固態成像裝置和成像系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及固態成像裝置和成像系統。
【背景技術】
[0002]近年來，CMOS圖像傳感器被廣泛用于數字照相機、數字攝像錄像機和移動電話用照相機單元中。響應減少部件數量和功率消耗的要求，開發了具有內置的模擬-數字(AD)轉換單元的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置AD轉換單元(ADC)。斜坡型列ADC包含對各列設置的比較器電路和基準信號產生電路。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系逆轉的時間段，并且在對各列設置的列存儲器中作為數字數據保持測量的時間段。例如，日本專利申請公開N0.2013-93837公開了通過使用基準信號和計數從基準信號的電壓開始從初始電壓改變的時間點起的時間段的被稱為所謂的“共用計數器”的單個計數器向各列電路輸出計數信號的方法。
[0003]但是，在日本專利申請公開N0.2013-93837公開的構成中，保持通過執行與像素的復位對應的信號的AD轉換獲得的結果的N存儲器和保持通過執行來自像素的與入射光對應的信號的AD轉換獲得的結果的S存儲器是在物理上分開的電路。因此，不能使得直到計數信號與比較結果信號分別到達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上出現差異。即，保持于N存儲器和S存儲器中的計數值由于上述的兩個因素而不同。因此，CDS(相關雙重采樣)處理之后的信號分量包含偏移并且不變為O。由于偏移對各列具有特定的變化，因此存在所述偏移會變為使圖像質量劣化的噪聲分量的可能性。
[0004]本發明的目的是，提供可減少作為噪聲分量的偏移的固態成像裝置和成像系統。
【發明內容】
[0005]根據本發明的一個方面，固態成像裝置包括:像素；被配置為將從像素輸出的模擬信號轉換成數字信號的模擬-數字轉換單元；第一存儲器；以及，第二存儲器，其中，在第一轉換時段期間，模擬-數字轉換單元將響應像素的復位從像素輸出的模擬信號轉換成數字信號，第一存儲器保持從模擬-數字轉換單元輸出的數字信號，然后，根據第一傳送控制信號，第二存儲器保持由第一存儲器保持的數字信號，在第二轉換時段期間，模擬-數字轉換單元將基于像素的光電轉換從像素輸出的模擬信號轉換成數字信號，第一存儲器保持從模擬-數字轉換單元輸出的數字信號，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-數字轉換單元輸出的數字信號，第二鎖存電路被配置為根據第二傳送控制信號保持由第一鎖存電路保持的數字信號，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第一傳送控制信號保持被保持于第一鎖存電路中的數字信號，第四鎖存電路被配置為根據第三傳送控制信號保持由第三鎖存電路保持的數字信號。
[0006]從參照附圖對示例性實施例的以下描述，本發明的其它特征將變得清晰。
【附圖說明】
[0007]圖1是示出根據本發明的第一示例性實施例的固態成像裝置的構成例子的示圖。
[0008]圖2是示出根據第一示例性實施例的存儲器塊的構成例子的示圖。
[0009]圖3是根據第一示例性實施例的固態成像裝置的定時圖。
[0010]圖4是示出根據本發明的第二示例性實施例的固態成像裝置的構成例子的示圖。
[0011]圖5是示出根據第二示例性實施例的第二存儲器塊的構成例子的示圖。
[0012]圖6是示出根據本發明的第三示例性實施例的成像系統的構成例子的示圖。
【具體實施方式】
[0013]現在將根據附圖詳細描述本發明的優選實施例。
[0014](第一示例性實施例)
[0015]圖1是示出根據本發明的第一示例性實施例的固態成像裝置1000的構成例子的示圖。像素單元I包含二維矩陣狀配置的多個像素100。各像素100通過光電轉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，可具有驅動各像素100的內部電路的電流源。以下，描述讀出電路200具有放大器的例子。基準信號產生電路7產生電勢在每單位時間以恒定梯度變化的基準信號(斜坡信號)VRAMP。注意，基準信號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的各列布置的多個比較器電路300。各列的比較器電路300關于從基準信號產生電路7輸出的基準信號VRAMP與各列的讀出電路200的輸出信號A_OUT之間的大小關系進行比較。當大小關系逆轉時，相關的比較器電路300輸出比較結果信號LATCH。計數器8計數根據AD轉換分辨率的N(N是自然數)位的計數值，并且通過輸出緩沖器800_0?800_N-1輸出計數信號CNT [O]?CNT [N-1]。通過對各位的計數信號CNT[O]?CNT[N-1]設置輸出緩沖器800_0?800_N-1，可向所有列的第一存儲器410_0?410_N-1輸出計數信號CNT[0]?CNT[N-1]。并且，存儲器單元4可沿水平方向被分成多個塊，并且，在通過對各塊使用重復緩沖器中繼計數信號CNT[0]?CNT[N-1]的同時，計數信號CNT[0]?CNT[N-1]可被輸出到所有列的第一存儲器410_0?410_N-1。定時產生器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的各列布置的多個存儲器塊400_0、400_1。在各列中設置作為數量與根據AD轉換分辨率的位數N相同的存儲器塊的N個存儲器塊400_0?400_N-lo在后面參照圖2詳細描述存儲器塊400_0?400_N_1。在圖1中示出最低有效位(LSB)的計數信號CNT [O]的S存儲器塊400_0和作為所有N個位中的比最低有效位(LSB)高I位的位的計數信號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中的每一個中，并且，第一存儲器410_0?410_N-1分別保持計數信號CNT [O]?CNT [N-1]。第一存儲器410_0?410_N-1將保持的數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輸出的數字信號。根據來自水平掃描電路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]將保持于其中的數字信號輸出到信號處理單元(DSP) 10。根據來自水平掃描電路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輸出的數字信號。
[0017]圖2是示出存儲器塊400的構成例子的示圖。存儲器塊400與圖1中的存儲器塊400_0?400_N-1對應。第一存儲器410與圖1中的第一存儲器410_0?410_N_1對應，并且包含第一鎖存電路411和第二鎖存電路412。根據比較結果信號LATCH，第一鎖存電路411保持計數信號CNT作為數字信號L1_0。計數信號CNT與圖1中的計數信號CNT[O]?CNT[N-1]對應。數字信號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。根據第二傳送控制信號MTX1，第二鎖存電路412保