[發明專利]圖像傳感器、其驅動方法、模塊、電子設備、模數轉換方法和模數轉換器

有效

• 申請號: 201010200916.3
• 申請日: 2005-11-08
• 公開（公告）號: CN101883220A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 村松良德;福島范之;新田嘉一;安井幸弘
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335;H04N3/15;H03M1/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 黃小臨

本申請是申請號為200510131586.6、申請日為2005年11月8日、發明名稱為“模數轉換方法、模數轉換器、半導體設備及電子裝置”的發明專利申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本發明包含2004年11月8日在日本專利局申請的日本專利申請JP2004-323432所涉及的主題，該申請的全部內容在此結合引用。

技術領域

本發明涉及模數(A/D)轉換方法及A/D轉換器、具有多個用于檢測物理量分布的單位元件的半導體設備以及電子裝置。更具體地說，本發明涉及將模擬輸出電信號轉換成數字數據的技術，該技術適用于例如用于檢測物理量分布的半導體設備的電子設備中，諸如包含多個對諸如光線或射線之類的、從外部輸入的電磁輻射敏感的單位元件的陣列的固態成像設備，其中通過地址控制有選擇地將通過所述單位元件轉換成電信號的物理量讀取為電信號，

背景技術

用于檢測物理量分布的半導體設備在各種領域中被廣泛地使用。在這種半導體設備中，多個對諸如光線或射線之類的、從外部輸入的電磁輻射敏感的單位元件(例如像素)按照線性或矩陣陣列排列。

例如，在視頻裝置、電荷耦合裝置(CCD)、金屬氧化物半導體(MOS)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)領域中，使用用于檢測物理量，如光線(電磁輻射的例子)的固態成像設備。將通過單位元件(或固態成像設備中的像素)轉換成電信號的物理量的分布讀取為電信號。

一種類型的固態成像設備是包含具有有源像素傳感器(APS)(也稱為增益單元)結構的像素的放大器型固態成像設備。在APS結構中，像素信號發生器包括用于放大的驅動晶體管，該像素信號發生器產生相應于電荷發生器所產生的信號電荷的像素信號。許多CMOS固態成像設備都屬于上述類型。

在這種放大器型固態成像設備中，為了將像素信號讀出到外部，對具有單位像素陣列的像素單元進行地址控制，以有選擇地從單個單位像素中讀取信號。因此，放大器型固態成像設備是地址受控型固態成像設備的一種例子。

例如，在作為一種包括單位像素矩陣的XY尋址固態成像設備的放大器型固態成像設備中，使用MOS結構(MOS晶體管)等的有源元件來配置每個像素，以使像素本身可以具有放大性能。通過有源元件，放大聚集在用作光電轉換元件的光電二極管中的信號電荷(光電子)，并將經放大的信號讀取為圖像信息。

例如，在這種類型的XY尋址固態成像設備中，大量像素晶體管按二維矩陣排列以形成像素單元。逐行(逐排)或逐個像素地開始聚集相應于入射光的信號電荷。通過尋址，從像素中順序讀出基于所聚集的信號電荷的電流或電壓信號。在MOS(包括CMOS)型中，常使用一種典型的地址控制方法來同時訪問一行中的像素，從而逐行地從像素單元中讀取像素信號。

根據需要，通過模數(A/D)轉換器將從像素單元讀取的模擬像素信號轉換成數字數據。由于像素信號以將信號分量添加到復位分量的形式輸出，因此有必要獲取相應于復位分量的信號電壓和相應于信號分量的信號電壓之間的差值，以提取真正的有效信號分量。

這也適用于將模擬像素信號轉換成數字數據的情況。在這種情況下，表示相應于復位分量的信號電壓和相應于信號分量的信號電壓之差的差值信號分量最終被轉換成數字數據。因此，在日本未審查的專利申請公開物No.11-331883以及以下文件中已經提出了多種用于A/D轉換的配置，所述文件為：

W.Yang等的“An?Integrated?800×600CMOS?Image?System”，ISSCC?DigestofTechnical?Papers，304-305頁，1999年2月。(此后稱為第一非專利文件)Kazuya?Yonemoto的“CCD/CMOS?Image?Sensor?no?Kiso?to?Oyo(fundamentals?and?applications?of?CCD/CMOS?image?sensors)”，CQ出版有限公司，第一版，201-203頁，2003年8月10日(此后稱為第二非專利文件)。