固態(tài)成像裝置和成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置和成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，CMOS圖像傳感器被廣泛用于數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像錄像機(jī)和移動(dòng)電話用照相機(jī)單元中。響應(yīng)減少部件數(shù)量和功率消耗的要求，開發(fā)了具有內(nèi)置的模擬-數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換單元的CMOS圖像傳感器。這種類型的CMOS圖像傳感器的一種形式被稱為“斜坡型列ADC”。在斜坡型列ADC中，對像素陣列的各列設(shè)置AD轉(zhuǎn)換單元(ADC)。斜坡型列ADC包含對各列設(shè)置的比較器電路和基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路。在許多情況下，比較器電路比較像素信號與用作基準(zhǔn)信號的斜坡信號，測量直到像素信號的電勢與斜坡信號的電勢之間的大小關(guān)系逆轉(zhuǎn)的時(shí)間段，并且在對各列設(shè)置的列存儲器中作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)保持測量的時(shí)間段。例如，日本專利申請公開N0.2013-93837公開了通過使用基準(zhǔn)信號和計(jì)數(shù)從基準(zhǔn)信號的電壓開始從初始電壓改變的時(shí)間點(diǎn)起的時(shí)間段的被稱為所謂的“共用計(jì)數(shù)器”的單個(gè)計(jì)數(shù)器向各列電路輸出計(jì)數(shù)信號的方法。
[0003]但是，在日本專利申請公開N0.2013-93837公開的構(gòu)成中，保持通過執(zhí)行與像素的復(fù)位對應(yīng)的信號的AD轉(zhuǎn)換獲得的結(jié)果的N存儲器和保持通過執(zhí)行來自像素的與入射光對應(yīng)的信號的AD轉(zhuǎn)換獲得的結(jié)果的S存儲器是在物理上分開的電路。因此，不能使得直到計(jì)數(shù)信號與比較結(jié)果信號分別到達(dá)N存儲器和S存儲器的傳播延遲完全相等。并且，由于N存儲器和S存儲器是分開的電路，因此，由于N存儲器與S存儲器之間的晶體管元件之間的變化可在鎖存電路定時(shí)上出現(xiàn)差異。即，保持于N存儲器和S存儲器中的計(jì)數(shù)值由于上述的兩個(gè)因素而不同。因此，CDS(相關(guān)雙重采樣)處理之后的信號分量包含偏移并且不變?yōu)镺。由于偏移對各列具有特定的變化，因此存在所述偏移會變?yōu)槭箞D像質(zhì)量劣化的噪聲分量的可能性。
[0004]本發(fā)明的目的是，提供可減少作為噪聲分量的偏移的固態(tài)成像裝置和成像系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，固態(tài)成像裝置包括:像素；被配置為將從像素輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元；第一存儲器；以及，第二存儲器，其中，在第一轉(zhuǎn)換時(shí)段期間，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元將響應(yīng)像素的復(fù)位從像素輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，第一存儲器保持從模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號，然后，根據(jù)第一傳送控制信號，第二存儲器保持由第一存儲器保持的數(shù)字信號，在第二轉(zhuǎn)換時(shí)段期間，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元將基于像素的光電轉(zhuǎn)換從像素輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，第一存儲器保持從模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號，并且，其中，第一存儲器具有第一鎖存電路和第二鎖存電路，第一鎖存電路被配置為保持從模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號，第二鎖存電路被配置為根據(jù)第二傳送控制信號保持由第一鎖存電路保持的數(shù)字信號，并且，第二存儲器具有第三鎖存電路和第四鎖存電路，第三鎖存電路被配置為根據(jù)第一傳送控制信號保持被保持于第一鎖存電路中的數(shù)字信號，第四鎖存電路被配置為根據(jù)第三傳送控制信號保持由第三鎖存電路保持的數(shù)字信號。
[0006]從參照附圖對示例性實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。
【附圖說明】
[0007]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的構(gòu)成例子的示圖。
[0008]圖2是示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的存儲器塊的構(gòu)成例子的示圖。
[0009]圖3是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的定時(shí)圖。
[0010]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置的構(gòu)成例子的示圖。
[0011]圖5是示出根據(jù)第二示例性實(shí)施例的第二存儲器塊的構(gòu)成例子的示圖。
[0012]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例的成像系統(tǒng)的構(gòu)成例子的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)在將根據(jù)附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0014](第一示例性實(shí)施例)
[0015]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的固態(tài)成像裝置1000的構(gòu)成例子的示圖。像素單元I包含二維矩陣狀配置的多個(gè)像素100。各像素100通過光電轉(zhuǎn)換基于入射光輸出模擬像素信號。通過垂直掃描電路6按行依次選擇矩陣狀布置的像素100。選擇的行中的各列的像素100向各列的讀出電路200輸出像素信號。讀出電路單元2具有對像素100的各列布置的多個(gè)讀出電路200。各列的讀出電路200讀出并保持從各行的像素100輸出的像素信號。各讀出電路200可具有放大從像素100輸出的信號的放大器，并且，可具有驅(qū)動(dòng)各像素100的內(nèi)部電路的電流源。以下，描述讀出電路200具有放大器的例子。基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路7產(chǎn)生電勢在每單位時(shí)間以恒定梯度變化的基準(zhǔn)信號(斜坡信號)VRAMP。注意，基準(zhǔn)信號VRAMP不限于斜坡信號，并且可以是臺階狀變化的信號或電平隨時(shí)間變化的信號。比較器單元3包含對像素100的各列布置的多個(gè)比較器電路300。各列的比較器電路300關(guān)于從基準(zhǔn)信號產(chǎn)生電路7輸出的基準(zhǔn)信號VRAMP與各列的讀出電路200的輸出信號A_OUT之間的大小關(guān)系進(jìn)行比較。當(dāng)大小關(guān)系逆轉(zhuǎn)時(shí)，相關(guān)的比較器電路300輸出比較結(jié)果信號LATCH。計(jì)數(shù)器8計(jì)數(shù)根據(jù)AD轉(zhuǎn)換分辨率的N(N是自然數(shù))位的計(jì)數(shù)值，并且通過輸出緩沖器800_0?800_N-1輸出計(jì)數(shù)信號CNT [O]?CNT [N-1]。通過對各位的計(jì)數(shù)信號CNT[O]?CNT[N-1]設(shè)置輸出緩沖器800_0?800_N-1，可向所有列的第一存儲器410_0?410_N-1輸出計(jì)數(shù)信號CNT[0]?CNT[N-1]。并且，存儲器單元4可沿水平方向被分成多個(gè)塊，并且，在通過對各塊使用重復(fù)緩沖器中繼計(jì)數(shù)信號CNT[0]?CNT[N-1]的同時(shí)，計(jì)數(shù)信號CNT[0]?CNT[N-1]可被輸出到所有列的第一存儲器410_0?410_N-1。定時(shí)產(chǎn)生器9輸出傳送控制信號MTXl [O]?MTX1[N-1]、傳送控制信號MTX2[0]?MTX2[N_1]和傳送控制信號 LTX[O]?LTX[N-1]。
[0016]存儲器單元4包含對像素100的各列布置的多個(gè)存儲器塊400_0、400_1。在各列中設(shè)置作為數(shù)量與根據(jù)AD轉(zhuǎn)換分辨率的位數(shù)N相同的存儲器塊的N個(gè)存儲器塊400_0?400_N-lo在后面參照圖2詳細(xì)描述存儲器塊400_0?400_N_1。在圖1中示出最低有效位(LSB)的計(jì)數(shù)信號CNT [O]的S存儲器塊400_0和作為所有N個(gè)位中的比最低有效位(LSB)高I位的位的計(jì)數(shù)信號CNT [I]的存儲器塊400_1。存儲器塊400_0?400_N_1分別包含第一存儲器410_0?410_N-1和第二存儲器420_0?420_N_1。比較結(jié)果信號LATCH和傳送控制信號MTXl [O]?MTX1[N-1]被輸入到第一存儲器410_0?410_N-1中的每一個(gè)中，并且，第一存儲器410_0?410_N-1分別保持計(jì)數(shù)信號CNT [O]?CNT [N-1]。第一存儲器410_0?410_N-1將保持的數(shù)字信號輸出到第二存儲器420_0?420_N-1。傳送控制信號MTX2 [O]?MTX2[N-1]和傳送控制信號LTX[0]?LTX[N_1]被輸入到第二存儲器420_0?420_N_1中的每一個(gè)中，并且，第二存儲器420_0?420_N-1保持從第一存儲器410_0?410_N_1輸出的數(shù)字信號。根據(jù)來自水平掃描電路5的讀出控制信號READ，第一存儲器410_0?410_N-1通過第一輸出信號線BITLl [O]?BITL1[N-1]將保持于其中的數(shù)字信號輸出到信號處理單元(DSP) 10。根據(jù)來自水平掃描電路5的讀出控制信號READ，第二存儲器420_0?420_N-1通過第二輸出信號線BITL2[0]?BITL2[N-1]將保持于其中的數(shù)字信號輸出到信號處理單元(DSP) 10。信號處理單元10處理從存儲器單元4輸出的數(shù)字信號。
[0017]圖2是示出存儲器塊400的構(gòu)成例子的示圖。存儲器塊400與圖1中的存儲器塊400_0?400_N-1對應(yīng)。第一存儲器410與圖1中的第一存儲器410_0?410_N_1對應(yīng)，并且包含第一鎖存電路411和第二鎖存電路412。根據(jù)比較結(jié)果信號LATCH，第一鎖存電路411保持計(jì)數(shù)信號CNT作為數(shù)字信號L1_0。計(jì)數(shù)信號CNT與圖1中的計(jì)數(shù)信號CNT[O]?CNT[N-1]對應(yīng)。數(shù)字信號L1_0被輸出到第二鎖存電路412和第二存儲器420。第二存儲器420與圖1中的第二存儲器420_0?420_N-1對應(yīng)。根據(jù)第二傳送控制信號MTX1，第二鎖存電路412保