[發明專利]固態攝像裝置、固態攝像裝置的驅動方法、以及電子設備

有效

• 申請號: 202010030675.6
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111435976B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 大高俊德
• 申請（專利權）人: 普里露尼庫斯新加坡私人有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/357
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334
• 代理人: 孫芬

本發明提供一種固態攝像裝置、固態攝像裝置的驅動方法、以及電子設備，該固態攝像裝置的配置于數字像素的AD轉換器的比較器可利用低電力、低峰值電流進行低電壓動作，且可在整個輸入范圍內實現高線性。比較器700由帶有鉗位二極管的兩段前置放大器710、720與兩個串聯電流控制逆變器730、40構成，所有的分支受到電流控制。兩段的前置放大器710、720及與其相連的兩個連續的逆變器730、740段均以實現低電力及低峰值電流的方式而受到電流控制。另外，使用偏置電流來控制比較器的帶寬，由此，也可平衡噪聲與比較器速度，此對于多個比較器動作模式有益。

技術領域

本發明涉及一種固態攝像裝置、固態攝像裝置的驅動方法、以及電子 設備。

背景技術

互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor， CMOS)圖像傳感器已作為使用有光電轉換元件的固態攝像裝置(圖像傳感器) 而被實際運用，該光電轉換元件檢測光并產生電荷。

CMOS圖像傳感器已廣泛用作數碼相機、攝像機、監控相機、醫療周 內窺鏡、個人電腦(PC)、手機等便攜終端裝置(移動設備)等各種電子設備 的一部分。

CMOS圖像傳感器在每個像素中帶有包括光電二極管(光電轉換元件) 及浮動擴散層(FD：Floating Diffusion，浮置擴散層)的FD放大器，該CMOS 圖像傳感器的主流讀取類型為列并聯輸出型，即，選擇像素陣列中的某一行， 同時向列(column)輸出方向對這些行進行讀取。

另外，實際上已提出了列并聯輸出型CMOS圖像傳感器的各種像素信 號讀取(輸出)電路。

其中，最先進的電路之一是每列(column)包括模擬-數字轉換器(ADC (Analogdigital converter))，將像素信號作為數字信號取出的電路(例如參照 專利文獻1、2)。

在搭載有該列并聯ADC的CMOS圖像傳感器(列AD方式CMOS圖 像傳感器)中，比較器(comparator)對所謂的RAMP波與像素信號進行比較， 并利用后段的計數器進行數字相關雙采樣(Correlated Double Sampling，CDS)， 由此，進行AD轉換。

但是，此種CMOS圖像傳感器雖可高速傳輸信號，但存在無法進行全 局快門讀取的缺點。

相對于此，已提出了數字像素(pixel)傳感器，其在各像素中配置包 含比較器的ADC(還配置存儲器部)，可實現以同一時序對像素陣列部中的所 有像素開始曝光與結束曝光的全局快門(例如參照專利文獻3、4)。

[專利文獻1]日本專利特開2005-278135號公報

[專利文獻2]日本專利特開2005-295346號公報

[專利文獻3]US 7164114B2 FIG，4

[專利文獻4]US 2010/0181464 A1

發明內容

本發明所要解決的技術問題

而且，對于所述數字像素傳感器，要求ADC(模擬-數字轉換器)與像 素內的SRAM位單元及若干個控制邏輯一起處于各像素中。

為了實現更高的空間分辨率，重要的是減小像素間距。SRAM位單元 例如在65nm工藝的情況下，會占用10位存儲器的像素面積的約30～40％，但 SRAM位單元會因40nm或22nm等更高度的邏輯工藝而縮小。

因此，用于SRAM位單元的區域已不再是主要的影響因素。相對于此， 對于ADC所使用的晶體管，例如因為無法為了實現低輸入換算噪聲性能及大 輸入共模范圍而容易地減小晶體管尺寸，所以ADC尺寸成為主導。