[发明专利]固体摄像器件、摄像装置、电子装置、AD转换器和AD转换方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与2009年4月2日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-089787的公开内容相关的主题，在此将该优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及固体摄像器件、摄像装置、电子装置、AD转换器和AD转换方法。

背景技术

在各种领域中，都要使用对物理量分布进行检测的半导体器件，在该半导体器件中以线性或矩阵形式布置有能够对从外部输入的诸如光或辐射线等电磁波进行感应的多个单位元件(例如，像素)。

例如，在视频设备领域中，使用了对作为物理量之一的光(电磁波的示例)进行检测的电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)型、金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)型、或者互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)型固体摄像器件。这些固体摄像器件把已经被单位元件(在固体摄像器件中为像素)转换成电信号的物理量分布作为电信号而读出。

例如，在X-Y寻址型固体摄像器件中，以二维矩阵布置有多个像素晶体管，从而形成像素部。另外，对于每排(行)或者每个像素开始累积与入射光对应的信号电荷，并且根据地址指定(address designation)从各像素依次读出具有基于所累积的信号电荷的电流或电压的信号。这里，在MOS型固体摄像器件(包括CMOS型固体摄像器件)中，通过同时访问一行从而以行为单元从像素部读出像素信号的列读出方法(列并行输出方法)常常被用作地址控制(address control)的示例。从像素部读出的模拟像素信号被转换成数字数据，有必要的话，通过模拟数字转换器(analogdigital converter，ADC)来进行该转换。因此，已经提出了用于AD(模拟/数字)转换的各种方法。

作为AD转换方法，可以从电路结构、处理速度(高速化)和分辨率等角度来考虑各种不同的方法。作为示例，有一种参考信号比较型AD转换方法(参见JP-A-2005-328135)。另外，该参考信号比较型也被称作斜率积分型(slope integration type)或者斜坡信号比较型(ramp signal comparingtype)。在参考信号比较型AD转换方法中，电平逐渐变化的所谓斜坡状参考信号(斜波：具有预定幅度和斜度的波；也被称作阶梯波)被用于在转换成数字数据时的电压比较。此外，将模拟的单位信号与参考信号进行比较，并且根据基于该比较处理结果在计数操作有效期间内通过进行计数处理而得到的计数值，来获得该单位信号的数字数据。利用将参考信号比较型AD转换方法和列读出方法结合起来的方法(被称作列AD方法)，可在低频区域内以列并行方式对像素的模拟输出进行AD转换。这适于需要满足高精度和高速度的图像传感器。

近年来，由于低电力消耗或高速度的优点，CMOS传感器被普遍地安装在移动电话、数码照相机(紧凑型或高级单透镜反光型)、可携式摄像机、监控录像机或导向装置等中。此外，近几年也出现了把用于图像处理等的功能电路块集成在一个芯片上的高性能和高精度CMOS传感器。可以考虑将参考信号比较型AD转换方法应用到上述装置上。

图9A是示出了在JP-A-2005-328135中所公开的结构的图。这里，在简单变化之后示出了应用了JP-A-2005-328135中所公开的参考信号比较型AD转换方法的固体摄像器件1Z的结构示例。固体摄像器件1Z包括像素阵列部10、水平扫描部12、垂直扫描部14、PLL(锁相环)电路20x、对整个系统进行控制的系统控制单元20y、列AD转换部26、生成参考信号SLP_ADC的参考信号生成部27、感应放大器28a以及信号处理及接口部28z。在像素阵列部10中，以二维矩阵布置有单位像素3。PLL电路20x基于从外部输入的基础时钟CK而生成内部时钟CKX并将该内部时钟CKX提供至参考信号生成部27或者计数器部254。

列AD转换部26具有对应于每个垂直列而设的比较部252和计数器部254。作为示例，计数器部254是其中串联连接有13级的锁存器LT_00～LT_12的波纹计数器，并且具有把这些锁存器连接成可以在增计数与减计数之间切换的13位(13-bit)对应结构。