[发明专利]比较器、模拟数字转换器、固态成像器件、相机系统和电子装置

说明书

技术领域

本公开涉及比较器、单斜率模拟数字（下文中称为AD）转换器、由CMOS图像传感器代表的固态成像器件、相机系统和电子装置。

背景技术

近年来，由于以下原因，已经关注CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器作为替代CCD（电荷耦合器件）的固态成像器件（图像传感器）。

对于CCD，需要采用专用工艺以制造CCD像素，使用多个电源电压以操作CCD像素，并且结合多个外围IC（集成电路）操作CCD像素。

另一方面，CMOS图像传感器解决了各种问题，诸如CCD的高复杂系统。为此，CMOS图像传感器已经受到关注。

在制造CMOS图像传感器时，可能使用与普通CMOS集成电路的制造工艺相同的制造工艺。此外，可能用单个电源驱动CMOS图像传感器。而且，可能在同一芯片上使用CMOS工艺将模拟电路和逻辑电路混合在一起。

因此，CMOS图像传感器带来许多极大的优点，诸如外围IC数目的减少。

在CCD的输出电路中，使用具有FD层的FD（浮置扩散）放大器的单信道（ch）输出处于主流。

另一方面，CMOS图像传感器具有用于每个像素的FD放大器。作为CMOS图像传感器的输出，列并行输出处于主流，其中CMOS图像传感器选择像素阵列的各行之一，并且同时读取列方向的各行之一。

这是因为由于难以用像素中安排的FD放大器获得足够的驱动性能并且因此需要减少数据速率的事实，所以并行处理是有利的。

作为列并行输出CMOS图像传感器的单个输出电路，已经提出各种类型。

作为读取CMOS图像传感器中像素信号的方法，已知一种方法，其中用作由诸如光电二极管的光电转换器件生成的光信号的信号电荷，经由在光电转换器件附近安排的MOS（金属氧化物半导体）开关，通过电容临时采样，然后读取。

在采样电路中，在采样电容值中通常导致具有反向相关的噪声。

在将信号电荷转移到采样电容器时，像素使用电势斜率来完全转移信号电荷。因此，在采样过程中不导致噪声，而是当之前电容的电压电位重置到特定参考值时导致噪声。

作为消除噪声的一般方法，已知CDS（相关双采样）。在该方法中，处于紧接在其采样之前状态的信号电荷（重置电位）读取和存储一次，然后读取并且从重置电位减去采样之后的信号电位，以便消除噪声。

CDS的具体方法包括各种技术。

此外，作为列并行输出CMOS图像传感器的像素信号读取（输出）电路，已经提出各种类型。在它们中，最先进的类型是这样的电路，其包括用于每列的AD转换器（下文中称为ADC），并且提取作为数字信号的像素信号。

例如，在“An Integrated 800×600CMOS Image system”（ISSCC Digest of Technical Papers，第304-305页，1999年2月，W.Yang等人）、日本专利申请公开No.2005-278135、日本专利申请公开No.2005-295346以及日本专利申请公开No.63-209374中公开了具有这种列并行ADC的CMOS图像传感器。

发明内容

如上所述，单斜率AD转换器使得比较器比较来自DAC（或斜坡发生器）的斜波与AD转换器的输入信号，并且控制随后的计数器，从而执行AD转换。

在多个单斜率AD转换器构造为由CMOS图像传感器的列并行单斜率AD转换器表现的情况下，上面的斜波由多个AD转换器共有。

因此，如果响应于AD转换器之一的操作，斜波受比较器的影响而波动，则其他AD转换器遭受该影响，并且导致其他AD转换器在它们的AD转换结构中具有误差。

在CMOS图像传感器中，例如，如果亮区域（或暗区域）存在，那么明亮（或黑暗）在列方向扩散，其导致图像质量的劣化。

注意到，在以下描述中，这样的现象称为条纹现象。

作为改进条纹现象的一般方法，已知添加如由源极跟随器代表的缓冲器电路到每个比较器的输入。

根据该方法，添加缓冲器电路到每个比较器旨在通过缓冲器电路的隔离性能，减少从比较器发送到斜坡的误差的成因。

然而，该方法导致由于缓冲器电路的插入的消耗电流、噪声和芯片面积的增加。

作为另一一般方法，已知减少斜坡发生器的输出阻抗的方法。

作为斜坡发生器，电路通常由电流源和电阻构成。然而，电阻值等于输出阻抗。因此，输出阻抗的减少等于电阻值的减少。