固态成像设备和成像系统技术方案

本发明专利技术涉及固态成像设备和成像系统。一种固态成像设备包括：用于产生像素信号的矩阵形式的像素；以及A/D转换单元，与所述矩阵的列对应，以便将像素信号转换成n比特数字值。A/D转换单元包括用于逐个比特地存储n比特数字值的第一存储单元(150)，以及与第一存储单元对应的第二存储单元(160)，以便保持从第一存储单元传送的数字值。在多个像素的每一列中，与其对应地布置的是，第一存储单元和第二存储单元形成n个对。包括第一存储单元和第二存储单元的每一对保持同一个比特的数字值。以矩阵的形式排列所述n个对。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在扫描仪、视频照相机、数字式静态照相机等中使用的固态成像设备和成像系统。
技术介绍
在固态图像设备中，已知如下的技术，其具有A/D转换器，该A/D转换器被布置在以阵列方式布置的像素的每个列中，并且将从每个像素发送的信号转换成数字数据。日本专利申请公开N0.2009-296466公开了如下的技术，其将数字数据保持在第一存储单元中，将保持的数字数据传送到第二存储单元，并且随后顺序地输出所传送的数字数据。期望的是与在列方向上布置第一存储单元和第二存储单元的对的情况下相比减少面积。本专利技术的一个目的是提供能够减少面积的固态成像设备和成像系统。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种固态成像设备包括:多个像素，以矩阵的形式布置，并且通过光电转换产生图像信号；以及多个A/D转换单元，与所述矩阵的每一列对应地布置每个A/D转换单元，以便将图像信号转换成η比特数字值，η为等于或大于I的整数，其中所述多个A/D转换单元中的每一个包括多个第一存储单元，被配置为逐个比特地存储η比特数字值，以及多个第二存储单元，与所述多个第一存储单元中的每一个对应地布置每个第二存储单元，以便保持从第一存储单元传送的数字值，并且其中，在所述多个像素的每一列中，与其对应地布置的是，多个第一存储单元和多个第二存储单元形成η个对，其中每一对包括存储同一个比特的数字值的第一存储单元和第二存储单元，并且以矩阵的形式布置所述η个对。从以下参考附图的示例性实施例的描述中本专利技术更多的特征将变得清晰。【附图说明】图1是示出本专利技术的第一实施例的配置示例的总图。图2是示出本专利技术第一实施例的配置示例的电路模块图。图3是示出本专利技术第一实施例的配置示例的电路图。图4是示出本专利技术第一实施例的配置示例的电路图。图5是不出本专利技术第一实施例的布局不例的布局图。图6是不出本专利技术第一实施例的布局不例的布局图。图7是布局图。图8是不出本专利技术第一实施例的布局不例的布局图。图9是不出本专利技术第一实施例的布局不例的布局图。图10是布局图。图11是示出本专利技术第二实施例的配置示例的电路模块图。图12是示出本专利技术第一实施例的配置示例的电路模块图。图13是示出本专利技术第三实施例的配置示例的电路模块图。图14是根据本专利技术第三实施例的时序图。图15是根据本专利技术第三实施例的时序图。图16是示出本专利技术第四实施例的配置示例的电路模块图。图17是示出本专利技术第五实施例的配置示例的电路模块图。图18是示出本专利技术第六实施例的配置示例的电路模块图。【具体实施方式】现在将根据附图详细描述本专利技术的优选实施例。(第一实施例)图1是示出根据本专利技术的第一实施例的固态成像设备的配置示例的图。多个像素100被布置成二维矩阵。每个像素100包括例如光电二极管，并且通过光电转换产生像素信号。每个像素100可以被设置有放大单元，该放大单元输出基于光电二极管中产生的电荷的电压信号。垂直扫描电路110逐行地连续地选择像素100，并且将所选的像素100中产生的模拟信号读出到列方向上的比较器120。基准电压产生器130将基准电压输出到每一列中的比较器120。多个比较器120被设置在像素100的各个列中，并且将像素100的像素信号与基准电压进行比较。对于像素100的所有列公共地设置一个计数器140，其对η比特数字值进行计数，并且输出计数的数字值。请注意η是等于或大于I的整数。至于多个第一存储单元150，η个第一存储单元150被设置在像素100的每一列中，并且第一存储单元150根据每一列中的比较器120的比较结果将由计数器140输出的η比特数字值逐个比特地写入每一列中，并且保持写入的值。多个第二存储单元160被设置为使得分别对应于多个第一存储单元150，并且保持从各个第一存储单元150传送的数字值。图1示意性地示出η为I的情况。水平扫描电路170将每一列中的第二存储单元160中存储的数据顺序地输出到输出单元180。更具体地，例如，基准电压产生器130产生随时间而变的基准电压(基准信号)。当基准电压产生器130开始产生基准电压时，计数器140开始计数。比较器120将像素100的输出信号与从基准电压产生器130输出的基准电压进行比较。当像素100的输出信号与基准电压之间的大小关系被反转时，比较器120的输出被反相，这变为触发，并且第一存储单元150在其中存储计数器140的输出值。结果，将在稍后描述的A/D (模拟/数字)转换单元将基于像素100的像素信号从模拟信号转换为数字信号，并且能够将数字信号存储在第一存储单元150中。其后，第一存储单元150与第二存储单元160之间的传送控制使得第一存储单元150将存储在其中的值传送到第二存储单元160，并且使得第二存储单元160在其中存储所传送的值。由此，在A/D转换单元将像素100的输出信号从模拟信号转换为数字信号并且将转换的信号存储在第一存储单元150中的同时，水平扫描电路170能够使得第二存储单元160将与前一行对应的数字信号输出到数字输出单元180。如上所述，A/D(模拟/数字)转换单元具有比较器120、基准电压产生器130、计数器140和第一存储单元150，被设置在多个像素100的每一列中，并且将由像素100输出的像素信号从模拟信号转换为η比特数字值。在图1中，示出了其中第一存储单元150和第二存储单元160被简化并且在每一列中设置各对应于一个比特的第一存储单元150和第二存储单元160的示例。然而，实际上，如图2中示出的，固态成像设备在每一列中具有η个第一存储单元150和η个第二存储单元160，各对应于经受A/D转换的比特的数量。图2是示出图1中的区域A的更详细的配置示例的图。对于像素100的每一列公共地设置计数器140。从计数器140发送的数字数据经过数据线190，并且被保持在与每一个比特对应的第一存储单元150中。数据线190被连接在计数器140和第一存储单元150之间。顺便提及，在图2中，出于简化，数据线190被表现为使得对应于8个比特(η = 8)，但是实际上任意数目的比特是可接受的。第二存储单元160中保持的数字数据通过输出线200被输出。至于布置第一存储单元150和第二存储单元160的方法，当各与I比特对应的第一存储单元150和第二存储单元160被布置为在沿着列的方向上彼此相邻并且被视为一对时，在沿着行的方向上排列两对存储单元，并且在沿着列的方向上排列四对存储单元。具体地，在多个像素100的每一列中，与其对应布置的是，多个第一存储单元150和多个第二存储单元160形成η个对，包括第一存储单元和第二存储单元的每一对保持同一个比特的数字值，并且η个对以二维矩阵的形式被排列。每一对中的第一存储单元150和第二存储单元160在沿着像素100的列的方向上彼此相邻地排列。由此，可以减少列方向上的高度，并且可以减少芯片的面积。稍后将详细描述第一存储单元150和第二存储单元160的布局示例。图3是示出第一存储单元150和第二存储单元160的配置示例的电路图。第一存储单元150具有CMOS开关210、反相器220和三态反相器230。在反相器220中，输入端子连接到三态反相器230的输出端子，并且输出端子连接到三态反相器230的输入端子。CMOS开关210的端子GN是NMOS开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像设备，包括：多个像素，以矩阵的形式布置，并且通过光电转换产生图像信号；以及多个A/D转换单元，与所述矩阵的每一列对应地布置每个A/D转换单元，以便将图像信号转换成n比特数字值，n为等于或大于1的整数，其中所述多个A/D转换单元中的每一个包括多个第一存储单元，被配置为逐个比特地存储n比特数字值，以及多个第二存储单元，与所述多个第一存储单元中的每一个对应地布置每个第二存储单元，以便保持从第一存储单元传送的数字值，并且其中，在所述多个像素的每一列中，与其对应地布置的是，多个第一存储单元和多个第二存储单元形成n个对，其中每一对包括存储同一个比特的数字值的第一存储单元和第二存储单元，并且以矩阵的形式布置所述n个对。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小林秀央，中村恒一，板野哲也，松野靖司，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP