[发明专利]固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法、以及电子设备

说明书

本发明提供一种固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法、以及电子设备，该固态摄像装置的配置于数字像素的AD转换器的比较器可利用低电力、低峰值电流进行低电压动作，且可在整个输入范围内实现高线性。比较器700由带有钳位二极管的两段前置放大器710、720与两个串联电流控制逆变器730、40构成，所有的分支受到电流控制。两段的前置放大器710、720及与其相连的两个连续的逆变器730、740段均以实现低电力及低峰值电流的方式而受到电流控制。另外，使用偏置电流来控制比较器的带宽，由此，也可平衡噪声与比较器速度，此对于多个比较器动作模式有益。

技术领域

本发明涉及一种固态摄像装置、固态摄像装置的驱动方法、以及电子 设备。

背景技术

互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor， CMOS)图像传感器已作为使用有光电转换元件的固态摄像装置(图像传感器) 而被实际运用，该光电转换元件检测光并产生电荷。

CMOS图像传感器已广泛用作数码相机、摄像机、监控相机、医疗周 内窥镜、个人电脑(PC)、手机等便携终端装置(移动设备)等各种电子设备 的一部分。

CMOS图像传感器在每个像素中带有包括光电二极管(光电转换元件) 及浮动扩散层(FD：Floating Diffusion，浮置扩散层)的FD放大器，该CMOS 图像传感器的主流读取类型为列并联输出型，即，选择像素阵列中的某一行， 同时向列(column)输出方向对这些行进行读取。

另外，实际上已提出了列并联输出型CMOS图像传感器的各种像素信 号读取(输出)电路。

其中，最先进的电路之一是每列(column)包括模拟-数字转换器(ADC (Analogdigital converter))，将像素信号作为数字信号取出的电路(例如参照 专利文献1、2)。

在搭载有该列并联ADC的CMOS图像传感器(列AD方式CMOS图 像传感器)中，比较器(comparator)对所谓的RAMP波与像素信号进行比较， 并利用后段的计数器进行数字相关双采样(Correlated Double Sampling，CDS)， 由此，进行AD转换。

但是，此种CMOS图像传感器虽可高速传输信号，但存在无法进行全 局快门读取的缺点。

相对于此，已提出了数字像素(pixel)传感器，其在各像素中配置包 含比较器的ADC(还配置存储器部)，可实现以同一时序对像素阵列部中的所 有像素开始曝光与结束曝光的全局快门(例如参照专利文献3、4)。

[专利文献1]日本专利特开2005-278135号公报

[专利文献2]日本专利特开2005-295346号公报

[专利文献3]US 7164114B2 FIG，4

[专利文献4]US 2010/0181464 A1

发明内容

本发明所要解决的技术问题

而且，对于所述数字像素传感器，要求ADC(模拟-数字转换器)与像 素内的SRAM位单元及若干个控制逻辑一起处于各像素中。

为了实现更高的空间分辨率，重要的是减小像素间距。SRAM位单元 例如在65nm工艺的情况下，会占用10位存储器的像素面积的约30～40％，但 SRAM位单元会因40nm或22nm等更高度的逻辑工艺而缩小。

因此，用于SRAM位单元的区域已不再是主要的影响因素。相对于此， 对于ADC所使用的晶体管，例如因为无法为了实现低输入换算噪声性能及大 输入共模范围而容易地减小晶体管尺寸，所以ADC尺寸成为主导。