，在與從上述像素部讀取的信號(hào)進(jìn)行比較的參照信號(hào)的復(fù)位信號(hào)積分期間以及復(fù)位計(jì)數(shù)范圍上，具有與判斷閾值余量相當(dāng)?shù)娜哂嗔?，?jì)數(shù)器控制電路根據(jù)上述復(fù)位信號(hào)的比較器的輸出結(jié)果，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于，還具備復(fù)位信號(hào)控制電路，該復(fù)位信號(hào)控制電路配置在上述像素部和經(jīng)由垂直信號(hào)線連接的模數(shù)變換部之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述閂鎖電路的輸入連接到上述計(jì)數(shù)器的輸出，上述計(jì)數(shù)器控制電路通過(guò)上述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器結(jié)果，進(jìn)行是否實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作的判斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述計(jì)數(shù)器將在復(fù)位信號(hào)檢測(cè)期間中成為該計(jì)數(shù)器中的某個(gè)比特的狀態(tài)時(shí)的閂鎖信號(hào)保持到上述閂鎖電路中，上述計(jì)數(shù)控制電路在像素信號(hào)模數(shù)變換期間即使上述比較器反轉(zhuǎn)，也根據(jù)上述閂鎖信號(hào)的結(jié)果來(lái)將像素計(jì)數(shù)值強(qiáng)制性的進(jìn)行全部計(jì)數(shù)。
7.—種固體攝像裝置，經(jīng)由輸出電路，從進(jìn)行光電變換的像素部讀取復(fù)位信號(hào)和像素信號(hào)，其特征在于，包括比較器，比較從上述像素部讀取的信號(hào)和參照信號(hào)；計(jì)數(shù)器，對(duì)在得到上述比較器的表示比較結(jié)果的脈沖信號(hào)之前輸入的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及計(jì)數(shù)器控制電路，根據(jù)復(fù)位信號(hào)的計(jì)數(shù)器結(jié)果，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述計(jì)數(shù)器控制電路具備閂鎖電路，鎖住上述計(jì)數(shù)器的預(yù)定信號(hào)；以及閂鎖輸出控制部，對(duì)上述閂鎖電路的輸出信號(hào)進(jìn)行控制，在復(fù)位模數(shù)變換時(shí)，上述計(jì)數(shù)器控制電路使閂鎖電路的輸出無(wú)效來(lái)實(shí)施上述計(jì)數(shù)器停止動(dòng)作，在像素模數(shù)變換時(shí)，上述計(jì)數(shù)器控制電路通過(guò)使上述閂鎖電路的輸出有效，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器停止動(dòng)作。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體攝像裝置，其特征在于，在與從上述像素部讀取的信號(hào)進(jìn)行比較的參照信號(hào)的復(fù)位信號(hào)積分期間以及復(fù)位計(jì)數(shù)器范圍上，具有與判斷閾值余量相當(dāng)?shù)娜哂嗔?，?jì)數(shù)器控制電路根據(jù)上述計(jì)數(shù)器的輸出結(jié)果，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體攝像裝置，其特征在于，還具備復(fù)位信號(hào)控制電路，該復(fù)位信號(hào)控制電路配置在上述像素部和經(jīng)由垂直信號(hào)線連接的模數(shù)變換部之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體攝像裝置，其特征在于， 上述閂鎖電路的輸入連接到上述計(jì)數(shù)器的輸出，上述計(jì)數(shù)器控制電路通過(guò)上述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果，進(jìn)行是否實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作的判斷。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的固體攝像裝置，其特征在于，上述計(jì)數(shù)器將復(fù)位信號(hào)檢測(cè)期間中成為該計(jì)數(shù)器中的某個(gè)比特的狀態(tài)時(shí)的閂鎖信號(hào)保持到上述閂鎖電路中，上述計(jì)數(shù)器控制電路在像素信號(hào)模數(shù)變換期間時(shí)即使上述比較器反轉(zhuǎn)，也根據(jù)上述閂鎖信號(hào)的結(jié)果來(lái)將像素計(jì)數(shù)值強(qiáng)制性的進(jìn)行全部計(jì)數(shù)。
13.一種對(duì)固體攝像裝置的控制方法，該固體攝像裝置從進(jìn)行光電變換的像素部讀取復(fù)位信號(hào)，接著經(jīng)由輸出電路讀取進(jìn)行光電變換的光電二極管的像素信號(hào)，并且該固體攝像裝置具備比較器，該比較器比較從上述像素部讀取的信號(hào)和參照信號(hào)，該控制方法的特征在于，在對(duì)在得到上述比較器的表示比較結(jié)果的脈沖信號(hào)之前輸入的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器模數(shù)變換動(dòng)作中，根據(jù)上述復(fù)位信號(hào)的比較器的輸出結(jié)果或比較器的計(jì)數(shù)結(jié)果，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的固體攝像裝置的控制方法，其特征在于， 上述固體攝像裝置還具有計(jì)數(shù)器控制電路，上述計(jì)數(shù)器控制電路具備閂鎖電路，鎖住上述比較器的輸出信號(hào)；以及閂鎖輸出控制部，對(duì)上述閂鎖電路的輸出信號(hào)進(jìn)行控制，在復(fù)位模數(shù)變換時(shí)，上述計(jì)數(shù)器控制電路使上述閂鎖電路的輸出無(wú)效來(lái)實(shí)施上述計(jì)數(shù)器停止動(dòng)作，在像素模數(shù)變換時(shí)，通過(guò)使上述閂鎖電路的輸出有效，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器停止動(dòng)作。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的固體攝像裝置的控制方法，其特征在于，在與從上述像素部讀取的信號(hào)進(jìn)行比較的參照信號(hào)的復(fù)位信號(hào)積分期間以及復(fù)位計(jì)數(shù)范圍上，具有與判斷閾值余量相當(dāng)?shù)娜哂嗔?，?jì)數(shù)器控制電路根據(jù)上述復(fù)位信號(hào)的比較器的輸出結(jié)果，不實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的固體攝像裝置的控制方法，其特征在于， 上述閂鎖電路的輸入連接到上述計(jì)數(shù)器的輸出，上述計(jì)數(shù)器控制電路通過(guò)上述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器結(jié)果，判斷是否實(shí)施上述計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固體攝像裝置的控制方法，其特征在于，上述計(jì)數(shù)器將復(fù)位信號(hào)檢測(cè)期間中成為該計(jì)數(shù)器中的某個(gè)比特的狀態(tài)時(shí)的閂鎖信號(hào)保持到上述閂鎖電路中，上述計(jì)數(shù)器控制電路即使在像素信號(hào)模數(shù)變換期間時(shí)上述比較器反轉(zhuǎn)，也根據(jù)上述閂鎖信號(hào)的結(jié)果將像素計(jì)數(shù)值強(qiáng)制性的進(jìn)行全部計(jì)數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的固體攝像裝置的控制方法，其特征在于，上述固體攝像裝置還具備復(fù)位信號(hào)控制電路，該復(fù)位信號(hào)控制電路配置在上述像素部和經(jīng)由垂直信號(hào)線連接的模數(shù)變換部之間。
全文摘要
本發(fā)明的固體攝像裝置，經(jīng)由輸出電路，從進(jìn)行光電變換的像素部讀取復(fù)位信號(hào)和像素信號(hào)，包括比較器，比較從像素部讀取的信號(hào)和參照信號(hào)；計(jì)數(shù)器，對(duì)在得到比較器的比較結(jié)果所示的脈沖信號(hào)之前輸入的時(shí)鐘數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及計(jì)數(shù)器控制電路，根據(jù)復(fù)位信號(hào)的比較器的輸出結(jié)果，不實(shí)施計(jì)數(shù)器的像素信號(hào)的計(jì)數(shù)停止動(dòng)作。
文檔編號(hào)H04N5/374GK102215352SQ201110068250
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者佐藤麻紀(jì), 櫻井賢 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝