[发明专利]A／D转换电路及固体成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及固体成像装置。

本申请基于2012年3月1日提出申请的、日本特愿2012-045858号、以及日本特愿2012-045859号主张优先权，并在此引用其内容。

背景技术

近年来，视频摄像机和电子摄像机被广泛普及。在这些摄像机中使用了CCD型或CMOS型拍摄装置(固体成像装置)。CMOS型拍摄装置是如下装置：向设置在像素部中的MOS晶体管的控制电极导入积蓄在受光像素中的信号电荷，并从主电极输出被放大的信号。

在CMOS传感器(CMOS型固体成像装置)中扩大像素信号的动态范围的情况下，有时使用将成为中心的像素和其周边的多点像素合成来扩大动态范围的方法。例如，如图18的图像加权的例子所示那样，将同色的像素R1、像素R2、和像素R3加权后相加。即，将从像素R1经由垂直信号线VL输出的信号Sig1、从像素R2经由垂直信号线VL输出的信号Sig2、和从像素R3经由垂直信号线VL输出的信号Sig3各自的信号电平加权相加(以一定的比例相加)，改进针对噪声的信号的动态范围。

例如，在将像素R1的输出信号Sig1的信号电平作为Sig1、将像素R2的输出信号Sig2的信号电平作为Sig2、将像素R3的输出信号Sig3的信号电平作为Sig3的情况下，加权相加为“加权相加值＝Sig1+2×Sig2+Sig3”等。

另外，在进行这样的加权相加的情况下，使用如下方法：通过固体成像装置1A内(芯片内)的ADC(A/D转换电路)或者设置在固体成像装置1A外部的A/D转换电路将从像素R1、R2、R3分别输出的输出信号Sig1、Sig2、Sig3转换为数字数据(数字值)，使用该转换为数字值的像素信号进行加权相加。

这是由于，从垂直信号线VL输出的信号Sig1、Sig2、Sig3不是同时从垂直信号线VL输出而是按时间序列依次输出，因此，将信号Sig1、Sig2、Sig3暂时转换为数字数据并存储在存储器等后，使用存储在该存储器等的数字值进行加权相加。

另外，存在相关的固体成像装置(参照专利文献1)。该专利文献1记载的固体成像装置的目的在于，提供一种包含能够配置在有限空间中的ADC的固定成像装置。在该固体成像装置中，经由垂直读出线而输出的像素的信号被作为电位保持于节点，多个电容器与保持了像素的信号的节点电容耦合。然后，通过控制晶体管来依次切换多个电容器的对电极的电压，使节点的电位阶梯状(即，台阶状或者斜坡状)地下降。比较器比较节点的电位和像素的暗状态下的电位，在节点的电位较低时决定数字值的高位的位。接下来开始数字值的低位的位的转换。

此外，存在相关的拍摄装置(参照专利文献2)。该专利文献2记载的拍摄装置的目的在于，在拍摄装置中，在不动态地改变固体成像元件的积蓄期间的情况下，尽可能地谋求与人眼的特性相符合的线性度的实现和动态范围的扩大。在该专利文献2记载的拍摄装置中，传感器芯片在比按标准规定的现有的1帧期间短的曝光期间，N通道并列地输出在1帧期间内从像素部多次读出的拍摄信号。帧存储器将该拍摄信号积蓄多帧的量。帧相加电路将从帧存储器读出的多帧的信号相加，生成标准的1帧量的信号。由此，能够使动态范围最大为N的平方倍。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-239604号公报

专利文献2：日本特开2009-239398号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上述那样，作为在CMOS型固体成像装置中扩大像素信号的动态范围的方法，使用如下方法：通过设置在拍摄装置内或者外部的A/D转换电路对从像素输出的像素信号进行A/D(模/数)转换处理后，使用该转换为数字值的像素信号进行加权相加。

图19是表示将上述的像素信号转换为数字值的A/D转换电路的例子的图，是表示通常的A/D转换电路的构成的图。在图19所示的A/D转换电路中，PGA(放大器)11以及ADC(A/D转换电路)12C的构成是与上述专利文献1记载的固体成像装置相同的构成。图19所示的电路将积分型ADC12C连接于PGA11的后级而构成，PGA11和ADC12C在固体成像装置中按各列的垂直信号线VL而设置。