固态摄像装置、用于驱动固态摄像装置的方法和电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种能够通过提高比较器的判定速度实现高速操作的固态摄像装置；用于固态摄像装置的驱动方法；和电子设备。根据本发明专利技术，差分输入电路以第一电源电压操作，并且在像素信号的电压高于参考信号的电压时输出信号。电压转换电路将来自差分输入电路的输出信号转换成相应于第二电源电压的信号。基于通过电压转换电路转换的来自差分输入电路的输出信号，在表示像素信号电压和参考信号电压之间的比较结果的比较结果信号反转时，正反馈电路提高转换速度。多个时间码传输单元中的每一者具有移位寄存器并且传输时间码。例如，本发明专利技术能够应用于在每个像素中均布置有AD转换器的固态摄像装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态摄像装置、用于驱动固态摄像装置的方法和电子设备
本专利技术涉及固态摄像装置、用于驱动固态摄像装置的方法和电子设备。更具体地，本专利技术涉及用于提高比较器的判定速度并且使得比较器能更快地操作的固态摄像装置、用于驱动固态摄像装置的方法和电子设备。
技术介绍
当在诸如固态摄像装置的像素内部等的有限面积中执行A/D转换的情况下，具有最高面积效率的信号读取方法是与比较器及其下级数字电路有关的积分型(斜坡型)A/D转换方法。非专利文献1提出了与在有限面积中实现A/D转换的积分型A/D转换方法的使用有关的技术。例如，非专利文献1的方法使用如下电路配置：其中，下级数字电路形成用于将斜坡信号多次输入到比较器的信号DRAM电路。例如，如果执行8位A/D转换，则相同的斜坡信号被重复地输入到比较器中8次。然后，使DRAM电路存储在比较器的输出反转时的“0”或“1”编码的操作被重复8次。当整个面积的比较完成时，信号被读取。[引用列表][非专利文献][非专利文献1]D.Yang,B.Fowler,andA.ElGamal,“ANyquistratepixellevelADCforCMOSimagesensors(用于CMOS图像传感器的奈奎斯特速率像素电平ADC)”inProc.IEEE1998CustomIntegratedCircuitsConf.,SantaClara,CA,May1998,pp.237-240
技术实现思路
[技术问题]与在面积方面的自由度相对高的情况(诸如为每个像素列布置有A/D转换器的平行列布图等)不同，当在每个像素中均布置有A/D转换器的情况下，用于安置电路的面积是有限的。这使得难以制造完全符合有限电路安置面积的要求的比较器。例如，可能导致比较器降低其判定速度。鉴于上述情况提出了本专利技术。因此，本专利技术的目的在于提供用于提高比较器的判定速度的技术。[解决问题的技术方案]根据本专利技术的第一方面，提供了一种包括A/D转换器和多个时间码传输部的固态摄像装置。A/D转换器包括：差分输入电路，其以第一电源电压操作并且在像素信号的电压高于比较信号的电压时输出信号；正反馈电路，其以低于第一电源电压的第二电源电压操作，并且，基于来自差分输入电路的输出信号，加速表示像素信号和参考信号之间的电压比较结果的比较结果信号反转的转变速率；电压转换电路，其用于将来自差分输入电路的输出信号转换为相应于第二电源电压的信号；和数据存储部，其用于存储在比较结果信号反转时的时间码。多个时间码传输部均包括用于传输时间码的移位寄存器。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于驱动固态摄像装置的方法，固态摄像装置具有A/D转换器和多个时间码传输部。A/D转换器包括具有以第一电源电压操作的差分输入电路、以低于第一电源电压的第二电源电压操作的正反馈电路、电压转换电路的比较器以及数据存储部。多个时间码传输部均包括移位寄存器。该方法包括：使差分输入电路在像素信号的电压高于参考信号的电压时输出信号；使电压转换电路将来自差分输入电路的输出信号转换成相应于第二电源电压的信号；基于由电压转换电路转换的差分输入电路的输出信号，使正反馈电路加速表示像素信号和参考信号之间的电压比较结果的比较结果信号反转的转变速率；使数据存储部存储在比较结果信号反转时的时间码；使多个时间码传输部中的每一者传输时间码。根据本专利技术的第三方面，提供了包括固态摄像装置的电子设备，固态摄像装置具有A/D转换器和多个时间码传输部。A/D转换器包括：差分输入电路，其以第一电源电压操作并且在像素信号的电压高于参考信号的电压时输出信号；正反馈电路，其以低于第一电源电压的第二电源电压操作，并且，基于来自差分输入电路的输出信号，加速表示像素信号和参考信号之间的电压比较结果的比较结果信号反转的转变速率；电压转换电路，其用于将来自差分输入电路的输出信号转换为相应于第二电源电压的信号；和数据存储部，其用于存储在比较结果信号反转时的时间码。多个时间码传输部均包括用于传输时间码的移位寄存器。因此，根据本专利技术的上述第一到第三方面，差分输入电路在像素信号的电压高于参考信号的电压时输出信号。电压转换电路将来自差分输入电路的输出信号转换为相应于第二电源电压的信号。基于通过电压转换电路转换的差分输入电路的输出信号，正反馈电路加速表示像素信号和参考信号之间的电压比较结果的比较结果信号反转的转变速率。数据存储部存储在比较结果信号反转时的时间码。多个时间码传输部传输时间码。固态摄像装置和电子设备可以均为独立装置或者是结合在一些其它装置中的模块。[本专利技术的有益效果]根据本专利技术的上述第一到第三方面，提高了比较器的判定速度并且使得比较器能够更快地操作。应当注意的是，上述的有益效果仅是示例并且对于本专利技术不是限制性的。通过阅读本专利技术将容易地看到其它优点。附图说明图1是示出实现本专利技术的固态摄像装置的整体配置的示意图。图2是示出像素的具体配置示例的框图。图3是示出比较电路的具体配置示例的框图。图4是示出比较电路运行时的信号转变的示意图。图5是说明像素电路的具体配置的说明图。图6是说明像素的操作的时序图。图7是示出比较电路在被像素共用的情况下的配置示例的电路图。图8是示出时间码传输部和数据存储部的第一配置示例的电路图。图9是示出移位寄存器中的D-F/F的第一配置示例的示意图。图10是示出移位寄存器中的D-F/F的第二配置示例的示意图。图11是示出双向缓冲电路的第一配置示例的示意图。图12是示出双向缓冲电路的第二配置示例的示意图。图13是说明移位寄存器中所包括的D-F/F的数量的示意图。图14是说明从移位寄存器中所包括的四个D-F/F输出的数据的流动的时序图。图15是示出时间码传输部和数据存储部的第二配置示例的电路图。图16是示出时间码传输部和数据存储部的第三配置示例的电路图。图17是说明第三配置示例中的像素的操作的时序图。图18是示出时间码传输部和数据存储部的第四配置示例的电路图。图19是示出时间码传输部和数据存储部的第五配置示例的电路图。图20是示出图19中所包括的写入位存储部和读取位存储部的具体配置示例的电路图。图21是说明第一到第五配置示例的特征的示意图。图22是示出时间码传输部和数据存储部的第六配置示例的电路图。图23是示出图22中的写入位存储部和读取位存储部的具体配置示例的电路图。图24是示出图22中的写入位存储部和读取位存储部的晶体管布置示例的示意图。图25是说明第五配置和第六配置之间的区别的示意图。图26是说明第六配置的其它驱动特征的示意图。图27是说明P相位时间码传输部和D相位时间码传输部的数据传输的示意图。图28是示出时间码传输部和数据存储部的第七配置示例的电路图。图29是示出两个半导体基板如何一个堆叠在另一个上以构成固态摄像装置的概念图。图30是示出使用两个半导体基板构成固态摄像装置的情况下的电路配置示例的电路图。图31是示出三个半导体基板如何一个堆叠在另一个上以构成固态摄像装置的概念图。图32是示出使用三个半导体基板构成固态摄像装置的情况下的电路配置示例的电路图。图33是示出作为实现本专利技术的电子设备的摄像设备的配置示例的框图。具体实施方式在下文中说明用于实现本专利技术的实施例(称为实施例)。应当注意的是，将按照如下标题进行说明：1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态摄像装置，其包括：A/D转换器；和多个时间码传输部，其中，所述A/D转换器包括：差分输入电路，其设置成以第一电源电压操作并且在像素信号的电压高于参考信号的电压时输出信号；正反馈电路，其设置成以低于所述第一电源电压的第二电源电压操作，并且，基于来自所述差分输入电路的所述输出信号，加速表示所述像素信号和所述参考信号之间的电压比较结果的比较结果信号反转的转变速率；电压转换电路，其设置成用于将来自所述差分输入电路的所述输出信号转换成相应于所述第二电源电压的信号；和数据存储部，其设置成用于存储在所述比较结果信号反转时的时间码，并且，所述多个时间码传输部均包括用于传输所述时间码的移位寄存器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.22 JP 2016-1618931.一种固态摄像装置，其包括：A/D转换器；和多个时间码传输部，其中，所述A/D转换器包括：差分输入电路，其设置成以第一电源电压操作并且在像素信号的电压高于参考信号的电压时输出信号；正反馈电路，其设置成以低于所述第一电源电压的第二电源电压操作，并且，基于来自所述差分输入电路的所述输出信号，加速表示所述像素信号和所述参考信号之间的电压比较结果的比较结果信号反转的转变速率；电压转换电路，其设置成用于将来自所述差分输入电路的所述输出信号转换成相应于所述第二电源电压的信号；和数据存储部，其设置成用于存储在所述比较结果信号反转时的时间码，并且，所述多个时间码传输部均包括用于传输所述时间码的移位寄存器。2.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，所述多个时间码传输部包括用于将写入的所述时间码传输到所述数据存储部的写入时间码传输部和用于传输从所述数据存储部读取的所述时间码的读取时间码传输部。3.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中，所述多个时间码传输部包括多个所述读取时间码传输部。4.根据权利要求3所述的固态摄像装置，其中，多个所述读取时间码传输部包括：用来传输用于从所述数据存储部读取的P相位数据的所述时间码的P相位时间码传输部以及用来传输用于从所述数据存储部读取的D相位数据的所述时间码的D相位时间码传输部。5.根据权利要求4所述的固态摄像装置，其中，所述数据存储部包括用来存储用于P相位数据的所述时间码的P相位数据存储部以及用来存储用于D相位数据的所述时间码的D相位数据存储部；所述P相位时间码传输部传输用于被写入所述P相位数据存储部中的P相位数据的所述时间码；并且，所述D相位时间码传输部传输用于被写入所述D相位数据存储部中的D相位数据的所述时间码。6.根据权利要求5所述的固态摄像装置，其中，以与所述D相位时间码传输部传输用于D相位数据的所述时间码的时序相同的时序，所述P相位时间码传输部传输用于被写入所述P相位数据存储部中的P相位数据的所述时间码。7.根据权利要求5所述的固态摄像装置，其中，所述P相位时间码传输部以与所述D相位时间码传输部的移位时钟互补的方式执行所述移位寄存器上的移位时钟。8.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中，所述读取时间码传输部交替地传输用于P相位数据的所述时间码和用于D相位数据的所述时间码。9.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，所述多个时间码传输部包括用来传输用于P相位数据的所述时间码的P相位时间码传输部以及用来传输用于D相位数据的所述时间码的D相位时间码传输部。10.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中，所述数据存储部包括用来存储从所述写入时间码传输部提供的...

【专利技术属性】
技术研发人员：田浦忠行，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP