[发明专利]数据处理方法和器件、固态成像器件及成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及包含AD(模拟-数字)转换的数据处理设备和数据处理器件、固态成像器件、成像装置和电子设备，其中所述固态成像器件是用于采用AD转换机制来检测物理量分布的半导体器件的一个示例。更具体而言，本发明涉及适用于用于检测物理量分布的半导体器件和诸如通过排列多个单元组件构成的固态成像器件之类的其他电子设备的数字信号处理技术，所述电子设备对于从外部输入的诸如光和辐射之类的电磁波具有敏感性，并且可以利用地址控制任意地选择被单元组件转换成电信号的物理量分布并读出作为电信号的物理量分布。更具体而言，本发明涉及用于在对待多种处理对象信号时获取经过算术运算的数字数据的技术。

背景技术

近年来，作为固态成像器件的示例，能够克服CCD(电荷耦合器件)图像传感器的各种问题的MOS(金属氧化物半导体)型和CMOS(互补金属氧化物半导体)型图像传感器引起关注。

例如，CMOS图像传感器针对每个像素具有一个放大器，该放大器包括悬浮扩散放大器。在读出像素信号时，作为地址控制的示例，所谓的列并行输出型或列型系统通常被使用。这是用于选择像素阵列部分中的一行，同时访问这一行的像素，并且以行为单位从像素阵列部分读出像素信号(即同时且并行读出一行中的所有像素)的系统。

在固态成像器件中，可以采用这样的系统，该系统用于利用模数转换器(AD转换器)将从像素阵列部分读出的模拟像素信号转换成数字数据，然后将数字数据输出到外部。

这同样可应用到列并行输出型图像传感器。各种信号输出电路已被设计作为图像传感器的信号输出电路。作为最先进形式的图像传感器的示例，已经提出具有AD转换系统的图像传感器，所述AD转换系统包括用于每一列的AD转换器并且将像素信号作为数字数据提取到外部(例如参见JP-A-2005-323331)。

作为AD转换系统，已经从电路尺寸、处理速度(速度增长)、分辨率等角度设计出多种系统。作为示例，存在所谓的斜率集成型或斜坡信号比较型(在本说明中，下文称之为参考信号比较型)AD转换系统。这是用于比较模拟单位信号和所谓的斜率参考信号(斜面波)(其值逐渐改变)的系统，用于将单位信号转换成数字数据，与该比较处理并行地执行计数处理，并在比较处理完成时基于计数值获取单位信号的数字数据。JP-A-2005-323331还公开了采用参考信号比较型AD转换系统的图像传感器的示例。通过组合参考信号比较型和列并行输出型的AD转换系统，来自像素的模拟输出可以在低频带中按列并行进行AD转换。因此，可以说，该AD转换系统适合于既实现高图像质量又实现高速度的图像传感器。

在像素信号中，更具体而言，像素重置时的像素信号电平和读出信号电荷时的像素信号电平之差是真信号分量。因此，即使当参考信号比较型和列并行输出型AD转换系统被组合以将一行中的所有像素同时转换成数字数据时，也要采用考虑到差值处理是必需的这一事实的机制。例如，JP-A-2005-323331采用了用于自动获取真信号分量的AD转换结果的机制，即用于通过使得可以在上计数模式和下计数模式之间切换并且在像素重置时像素信号电平上的AD转换和在读出信号电荷时像素信号电平上的AD转换中使用不同的计数模式来与AD转换同时地执行差值处理功能，作为最终的AD转换输出值。

发明内容

但是，在JP-A-2005-323331中，用于计数模式切换的机制是必需的，以与AD转换同时采用用于执行差值处理功能的机制。各种机制可被设想作为用于计数模式切换的机制。一般而言，由于需要针对数字数据的每一位布置用于计数模式切换的机制，因此计数器区域的尺寸增大。当位精确度增大时，用于计数模式切换的机制的数目也自然增大。当参考信号比较型AD转换系统与列并行输出型相组合时，由于用于计数模式切换的机制对于所由计数器单元都是必需的，因此面积增大的问题更加严重。

另一方面，针对高质量图像创建、特殊应用等等，各种乘法累加处理被应用到从像素输出的像素信号。处理过程的效率和电路布置被认为是取决于采用哪种机制作为用于乘法累加处理的机制而有所不同。例如，用于将加法和减法应用到模拟区域中的像素信号，然后数字化像素信号的机制不总是有效的。在这方面，如果可以与AD转换同时地执行除了差值处理之外的算术处理，则被认为是有效的。不用说，控制计数器区域的尺寸增长是最重要的。

因此，希望提供这样一种机制，其用于在采用参考信号比较型AD转换系统时，与AD转换同时地执行诸如差值处理功能以及加法和减法处理功能之类的乘法累加处理，并且不会导致计数器区域尺寸增大的问题。