固态图像感测设备制造技术

本发明专利技术的实施例提供一种固态图像感测设备，其可以使用简单的电路防止竖直线噪声的出现。时序调整电路生成供应至斜坡生成器的第一时钟和供应至计数器的第二时钟，从而在第一时钟和第二时钟之间的相位差值位于预定范围之内并且根据图像传感器中的线而不同。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用2012年10月30日提交的日本专利申请No.2012-239336的公开内容（包括说明书、附图和摘要）在此通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及固态图像感测设备,并且例如涉及具有列ADC（模数转换器）的固态图像感测设备。
技术介绍
许多用于相机设备等的固态图像感测设备使用CMOS传感器作为图像传感器并且使用简单的积分ADC电路以用于降低成本。此外，市场甚至要求相机设备等具有简单的视频拍摄功能。为了在视频拍摄期间增加的帧率而不显著增加整体成本，必须降低ADC的输出位精度至并不显著影响图像质量的水平。然而，在这类CMOS传感器中，例如，在12位相片输出中并不出现的垂直线（line）噪声可能在10位的视频输出中出现。已经知晓，这是由针对图像传感器的每个列都有一ADC的列ADC系统的量化噪声所引起。下面的专利文献针对该问题采取下列措施。在日本未审专利公开No.2008-60872（专利文献1）中，在二维空间中指示没有时间变化（temporal variation）的随机噪声的噪声信号N2dim被添加到像素信号So中。列ADC电路（25）将添加了噪声信号N2dim的像素信号的重置电平Srst和信号电路Ssig分开独立转换成数字数据，并且获取差值。通过分开转换两个信号为数字数据，其中添加有噪声信号N2dim，相同的噪声效果在两个信号的AD转换结果上出现，由此抵消与列相关的噪声。虽然在数字域中出现与差值相关联的量化误差，但是量化误差可以不具有列相关，同样添加的噪声信号N2dim也可以被移除。对于生成噪声信号N2dim的特定方式而言，将重置释放间隔TRelease设置为短于典型间隔。即，在重置晶体管（36）的重置操作期间在重置晶体管（36）的重置操作期间产生单元像素（3）中作为像素重置单位出现的重置噪声的一部分在单元像素中保留，因为噪声未被在电压比较单元（252）中操作点重置单元（偏移移除单元）（330）的偏移移除操作移除。在日本未审专利公开No.2011-50046（专利文献2）中，针对每个线向DAC的偏移添加不超过+/-0.5LSB的随机偏移，以用于生成在ADC取样期间的参考RAMP波，由此减少垂直条纹噪声。由模拟电路的电流添加执行偏移添加。
技术实现思路
然而，在专利文献1的方法中，在每个像素中由比要求值更短的重置释放间隔偶然保留的电荷（模拟值）被用作噪声信号N2dim。这并不提供针对噪声信号所必须的，在每个单元像素中保留的，在二维空间中没有时间变化的随机噪声的基础。因此，取决于图像传感器的制造情况或先前帧的值，特定的残留电荷可能会在垂直线方向上不利地保留。此外，由于偶然出现产生的电荷，为了将噪声信号N2dim保持为在1LSB之下以最小化信号误差，需要巧妙地调整重置释放信号宽度。这要求根据图像传感器的制造特性以及ADC的增益调整重置释放间隔的功能，这不利地增加电路尺寸或使得设计困难。在专利文献2的方法中，需要添加用于添加偏移电流的模拟电流源。这要求模拟电流源和相关精度的人工设计和布局，这不利地要求区域。根据本说明书和附图，其它问题和新颖特征将变得显明。根据本专利技术的一个实施例，时序调整电路生成供应至斜坡生成器的第一时钟和供应至计数器的第二时钟，从而在第一时钟和第二时钟之间的相位差值位于预定范围内并且根据图像传感器中的线而不同。根据本专利技术的一个实施例，可以使用简单电路防止垂直线噪声的出现。附图说明图1是示出根据第一实施例的固态图像感测设备的配置的图。图2是示出根据第二实施例的固态图像感测设备的配置的图。图3是示出根据第二实施例的信号处理电路的配置的图。图4是示出斜坡生成器的配置的图。图5是用于说明斜坡信号Rmp的生成过程的图。图6是示出根据第二实施例的信号延迟电路的配置的图。图7A是用于说明时钟CLK_R的相位与相关领域中时钟CLK_C的相位相同的情形中的操作的图。图7B是用于说明时钟CLK_R关于时钟CLK_C延迟的情形中的操作的图。图7C是用于说明时钟CLK_C关于时钟CLK_R延迟的情形中的操作的图。图8是示出根据第三实施例的信号延迟电路的配置的图。图9是示出根据第四实施例的信号处理电路的配置的图。图10是示出根据第四实施例的信号延迟电路的配置的图。图11是示出根据第五实施例的信号处理电路的配置的图。图12是示出根据第五实施例的信号延迟电路的配置的图。具体实施方式在下文中，将参照附图描述本专利技术的一些实施例。第一实施例图1是示出根据第一实施例的固态图像感测设备的配置的图。参见图1，固态图像感测设备2包括图像传感器100、时序调整电路3、斜坡生成器4、计数器5和列ADC310_0至310_N。图像传感器100包括单元像素101的矩阵。矩阵的列是列0至N。在第i个列（i=0至N）中包含的单元像素101将入射光光电转换成模拟像素信号sig_i。列ADC310_i（i=0至N）是积分A/D转换器，包括在图像传感器100中的第i列中的比较器311_i和计数锁存器312_i。比较器311_i将来自图像传感器100的模拟像素信号sig_i与来自斜坡生成器4的斜坡信号进行比较。当像素信号sig_i在比较器311_i处与斜坡信号匹配时，计数锁存器312_i将来自计数器5的输出的计数值锁存，并且将其作为像素信号sig_i的数字值AD_Oi输出。斜坡生成器4根据具有周期T的时钟信号CLK_R生成斜坡信号并且将其输出。计数器5根据时钟CLK_C更新计数值，时钟CLK_C具有与时钟CLK_R周期T相同或者整数倍的周期并且具有与时钟信号CLK_R的相位不同的相位。时序调整电路3生成时钟CLK_R和时钟CLK_C，从而时钟CLK_R和时钟CLK_C的相位差值位于预定范围内并且根据图像传感器100中的线而不同。如上所述，根据该实施例，可以使用简单电路防止竖直线噪声的出现。第二实施例图2是示出根据第二实施例的固态图像感测设备的配置的图。参见图2，固态图像感测设备1包括图像传感器100、控制电路200和信号处理电路300。控制电路200接收参考时钟CLK并且输出控制信号给图像传感器100和信号处理电路300。图像传感器100包括单元像素101矩阵。单元像素101（j,i）形...

【技术保护点】
一种固态图像感测设备，包括：图像传感器，其中用于将入射光光电转换成模拟像素信号的多个单元像素被布置成矩阵；斜坡生成器，用于根据具有周期T的第一时钟生成并且输出斜坡信号；计数器，用于根据第二时钟更新计数值，所述第二时钟具有与所述第一时钟的所述周期相等或为其整数倍的周期，并且所述第二时钟具有与所述第一时钟的相位不同的相位；多个比较器，每个比较器将来自所述图像传感器中对应列的模拟像素信号和来自所述斜坡生成器的斜坡信号进行比较；多个计数锁存器，每个锁存器在所述像素信号与所述斜坡信号在对应比较器处匹配的时序处锁存输出自所述计数器的计数值，并且将其作为所述像素信号的数字值输出；以及时序调整电路，用于生成所述第一时钟和所述第二时钟，从而在所述第一时钟和所述第二时钟之间的相位差值位于预定范围内并且根据所述图像传感器中的线而不同。

【技术特征摘要】
2012.10.30 JP 2012-2393361.一种固态图像感测设备，包括：
图像传感器，其中用于将入射光光电转换成模拟像素信号的多
个单元像素被布置成矩阵；
斜坡生成器，用于根据具有周期T的第一时钟生成并且输出斜
坡信号；
计数器，用于根据第二时钟更新计数值，所述第二时钟具有与
所述第一时钟的所述周期相等或为其整数倍的周期，并且所述第二
时钟具有与所述第一时钟的相位不同的相位；
多个比较器，每个比较器将来自所述图像传感器中对应列的模
拟像素信号和来自所述斜坡生成器的斜坡信号进行比较；
多个计数锁存器，每个锁存器在所述像素信号与所述斜坡信号
在对应比较器处匹配的时序处锁存输出自所述计数器的计数值，并
且将其作为所述像素信号的数字值输出；以及
时序调整电路，用于生成所述第一时钟和所述第二时钟，从而
在所述第一时钟和所述第二时钟之间的相位差值位于预定范围内并
且根据所述图像传感器中的线而不同。
2.根据权利要求1所述的固态图像感测设备，其中如果所述数
字值的误差范围是所述数字值的1LSB（最低有效位）的1/a，则所
述预定范围是（1-1/a）×T。
3.根据权利要求2所述的固态图像感测设备，...

【专利技术属性】
技术研发人员：志田光司，大仓俊介，清水大数，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP