[發明專利]固態成像設備、成像裝置和電子裝置

有效

• 申請號: 200810097156.0
• 申請日: 2008-05-19
• 公開（公告）號: CN101309345A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 田浦忠行
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: H04N3/15
• 分類號: H04N3/15;H04N5/335
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 黃小臨

技術領域

本發明涉及作為用于檢測物理量分布的半導體設備的例子的固態成像設備、成像裝置和電子裝置，且更具體地，涉及一種(例如，通過水平地傳送信號)向其它功能單元和向外部順序地輸出信號的機制。

背景技術

在電路領域中，由特定功能單元生成的電信號通常(例如，通過水平傳送)被順序地傳送給其它功能單元和外部。

例如，在各種領域中使用通過以矩陣形狀排列多個單位元件(例如像素)的物理量分布檢測半導體設備，其中這些單位元件具有對在從外部輸入的諸如光或輻射的電磁波、壓力(接觸等)等等的物理量的改變的敏感性。

作為例子，在視頻裝置的領域中，使用包括CCD(電荷耦合器件)型或MOS(金屬氧化物半導體)或CMOS(互補金屬氧化物半導體)型的成像元件(成像設備)在內的固態成像設備，作為物理量的例子，其檢測光(電磁波的例子)的變化。

近年來，作為固態成像設備的例子，能夠克服在CCD圖像傳感固有的各種問題的MOS和CMOS圖像傳感器備受關注。在計算機裝置領域，使用基于壓力的電特性的變化或光特性的變化來檢測指紋的圖像的指紋驗證設備等等。這些設備讀出作為電信號的物理量分布，其被單位元件(固態成像設備中的像素)轉換成電信號。

例如，對于每個像素，CMOS圖像傳感器具有由浮動擴散放大器等配置的放大器電路。在讀出像素信號時，常常使用被稱為列并行輸出型或列型的系統。該列并行輸出系統或列系統是用于(作為地址控制的例子)選擇像素陣列單元的特定行、同時訪問這一行中的像素、并對這一行中的所有像素同時且并行地從像素陣列單元中讀出像素信號的系統。

在固態成像設備中，可以采用用于通過模擬-數字轉換器將從像素陣列單元讀出的模擬像素信號轉換成數字數據然后輸出該數字數據的系統。

這同樣也適用于列并行輸出型的固態成像設備。已經提出各種信號輸出電路作為固態成像設備的信號輸出電路。作為最先進型的信號輸出電路，考慮包括用于每列的AD轉換器且將圖像信號取出到外部作為數字數據的系統(參見例如W.Yang?et?al.，“An?Integrated?800×600CMOS?image?system”，ISSCC99DIFEST?OF?TECHNICAL?PAPERS，SESSION?17/PAPER?WA17.3，PP.304-305，Feb.，IEEE，1999(此后稱為非專利文獻1))。

作為AD轉換系統，已經從電路大小、處理速度(速度的增加)、分辨率等等的角度來考慮各種系統。作為例子，存在被稱為斜率積分型或斜坡信號比較型(在本說明書中此后被稱為參考信號比較型)的AD轉換系統，其用于比較模擬單元信號與其值逐漸改變的所謂斜坡狀參考信號(斜坡波)，用于將單元信號轉換成數字數據，與該比較處理并行地進行計數處理，以及基于當完成比較處理時的點處的計數值來獲取單元信號的數字數據。在非專利文獻1中，公開了采用參考信號比較型的AD轉換系統的配置示例。像素的模擬輸出可以在低頻帶中以列并行進行AD轉換。可以說這適合于實現高圖像質量和高速度這兩者的圖像傳感器。

發明內容

但是，當基于從單位像素獲得的圖像信號的關于像素的信息被輸出到后一級(通常被稱為水平傳送)時，在用于水平傳送的信號線(信息傳送路徑：具體地，被稱為水平信號線)上出現的寄生電容引發了問題。當寄生電容的電容值增加時，寄生電容很有可能導致信號延遲，且防止在信息傳送的速度的提高。

例如，當進行高速操作用于例如增加幀速率時，有必要以高速進行諸如行掃描和水平傳送的操作。當包含AD轉換時，也有必要以高速進行AD轉換。當希望在高速操作期間增加水平傳送的速度時，直到由列地址選擇來指定的列的信息輸出級驅動了水平信號線且列的信息到達了后一級的電路的時間是主要的。

當采用列并行輸出型時，在水平方向上用于像素列的信息輸出級被連接到水平信號線。各個信息輸出級的寄生電容被組合以形成總體寄生電容C。由于作為信息傳送路徑的水平信號線的長度而導致的線電阻R取決于像素列的數量而增加。用大的寄生電容C和大的線電阻R作為負載來驅動所選列的信息輸出級。寄生CR限制了像素信息的傳送速度。近年來，由于存在對于像素增加的需求，被連接于水平信號線的信息輸出級的數量趨于增加。這限制了近年來特別需求的高速操作。

因此，希望提供一種向設備的其它功能單元和外部順序地傳送和輸出信號，且能夠以高速傳送信號的機制。