固态成像设备和成像设备的制作方法

专利名称：固态成像设备和成像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及将像素信号与以步进方式变化的基准信号相比较并根据它 们的电压电平的大小关系的改变时间量来获得数字值的固态成像设备和成 像设备。
背景技术：
目前，诸如CCD (电荷耦合器件)和CMOS (互补金属氧化物半导 体)之类的固态成像设备己被用于各种应用。近来，适合于更迅速成像的 MOS (金属氧化物半导体)型固态成像设备已经引起了注意，并且各种体 系结构已被提出。JP-A-2005-278135 (专利文献1)通过使用上行/下行计数器实现了更 高的帧速率，而不会增大电路的大小。图13是示出采用该方法的MOS型 固态成像设备的实施例的框图。也就是说，固态成像设备1包括像素阵列部件10、行扫描电路13和 列扫描电路14、基准信号生成部件(DAC) 15、比较器16、上行/下行计 数器(U/D CN) 17、缓冲器(BUF) 18以及驱动控制部件21。在像素阵 列部件10中，以矩阵形式放置了单位像素12。行扫描电路13和列扫描电 路14驱动像素阵列部件10。基准信号生成部件(DAC) 15生成基准电 压。比较器16将垂直信号线电压与基准电压相比较。上行/下行计数器 (U/D CN) 17执行数字操作和存储。缓冲器(BUF) 18临时保存值。驱 动控制部件21控制所有这些组件。基准信号生成部件15和每一列处的比较器16和上行/下行计数器17 被包括在方案中的A/D转换电路Ramp DAC中，并且将从像素获得的模拟 信号转换成数字值。A/D转换电路在比较器中将像素信号与其值以步进方 式变化的基准信号相比较，并通过计算变化它们的电压电平的时间量来获得数字值。许多MOS型成像设备获得像素重置时的垂直信号线电压电平，然后获得光被输入时的垂直信号线电压电平，并且获得它们之间的差别，以执 行去除固定模式噪声的操作。在固态成像设备1的情况下，上行/下行计数器17被用于去除固定模 式。首先，为了在像素的重置电平下执行D/A转换，计数器对负电平进行 计数。接下来，为了执行光输入时的D/A转换，计数器从作为起始点的计 数开始对正电平进行计数。从而，可以获得数字区域中的差别，而无需任 何减法器电路(参考图14)。生成基准信号的基准信号生成部件公共地连接到所有列处的比较器， 而计数器是在每一列处单独设置的。已被去除了固定模式的数字数据一度 被存储在缓冲器(BUF) 18中，并且被顺序地从最后一列传送。固态成像设备1中采用的比较器16可以是开关式比较器。图15示出 了电路示例。开关晶体管Tr21连接在晶体管Tr23的栅极和漏极之间。开 关晶体管Tr 22连接在晶体管Tr 24的栅极和漏极之间。像素信号通过电容器Cp 25被输入到晶体管Tr 23，并且来自基准信号 生成部件的信号波形通过电容器Cp 26被输入到晶体管Tr 24。比较器是根 据像素信号侧和RAMP侧的信号的电压电平的高度来生成高或低输出L27 的电路。电路首先确定比较的判断标准电压是很重要的。下文中将把确定该电 压的操作称为"自动调零(auto-zero)"。为了执行自动调零，垂直信号 线重置电平被输入到像素信号侧，而斜坡(ramp)基准信号被输入到基准 信号生成部件侧。用于执行自动调零的PSET信号被公共地提供到开关晶体管Tr21和 Tr 22的栅极。图16示出了 PSET信号的时序。Tr 21和Tr 22在PSET信 号下降时导通，并且比较器进入自动调零状态。当Tr23和Tr24的栅极电 压相等时确定操作点，并且电路达到平衡。然后，Tr21和Tr22在PSET信号上升时关断，并且Tr 23和Tr 24的栅极都浮空。在这里，垂直信号线的电压与Tr23的栅极电压之间的差别被保存在电容器Cp 25中，并且RAMP基准电压和Tr 24的栅极电压之间 的差别被保存在电容器Cp26中。在自动调零之后，可以比较像素信号和 RAMP侧信号的电平。但是，比较器具有以下问题(1) 第一问题在自动调零脉冲PSET信号的上升沿，开关晶体管Tr 21和Tr 22关 断。同时，在每个开关晶体管的栅极和漏极之间发生穿通 (feedthrough)。由于穿通的影响，在Tr 23和Tr 24的栅极电势之间发生 差别。这是由比较器上的负载不相等引起的。连接到比较器的负载的横向 不对称可能是差别的原因，这例如是因为比较器输出信号线连接到Tr22 的漏极侧并且/或者连接到Cp 26的RAMP信号线的负载较小而连接到Cp 25的VSL的负载则高得多。穿通的量值很大程度上取决于PSET信号的上 升时间。PSET信号的突然上升会进一步增大穿通，并且导致Tr23的栅极 电压和Tr24的栅极电压之间有很大差别。在该电路示例中，已知当在自 动调零之后发生穿通时Tr 23的栅极电压比Tr 24的栅极电压降低得更多。 如果不发生穿通，则Tr 23的栅极电压电平基本上位于重置检测斜坡波的 电平中部。因此，计数器的计数大约为一半(参考图16中的曲线A)。 但是，如果Tr23的栅极电势由于穿通而降低，则重置计数增大，因为与 重置检测斜坡波的相交点相应地向后移动(参考图16中的曲线B)。如果 发生较大的穿通，则Tr23的栅极电势不与重置电平检测斜坡波相交(参 考图16中的曲线C)。在该情况下，重置计数器停止在全码(foil code) 处。但是，实际相交尚未实现，差别因此变成差错，这可能降低图像质(2) 第二问题图17是示出固态成像设备中的PSET信号生成电路和各列处的比较器 的布局的图。在靠近重置信号生成部件19的列处的比较器16中，在自动 调零期间发生较大的穿通。随着与重置信号生成部件19的距离增大，信 号传输路径上的布线电阻增大并且将被传输到各列的PSET脉冲的钝化度 (degree of dullness)增大，因此使到列的穿通量减小。由于信号传输，PSET信号的突然上升可能增大钝化度。因此，在从一端到另一端的列之 间以及列的两端之间，重置计数有很大的不同。为了针对该因素和其他变 动因素而在所有列处都执行无差错的重置计数，传感器花费较长的重置计 数时段是很重要的(参考图18)。发明内容现有技术的固态成像设备和成像设备在比较像素信号和基准信号的比 较器中可能具有上述问题，这可能进一步导致重置电平的计数差错和/或重 置时段长度增大的问题。根据本发明的一个实施例，提供了一种固态成像设备，包括比较装 置，用于将由像素部件获得的像素信号与其值以步进方式变化的基准信号相比较；模数转换装置，用于将像素信号和基准信号的大小关系通过比较 装置改变时的时间量作为数字值输出；重置信号生成装置，用于生成触发 重置操作的重置信号，该重置信号被输入到比较装置，以调节模数转换装 置中的基准；以及设置在重置信号生成装置和比较装置之间的波形处理装 置，用于增大重置信号的波形的钝化度。根据本发明的该实施例，由于在预先增大重置信号的上升沿的钝化度 之后将重置信号输入到比较装置，因此可以抑制在比较装置中发生的较大 穿通。比较装置可设置在像素部件的每一列处。波形处理装置可使用电容器 的负载、电阻的负载或者CMOS反相器。波形处理装置可使用CMOS反相器，并且CMOS反相器中包括的P 沟道MOS和N沟道MOS的数目可以不同。波形处理装置可使用CMOS反相器，并且可在CMOS反相器中包括 的P沟道MOS或N沟道MOS中的任何一者中设置用于操作控制的开 关。波形处理装置可使用设置在重置信号生成装置和比较装置之间的导线 的负载。波形处理装置可被配置为在从重置信号生成装置到比较装置的布线路径中，随着与重置信号生成装置的距离减小而使导线的负载增大。比较装置可设置在像素部件的每一列处，并且从重置信号生成装置到各列处的比较装置的布线路径的长度可以相等。 波形处理装置可使用比较装置内的电容器。这可以消除靠近和远离重置信号生成装置的位置处的穿通之间的量值 差别。因此，在一端到另一端的列之间，重置计数值并没有明显的不同。根据本发明的另一实施例，提供了一种成像设备，包括比较装置， 用于将由像素部件获得的像素信号与其值以步进方式变化的基准信号相比 较；模数转换装置，用于将像素信号和基准信号的大小关系通过比较装置 改变时的时间量作为数字值输出；重置信号生成装置，用于生成触发重置操作的重置信号，该重置信号被输入到比较装置，以调节模数转换装置中的基准；设置在重置信号生成装置和比较装置之间的波形处理装置，用于 增大重置信号的波形的钝化度；以及控制装置，用于至少控制模数转换装 置和重置信号生成装置。根据本发明的该实施例，由于在预先增大重置信号的上升沿的钝化度 之后将重置信号输入到比较装置，因此可以抑制在比较装置中发生的较大 穿通。因此，本发明的实施例可实现以下效果。也就是说，可以抑制在比较 装置中发生的较大穿通，这使得消除了在自动调零期间垂直信号线信号和 DAC基准信号之间的较大差异的发生，并且消除了垂直信号线重置电平的 计数差错。此外，重置时段的长度可得以减小，因为较小的重置计数裕量 就足够了。


图1是图示出根据本发明实施例的固态成像设备的框图； 图2是示出用于利用波形处理部件来增大自动调零脉冲的钝化度的装 置的框图；图3是图示出使用电容器的波形处理部件的框图； 图4是图示出使用电阻的波形处理部件的框图；图5是图示出使用CMOS反相器的波形处理部件的框图(#1);图6是图示出使用CMOS反相器的波形处理部件的框图(#2); 图7是图示出使用CMOS反相器的波形处理部件的框图(#3); 图8是图示出使用驱动电流源的CMOS反相器的波形处理部件的框图；图9是图示出使用导线负载的波形处理部件的框图；图IO是图示出使用具有相等长度的导线的波形处理部件的框图；图11是图示出可应用在本发明的实施例中的波形处理部件的效果的示图；图12是图示出成像设备的框图；图13是示出现有技术的CMOS传感器的整体配置示例的框图； 图14是现有技术的CMOS传感器的时序图；图15是示出现有技术的比较器的示例的框图； 图16是图示出发生穿通时垂直信号线的状态的示图； 图17是图示出各列处的比较器和自动调零信号生成电路之间的导线 的示图；以及图18是图示出自动调零信号生成电路与某列之间的距离以及该列处 的重置计数的数目的示图。
具体实施方式
下面参考附图描述本发明的实施例。图1是图示出根据本发明实施例 的固态成像设备的框图。也就是说，根据本发明实施例的固态成像设备1包括比较器(比较装置)16，其将由像素阵列部件10获得的像素信号与其值以步进方式变化的基准信号相比较；上行/下行计数器(模数转换装 置)17，其将像素信号和基准信号的大小关系通过比较器16变化时的时 间量作为数字值输出；重置信号生成部件(重置信号生成装置)19，其生 成触发重置操作的重置信号(自动调零脉冲信号)，该重置信号将被输入 到比较器16以调节上行/下行计数器17中的基准；以及设置在重置信号生 成部件19和比较器16之间的波形处理部件(波形处理装置)20，其用于增大重置信号的波形的钝化度。像素阵列部件IO具有矩阵形式的多个单位像素12。单位像素12被行 扫描电路13在行方向上扫描，并且像素信号被顺序地传输到比较器16。 将与像素信号相比较的基准信号被从基准信号生成部件(DAC) 15输入到 比较器16。基准信号是其电平以预定间隔顺序改变的信号，并且比较器 16检测与像素信号的比较结果发生反转处的电平。作为比较器16中的比较结果，直到像素信号和基准信号的电平改变 时的时间被上行/下行计数器(U/D CN) 17测量，并且测得值被存储在缓 冲器(BUF) 18中。然后，按列存储的缓冲器18中的值被列扫描电路14 顺序地扫描并且作为信号输出。对这些组件的控制由驱动控制部件21执 行。在如上所述的该实施例的固态成像设备1中，上行/下行计数器17像 现有技术那样被用于去除固定模式。首先，在像素的重置电平下的D/A转 换期间，计数器对负电平进行计数。接下来，在光被输入时的D/A转换期 间，计数器从作为起始点的计数值开始对正电平进行计数。从而，可以获 得数字区域中的差别，而无需任何减法器电路。在这里，在生成重置信号(自动调零脉冲信号)的重置信号生成部件 19和比较器16之间设置的波形处理部件20是用于钝化自动调零脉冲信号 的波形的装置。从而，可以抑制在比较器16被重置时比较电路中穿通的 发生，这可以提供这样的操作效果，即可以避免由于比较器16中基准值 的偏移引起的重置电平的读取差错，所述基准值的偏移是由穿通引起的。除了该操作效果之外，该实施例的固态成像设备1还可减小在每一列 处设置的每个比较器之间的穿通量的差别，这可以减小各列之间的比较器 基准值的偏移的差别，并且消除各列之间的重置计数的差别。从而，可以 减小重置计数时段的长度。换言之，如图2所示，波形处理部件20设置在从重置信号生成部件 19到各列处的比较器16的自动调零端子的信号路径上，并且发挥这样的 效果，即钝化自动调零脉冲信号波形的上升沿，并且可以抑制比较器16 中穿通的发生。值得注意的是，在图2所示的示例中，在重置信号生成部件19和列
部件之间设置了一个波形处理部件20，但是可以在其间设置多个波形处理 部件20。例如可以为某些列设置一个或多个波形处理部件20。
可以设想各种波形处理部件20。图3示出了使用电容器作为波形处理 部件的示例。信号波形的上升沿可根据电容器的电容量被钝化，并且比较 器16中穿通的发生可得以抑制。该示例在信号路径中具有电容器，并且 电容器可以更容易地被引入电路中。同样很容易的是，从重置信号生成部 件19到列部件的导线可被引出芯片外部以作为端子，并且外部电容器可 与其相连接。
在图4所示的示例中，波形处理部件20的另一示例使用电阻。电阻 充当自动调零脉冲信号的路径上的负载，与使用电容器的电路一样，它也 可以钝化信号波形的上升沿并且抑制比较器16中穿通的发生。在使用电 阻的示例中，与在其中设置电容器电路的情况相比，电阻可实现在更小的 面积中。
图5示出了用CMOS反相器作为波形处理部件20的示例。CMOS反 相器的使用可产生这样一种波形处理部件，它通过调节PMOS (正MOS) 和NMOS (负MOS)晶体管中每一个的长度L (栅极长度)和宽度W (栅极宽度)，从而钝化上升沿和下降沿之一而不钝化另一个。与使用电 容器或电阻的电路一样，CMOS反相器也可充当自动调零脉冲信号的路径 上的负载，并且钝化信号波形的上升沿并抑制比较器16中穿通的发生。
在这里，在PMOS晶体管被用于提供比较器自动调零开关的情况下， 在自动调零脉冲的上升沿处引起穿通。因此，可以钝化自动调零脉冲的上 升沿处的波形，而不必在下降沿处进行钝化。
为了实现该功能，可以只在CMOS反相器中增大PMOS晶体管的大 小。在NMOS晶体管被用于提供比较器自动调零开关的情况下，可以只增 大反相器中的NMOS晶体管的大小，使得只有自动调零脉冲的上升沿处的 波形被钝化。
图6示出了作为使用CMOS反相器作为波形处理部件20的情况的应 用，增大PMOS晶体管的数目的示例。示出了三个PMOS晶体管和一个NMOS晶体管，但是这些数目可取决于比较器开关的MOS的类型和/或自 动调零脉冲的钝化度。与图5中的电路相比，这可以进一步增大自动调零 脉冲的钝化度。
图7示出了使用CMOS反相器作为波形处理部件20的情况的应用， 该应用是这样一个电路，该电路包括用于PMOS晶体管的开关，并且可以 增大或减小要激活的PMOS晶体管的数目，从而自由地改变自动调零脉冲 的钝化度。该配置可以在传感器操作期间根据需要很容易且动态地改变自 动调零脉冲的钝化度。图7的示例具有三个PMOS晶体管和一个NMOS 晶体管，但是这些数目可以取决于比较器开关的MOS的类型和/或自动调 零脉冲的钝化度。
图8是示出CMOS反相器被作为波形处理部件20的电流源驱动的示 例。对电流源大小的调节可以很容易地以非步进方式确定自动调零脉冲信 号的钝化量。该电路还可应用到动态改变自动调零脉冲信号的系统。
图9是示出用于通过提供用于增大在从重置信号生成部件19连接到 各列处的比较器16和16'的一部分或全部信号路径自身处的负载的装置来 钝化自动调零脉冲的装置的示图。在该电路中，具有高负载的导线被用作 到靠近重置信号生成部件19的各列处的比较器16的路径，而具有正常负 载的导线被用作到远离重置信号生成部件19的各列处的比较器16，的路 径。从而，各列的不同位置之间的穿通差别可得以减小。
为了增大负载，例如可以使用具有高负载的构件，或者可以改变导线 的宽度。从而，与提供包括作为波形处理装置的器件的电路的方法相比， 可以在更小的空间中引入它。
图IO示出了从重置信号生成部件19到各列处的比较器16的导线的长 度相等的示例。与长度相等的导线的连接可以使从重置信号生成部件19 到比较器16的导线中的负载均等。从而，各列的不同位置之间的穿通差 别可得以抑制。
根据该实施例，波形处理部件可通过增大比较器内用于自动调零开关 的驱动负载来实现。例如，图15所示的Tr 21和Tr 22的栅极大小可被增 大以充当波形处理部件，这可以减小穿通量。该装置的使用在可能不能提供用于波形处理的单独电路或者可能不能尝试导线的分辨率的情况下是有 效的。
图11是图示出该实施例中应用的波形处理部件的效果的示图。水平 轴表示从信号生成部件到具有比较器的各列的导线的距离，垂直轴表示比 较器的重置电平的输出值。
在图11中，(1)所标记的图形用于没有波形处理部件的情形(如现 有技术中的示例那样)，(2)所标记的图形用于通过利用该实施例的波
形处理部件略微钝化自动调零脉冲信号的情况，而(3)所标记的图形用 于比(2)的情况进一步钝化自动调零脉冲信号的情况。
在没有波形处理部件的情况下，如图形(1)所示，在从信号生成部 件到比较器的布线距离较短和较长的位置之间，重置电平的输出值大不相 同。但是，通过利用波形处理部件，重置电平的输出差别可得以减小，如
图形(2)和(3)所示，并且相对于从信号生成部件到比较器的布线距离 可以实现均等的重置电平。
接下来，将描述应用该实施例的固态成像设备的成像设备。图12是 图示出应用固态成像设备的成像设备的配置图。也就是说，成像设备8包 括摄影透镜802、光学低通滤波器804、滤色器组812、像素阵列部件 10、驱动控制部件7、列处理部件26、基准信号生成部件27和照相机信 号处理部件810。摄影透镜802将光L的图像引导并形成在成像设备一 侧，该光L支持照明设备801 (例如荧光)下的对象Z的图像。滤色器组 812具有Bayer模式的R、 G和B滤色器。驱动控制部件7驱动像素阵列 部件10。列处理部件26对从像素阵列部件10输出的像素信号执行CDS 处理或AD转换处理。基准信号生成部件27将基准信号Vslop提供给列处 理部件26。照相机信号处理部件810处理从列处理部件26输出的图像信 号。
光学低通滤波器804可用于阻挡等于或高于Nyquist频率的频率分 量，以防止混叠失真。如图12中的虚线所示，除了光学低通滤波器804 外还可设置减少红外分量的红外截止滤波器805。这一点与一般的成像设 备相同。设置在列处理部件26之后的照相机信号处理部件810具有图像信号 处理部件820，以及充当控制整个成像设备8的主要控制部件的照相机控 制部件900。
图像信号处理部件820具有信号解复用部件822和色彩信号处理部件 830。信号解复用部件822具有原色解复用功能，当使用不包括原色滤波 器的滤色器时，该功能将从列处理部件26的AD转换功能部件提供的数字 图像信号解复用为原色信号R (红)、G (绿)和B (蓝)。色彩信号处 理部件830基于被信号解复用部件822解复用的原色信号R、 G和B来对 色彩信号C执行信号处理。
图像信号处理部件820还具有强度信号处理部件840和编码器部件 860。强度信号处理部件840基于被信号解复用部件822解复用的原色信 号R、 G和B来对强度信号Y执行信号处理。编码器部件860基于强度信 号Y/色彩信号C生成视频信号VD。
色彩信号处理部件830例如具有未示出的白平衡放大器、gamma校正 部件以及色差矩阵部件。白平衡放大器基于从白平衡控制器(未示出)提 供来的增益信号来调节从信号解复用部件822的原色解复用功能部件提供 来的原色信号的增益(白平衡调节)，并且将结果提供到gamma校正部件 和强度信号处理部件840。
gamma校正部件基于被经白平衡调节的原色信号执行gamma (7)校 正以忠实地再现色彩，并将经gamma校正的色彩的输出信号R、 G和B输 入到色差矩阵部件。色差矩阵部件将通过对其执行色差矩阵处理而获得的 色差信号R-Y和B-Y输入到编码器部件860。
强度信号处理部件840例如具有未示出的高频强度信号生成部件、低 频强度信号生成部件和强度信号生成部件。高频强度信号生成部件基于从 信号解复用部件822的原色解复用功能部件提供来的原色信号，生成甚至 包括更高频率分量的强度信号YH。低频强度信号生成部件基于从白平衡 放大器提供来的经白平衡调节的原色信号，生成只包括较低频率分量的强 度信号YL。强度信号生成部件基于两类强度信号YH和YL来生成强度信 号Y,并将它们提供给编码器部件860。
15编码器部件860对色差信号R-Y和B-Y进行数字调制，其中数字信号 对应于色彩信号子载波，编码器部件860随后将结果与强度信号处理部件 840中生成的强度信号Y相合成，并且将结果转换成数字视频信号VD (=Y+S+C，其中S是同步信号，C是色度信号)。
从编码器部件860输出的数字视频信号VD被提供到随后的照相机信 号输出部件(未示出)，以便例如进行监视器输出或到记录介质的数据记 录。在该情况下，如果必要，数字视频信号VD通过DA转换被转换成模
该实施例的照相机控制部件900具有微处理器902、 ROM (只读存储 器)904、 RAM (随机访问存储器)906和其他外围构件(未示出)。微 处理器902充当电子计算机的中心， 一般例如是具有将由计算机在超小规 模集成电路中执行的操作和控制功能的CPU (中央处理单元)。ROM 904 是只读存储部件。RAM 906是必要时可以写/读的易失性存储部件的示 例。微处理器902、 ROM904和RAM906将被统称为微计算机。
"易失性存储部件"这一说法是指这样一种形式的存储部件当设备 断电时，存储的数据消失。另一方面，"非易失性存储部件"这一说法指
的是这样一种形式的存储部件即使包括它的设备的主电源被关断，存储 的数据仍被保存。保存存储的数据只对非易失性存储器重要，并且非易失 性存储器不限于半导体存储元件本身是非易失性的那些存储器。易失性存 储元件可被配置为通过具有备用电源而表现出非易失性。
诸如磁盘和光盘之类的介质可用于该配置，而不限于具有半导体存储 元件的配置。例如，硬盘设备可用作非易失性存储部件。非易失性存储部
件也可通过采用从诸如CD-ROM之类的记录介质读取信息的配置来实 现。
照相机控制部件900控制整个系统，并且具有调节控制脉冲的接通/关 断定时的功能，所述控制脉冲用于控制基准信号生成部件27中的基准信 号Vslop的斜率改变，或者控制计数器部件254的预定标器(prescaler) 的速度，这尤其是为了增大上述AD转换处理的速度。
ROM 904例如为照相机控制部件900存储控制程序，并且具体在该实施例中，存储用于由照相机控制部件900限定控制脉冲的接通/关断定时的 程序。
RAM 906存储将被照相机控制部件900用于执行处理的数据。
照相机控制部件900被配置为允许诸如存储卡之类的记录介质924可 移除地附接到它，并且被配置为可连接到诸如因特网之类的通信网络。例 如，照相机控制部件900除了微处理器902、 ROM 904和RAM 906之 外，还具有存储器读取部件907和通信I/F (接口)卯8。
例如，记录介质924可用于登记用于使微处理器902执行软件处理的 程序数据，或者包括以下各项的数据测得光数据DL的收敛范围或者基 于来自强度信号处理部件840的基于强度的信号的曝光控制处理(包括对 电子快门的控制)的各种设定值，以及用于控制基准信号生成部件27中 基准信号Vslop的斜率改变或者控制计数器部件254中预定标器的速度的 控制脉冲的接通/关断定时。
存储器读取部件907将从记录介质924读出的数据存储(安装)到 RAM 906。通信I/F 908作为与诸如因特网之类的通信网络的通信数据交换 的媒介。
在成像设备8中，驱动控制部件7和列处理部件26被设置在与像素阵 列部件10相分离的模块中。但是，很明显，正如对固态成像设备1所描 述的那样，可以使用单芯片形式的固态成像设备1，其中这些组件位于与 像素阵列部件IO相同的半导体基板上。
图12示出了成像设备8，它除了像素阵列部件IO、驱动控制部件7、 列处理部件26、基准信号生成部件27和照相机信号处理部件810之外， 还可包括诸如摄影透镜802、光学低通滤波器804和红外截止滤波器805 之类的光学系统。该形式适合于这些组件被总体封装成模块形式的情况。
在描述与固态成像设备1中的模块的关系时，固态成像设备1可以以 具有成像功能的模块形式来提供，其中该封装总体包括像素阵列部件10 (成像部件)和与像素阵列部件10紧密相关的信号处理部件(不包括列 处理部件26之后的照相机信号处理部件)，例如具有AD转换功能和差别 (CDS)处理功能的列处理部件26,如图12所示。于是，可以通过在以模块形式提供的固态成像设备1之后设置作为剩余信号处理部件的照相机
信号处理部件810来提供整个成像设备8。
或者，固态成像设备1可以以模块形式来提供，它具有总体包括像素
阵列部件10和诸如摄影透镜802之类的光学系统的封装，并且具有成像 功能。于是，可以通过除了以模块形式提供的固态成像设备1外还在模块 内提供照相机信号处理部件810来提供整个成像设备8。
固态成像设备1中的模块形式可包括与照相机信号处理部件200相对 应的照相机信号处理部件810。在该情况下，固态成像设备1和成像设备 8在实际中可被认为是相同的。
成像设备8可以以照相机或具有例如用于执行"成像"的成像功能的 移动单元的形式提供。术语"成像"不仅包括在正常照相机拍摄中捕捉图 像，在广义上还包括指纹检测。
该配置中的成像设备8包括固态成像设备1的所有功能，并且具有与 固态成像设备1相同的基本配置和操作。
例如，使计算机执行如上所述的处理的程序可通过诸如非易失性半导 体存储卡(如闪存、IC卡和微型卡)之类的记录介质924来分发。或者，
可通过经由诸如因特网之类的通信网络从服务器下载来获得或更新该程序。
作为记录介质924的示例，诸如IC卡和微型卡之类的半导体存储卡 可存储在以上对实施例的描述中已经描述的固态成像设备1中的处理的一 部分或全部功能。因此，可以提供程序或存储程序的存储介质。
本领域的技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行 各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于所附权利要求或其等同物 的范围之内。
本发明包含与2007年2月5日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-025031相关的主题，这里通过引用将该申请的全部内容并入。
权利要求
1.一种固态成像设备，包括比较装置，用于将由像素部件获得的像素信号与其值以步进方式变化的基准信号相比较；模数转换装置，用于将所述像素信号和所述基准信号的大小关系通过所述比较装置改变时的时间量作为数字值输出；重置信号生成装置，用于生成触发重置操作的重置信号，该重置信号被输入到所述比较装置，以调节所述模数转换装置中的基准；以及设置在所述重置信号生成装置和所述比较装置之间的波形处理装置，用于增大所述重置信号的波形的钝化度。
2. 如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述比较装置被设置在所 述像素部件的每一列处。
3. 如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述波形处理装置使用电 容器的负载。
4. 如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述波形处理装置使用电 阻的负载。
5. 如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述波形处理装置使用互 补金属氧化物半导体反相器。
6. 如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述波形处理装置使用互 补金属氧化物半导体反相器；并且所述互补金属氧化物半导体反相器中包括的P沟道金属氧化物半导体 和N沟道金属氧化物半导体的数目不同。
7. 如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述波形处理装置使用互 补金属氧化物半导体反相器；并且在所述互补金属氧化物半导体反相器中包括的P沟道金属氧化物半导 体或N沟道金属氧化物半导体中的任何一者中设置了用于操作控制的开关。
8. 如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述波形处理装置使用互补金属氧化物半导体反相器；并且所述互补金属氧化物半导体反相器驱动直流源。
9. 如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述波形处理装置使用设 置在所述重置信号生成装置和所述比较装置之间的导线的负载。
10. 如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述波形处理装置被配置为在从所述重置信号生成装置到所述比较装置的布线路径中，随着与所 述重置信号生成装置的距离减小而使导线的负载增大。
11. 如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述比较装置被设置在所述像素部件的每一列处；并且从所述重置信号生成装置到各列处的所述比较装置的布线路径的长度 相等。
12. 如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述波形处理装置使用 所述比较装置内的电容器。
13. —种成像设备，包括比较装置，用于将由像素部件获得的像素信号与其值以步进方式变化 的基准信号相比较；模数转换装置，用于将所述像素信号和所述基准信号的大小关系通过 所述比较装置改变时的时间量作为数字值输出；重置信号生成装置，用于生成触发重置操作的重置信号，该重置信号 被输入到所述比较装置，以调节所述模数转换装置中的基准；设置在所述重置信号生成装置和所述比较装置之间的波形处理装置， 用于增大所述重置信号的波形的钝化度；以及控制装置，用于至少控制所述模数转换装置和所述重置信号生成装置。
14. 一种固态成像设备，包括比较部件，其将由像素部件获得的像素信号与其值以步进方式变化的 基准信号相比较；模数转换部件，其将所述像素信号和所述基准信号的大小关系通过所 述比较部件改变时的时间量作为数字值输出；重置信号生成部件，其生成触发重置操作的重置信号，该重置信号被 输入到所述比较部件，以调节所述模数转换部件中的基准；以及设置在所述重置信号生成部件和所述比较部件之间的波形处理部件， 该波形处理部件增大所述重置信号的波形的钝化度。
15.—种成像设备，包括比较部件，其将由像素部件获得的像素信号与其值以步进方式变化的 基准信号相比较；模数转换部件，其将所述像素信号和所述基准信号的大小关系通过所 述比较部件改变时的时间量作为数字值输出；重置信号生成部件，其生成触发重置操作的重置信号，该重置信号被输入到所述比较部件，以调节所述模数转换部件中的基准；设置在所述重置信号生成部件和所述比较部件之间的波形处理部件，该波形处理部件增大所述重置信号的波形的钝化度；以及控制部件，其至少控制所述模数转换部件和所述重置信号生成部件。
全文摘要
本发明提供了固态成像设备和成像设备。一种固态成像设备，包括比较装置，用于将由像素部件获得的像素信号与其值以步进方式变化的基准信号相比较；模数转换装置，用于将像素信号和基准信号的大小关系通过比较装置改变时的时间量作为数字值输出；重置信号生成装置，用于生成触发重置操作的重置信号，该重置信号被输入到比较装置，以调节模数转换装置中的基准；以及设置在重置信号生成装置和比较装置之间的波形处理装置，用于增大重置信号的波形的钝化度。
文档编号H04N5/374GK101242478SQ20081000623
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月4日 优先权日2007年2月5日
发明者小关贤, 山形优辉, 犬塚纯一, 田岛明里, 稻田喜昭, 菊地胜 申请人:索尼株式会社