固体摄像器件、固体摄像器件驱动方法和电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本技术涉及固体摄像器件、固体摄像器件驱动方法和电子设备，且更具体地，涉及能够以高的准确度来抑制AD转换时的线性(linearity)的劣化和因量子化误差而引起的量子化竖条纹(quantizat1n vertical streak)的固体摄像器件、固体摄像器件驱动方法和电子设备。
【背景技术】
[0002]CMOS (互补金属氧化物半导体:complementary metal oxide semiconductor)图像传感器能够利用与CMOS集成电路(IC integrated circuit) 一样的制造工艺而被制造出来、能够被单一电源驱动、且能够利用CMOS工艺而与模拟电路或逻辑电路一起被安装在同一芯片内。因此，CMOS图像传感器具有能够减少周边IC的数量等方面的一些优势。
[0003]因此，近年来，CMOS图像传感器作为代替(XD(电荷親合器件:charge coupleddevice)图像传感器的图像传感器而已经引起了关注。
[0004]在CMOS图像传感器中，在把像素信号读出至外部时，对布置有多个单元像素的像素阵列部执行地址控制，且任意地选择来自各单元像素的像素信号。
[0005]而且，在CMOS图像传感器中，通过将坡面型AD(模拟数字:analog to digital)转换电路布置成列从而形成的列型AD转换电路能够被用作对从像素阵列部读取的模拟像素信号进行AD转换从而使其转换成数字信号的电路。
[0006]在这种类型的列型AD转换电路中，当通过增加被布置于像素阵列部中的像素数量来提高处理速度或帧速率时，被用作AD转换时的基准电压(斜坡状电压)的参考信号RAMP的坡面倾斜度变得更陡峭。由于这个影响，特别是在低增益或低灰度(低位)读取时，各列的AD转换点集中在坡面的一点上，且因此，发生了因为电源波动的影响而造成的线性的劣化或因为由低灰度所引起的量子化误差而造成的竖条纹。
[0007]作为用于防止这种现象的技术，本申请的申请人曾经提出了专利文献I中的技术。
[0008]专利文献I披露了如下的技术:通过在垂直信号线的复位读取时增大像素的复位脉冲的脉冲宽度或调节比较器的复位脉冲的脉冲宽度，且在用于对模拟像素信号与参考信号RAMP进行比较的比较器的输入电容的建立时期(settling per1d of time)的途中执行信号采样，由此嵌入噪声。
[0009]因为能够通过使用这种技术进行驱动而使复位电平分布扩展开，所以可以通过使列型AD转换电路的操作时期发生改变来防止能量的集中且抑制因量子化误差而引起的量子化竖条纹。
[0010]引用文献列表
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本专利特开JP 2009-38834A
【发明内容】
[0013]要解决的技术问题
[0014]同时，在利用专利文献I中所披露的技术的驱动中，因为是在复位建立时期的途中执行信号采样，所以出现了如下的现象:在复位电平分布被扩展开的同时，复位电平平均值发生偏移。
[0015]在参考信号RAMP的坡面太陡峭的现状下，为了通过这个技术使复位电平扩展开，比较器的复位脉冲必须与像素的复位脉冲同时被解除，否则很难获得效果。在这种状况下，当复位电平平均值明显地偏移时，它可能是防止计数器的计数被不正确地执行且会致使AD转换被适当地执行的因素。
[0016]因此，需要能够在不会使复位电平平均值发生偏移的前提下使复位电平分布扩展开的驱动技术。
[0017]本技术是鉴于前述情况而做出的，且所期望的是，通过在采用能够使复位电平分布扩展开且不会使复位电平平均值偏移的技术的前提下进行驱动，以高的准确度来抑制AD转换时的线性的劣化和由量子化误差而引起的量子化竖条纹。
[0018]解决技术问题所采取的技术方案
[0019]根据本技术的一个方面，提供了一种固体摄像器件，其包括:像素部，所述像素部被构造成包括以矩阵形式布置的多个像素，所述多个像素执行光电转换；列信号线，所述列信号线被构造成把从所述像素输出的像素信号以列为单元进行传输;AD转换部，所述AD转换部被构造成包括比较器，所述比较器对作为斜坡波的参考信号与经由所述列信号线而被传输的所述像素信号进行比较，且所述AD转换部基于所述比较器的比较结果而将所述像素信号的基准电平和信号电平独立地转换成数字信号；开关，所述开关被构造成与所述列信号线连接；以及控制部，所述控制部被构造成仅在所述比较器被复位的时期中的一定时期内接通所述开关且致使所述列信号线短路。
[0020]所述多个像素可以与颜色滤光片对应地被布置于所述像素部中，在所述颜色滤光片中以特定的重复单元布置着颜色。所述开关可以被连接至同一颜色的所述像素的各所述列信号线。
[0021 ] 所述控制部可以根据由所述AD转换部执行的AD转换的增益来调节所述开关的接通时期。
[0022]所述控制部可以根据由所述AD转换部执行的所述AD转换的所述增益来调节所述比较器的复位时期。
[0023]由所述AD转换部执行的所述AD转换的所述增益可以具有与取决于各颜色而不同的所述参考信号对应的值。
[0024]所述开关可以是晶体管。所述晶体管可以包括栅极、源极和漏极，所述栅极经由控制线而被连接至所述控制部，所述源极和所述漏极被连接至行方向上的与所述列信号线连接的行信号线。
[0025]所述开关可以是晶体管。所述晶体管可以包括栅极、源极和漏极，所述栅极经由控制线而被连接至所述控制部，所述源极被连接至所述列信号线，所述漏极被连接至行方向上的行信号线。
[0026]所述开关可以与所有的所述列信号线连接。
[0027]所述列信号线可以以特定单元被划分为各块。所述开关可以以各所述块为单元与所述列信号线连接。
[0028]以所述矩阵形式被布置于所述像素部中的所述多个像素可以与其他像素至少共用放大晶体管和所述列信号线。
[0029]所述固体摄像器件还可以包括噪声添加部，所述噪声添加部被构造成将噪声添加到经由所述列信号线而被传输的所述像素信号中，所述噪声不随时间而变动且在二维空间内是不规则的。
[0030]根据本技术的一个方面的固体摄像器件驱动方法和电子设备是与本技术上述方面的固体摄像器件对应的驱动方法和电子设备。
[0031]在根据本技术的一个方面的固体摄像器件、固体摄像器件驱动方法和电子设备中，基于对作为斜坡波的参考信号与经由列信号线(所述列信号线用来传输从以矩阵形式布置有用于执行光电转换的多个像素的像素部输出的像素信号)而被传输的所述像素信号进行比较的比较器的比较结果，所述像素信号的基准电平和信号电平被独立地转换成数字信号，并且与所述列信号线连接的所述开关仅在所述比较器被复位的时期中的一定时期内被接通以使所述列信号线短路。
[0032]本发明的效果
[0033]根据本技术的一方面，能够以很高的准确度来抑制AD转换时的线性的劣化和因量子化误差而引起的量子化竖条纹。
【附图说明】
[0034]图1是图示了相关技术的CMOS图像传感器的构造的图。
[0035]图2是图示了单元像素的构造和连接方式的图。
[0036]图3是图示了比较器的构造的图。
[0037]图4是用来说明其中对像素复位脉冲RST的脉冲宽度进行调节的驱动的图。
[0038]图5是用来说明其中对比较器复位脉冲PSET的脉冲宽度进行调节的驱动的图。
[0039]图6是用来说明使复位电平平均值发生偏移的机制的图。
[0040]图7是示意性地图示了当复位电平平均值发生偏移时的复位电平分布的图。
[0041]图8是图示了根据本技术的CMOS图像传感器的构造的图。
[0042]图9是图示了开关的构造和连接方式的图。
[0043]图10是用来说明利用控制脉冲VSLCNT的驱动的图。
[0044]图11是示意性地图示了当复位电平平均值发生偏移时的复位电平分布的图。
[0045]图12是用来说明利用电容元件来调节复位电平分布的图。
[0046]图13是用来说明利用电容元件来调节复位电平分布的图。
[0047]图14是图示了用于常规驱动的电路的图。
[0048]图15是用来说明常规驱动的时序图。
[0049]图16是图示了用于根据本技术的驱动的电路的图。
[0050]图17是用来说明根据本技术的驱动的时序图。
[0051]图18是用来说明根据本技术的驱动的时序图。
[0052]图19是图示了由于AD转换而获得的图像的对照示例的图。
[0053]图20是用来说明以同一颜色的像素为单元而被执行的驱动的图。
[0054]图21是用来说明其中AD转换增益与控制脉冲VSLCNT联动的驱动的图。
[0055]图22是用来说明其中AD转换增益与自动调零时期联动的驱动的图。
[0056]图23是图示了其中生成各种颜色的参考信号的构造的图。
[0057]图24是图示了开关的构造和连接方式的另一个示例的图。
[0058]图25是图示了摄像设备的构造示例的图。
【具体实施方式】
[0059]以下，将会参照附图来说明本技术的实施例。
[0060]这里，为了帮助理解本技术和阐明本技术的背景，将会参照图1至图7来说明在专利文献I中披露的相关技术的CMOS图像传感器的构造及其问题，然后将会说明根据本技术的CMOS图像传感器。
[0061]相关技术的CMOS图像传感器
[0062]相关技术的CMOS图像传感器的构造
[0063]图1是图示了相关技术的CMOS图像传感器的构造的图。
[0064]如图1所示，CMOS图像传感器I包括像素阵列部11和周边电路部，像素阵列部11被形成于半导体基板(芯片)上，所述周边电路部与像素阵列部11被集成在同一个半导体基板上。所述周边电路部包括垂直驱动部12、读取电流源部13、列处理部14、参考信号生成部15、水平驱动部16、通信时序控制部17、输出部18和噪声添加部19。
[0065]在像素阵列部11中，单元像素30以二维的方式被布置成矩阵状，各单元像素30包括光电转换元件，该光电转换元件生成具有与入射光量对应的电荷量的电荷且将所生成的电荷积累于其内。
[0066]在图1中，为了简化说明，省略了一些行和列，但是事实上，许多单元像素30被布置于每行和每列中。代表性地，各单元像素30包括:充当光电转换元件的光电二极管；和设有诸如晶体管等放大用半导体器件的像素内放大器。例如，浮动扩散放大器被用作像素内放大器。
[0067]而且，在像素阵列部11中，针对于矩阵状的像素阵列，行控制线20以行为单元被形成于像素行的像素阵列方向(图1中的水平方向)上，且垂直信号线21以列为单元被形成于像素列的像素阵列方向(图1中的垂直方向)上。
[0068]垂直驱动部12由移位寄存器和地址解码器等构成，且根据来自通信时序控制部17的控制信号对像素阵列部11中的像素同时或以行为单元进行驱动。垂直驱动部12的具体构造没有被图示，但是垂直驱动部12通常被构造成包括两个扫描系统，即，读取扫描系统和清除扫描系统。
[0069]从被垂直驱动部12选择性地扫描的像素行中的单元像素30输出的信号经由垂直信号线21而被提供给列处理部14。而且，垂直信号线21具有延伸至列处理部14侧的一端，且读取电流源部13被连接在垂直信号线21的该路径中。读取电流源部13与单元像素30中的放大晶体管一起构成源极跟随器，该源极跟随器被提供有基本上恒定的操作电流(读取电流)。
[0070]列处理部14具有如下的AD转换功能和差分处理功能:该AD转换功能用于，针对于像素阵列部11中的各像素列把从所选出行中的各单元像素30经由垂直信号线21而传输过来的像素信号的复位电平(该复位电平充当基准电平)和信号电平独立地转换成数字信号；该差分处理功能用于，获得由所述复位电平的AD转换结果与所述信号电平的AD转换结果之间的差所表示的信号成分的数字信号。
[0071]具体地，从各单元像素30输出的像素信号经由垂直信号线21而被输入到列处理部14中的列型AD转换部41。参考信号生成部(数字模拟转换器(DAC:digital analogconverter)) 15根据来自通信时序控制部17的控制信号而生成具有斜坡状电压的参考信号RAMP，且将参考信号RAMP提供给各列型AD转换部41。
[0072]接着，当从参考信号生成部15提供了参考信号RAMP时，各列型AD转换部41在从参考信号生成部15提供参考信号RAMP的同时开始对时钟信号进行计数。然后，各列型AD转换部41比较所输