固态摄像元件和摄像装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是在设置有将参考信号与像素信号进行比较的比较器的固态摄像元件中，提高图像数据的图像质量。分压电路提供所输入的输入电压和预定的参考电压的分压。输入侧差分晶体管输出与输入到栅极的所述分压和预定的源极电压之间的栅极

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态摄像元件和摄像装置


[0001]本技术涉及固态摄像元件和摄像装置。更具体地，本技术涉及设置有单斜型(single
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slope)ADC的固态摄像元件和摄像装置。

技术介绍

[0002]传统地，利用比较器和计数器将模拟信号转换为数字信号的单斜型ADC(analog to digital converter：模数转换器)由于具有简单的构造而被使用于固态摄像元件等中。例如，已经提出了这样的一种ADC：在该ADC中，在比较器内布置有差分放大电路和分压电路，该差分放大电路包括一对差分晶体管，并且该分压电路用于将参考信号和像素信号的分压提供给这一对差分晶体管中的一者(例如，参见专利文献1)。
[0003]引用文献列表
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本专利申请特开第2018
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148541号

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的问题
[0007]在上述传统技术中，通过添加分压电路，使得操作所需的电源电压降低，从而谋求电力消耗的降低。然而，如果像素信号的复位电平和信号电平之间的差非常大，那么差分晶体管的栅极
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源极间电压增大，并且由于这种增大，导致了差分晶体管的寄生电容可能会增大。因此，存在这样的问题：由于寄生电容的这种增大，导致了在参考信号和像素信号之间的比较结果的反转时序中产生误差，并且由于该误差，导致了图像数据的图像质量劣化。
[0008]本技术就是鉴于上述情况而做出的，并且本技术的目的是：在设置有将参考信号与像素信号进行比较的比较器的固态摄像元件中，提高图像数据的图像质量。
[0009]解决问题的技术方案
[0010]本技术是为了解决上述问题而提出的，并且本技术的第一方面是如下的一种固态摄像元件，其包括：分压电路，其提供所输入的输入电压和预定的参考电压的分压；输入侧差分晶体管，其输出与输入到栅极的所述分压和预定的源极电压之间的栅极
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源极间电压对应的漏极电流；输出侧差分晶体管，其输出与所述漏极电流对应的电压，作为所述输入电压和所述参考电压之间的比较结果；和控制晶体管，在所述输入电压为预定范围之外的值的情况下，所述控制晶体管降低所述栅极
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源极间电压。这个方案带来了能够降低差分晶体管的栅极
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源极间电压的效果。
[0011]另外，在第一方面中，所述固态摄像元件还可以包括：尾电流源，其共同连接到所述输入侧差分晶体管的源极和所述输出侧差分晶体管的源极；输入侧电流镜晶体管，它的漏极和栅极连接到所述输入侧差分晶体管的漏极；和输出侧电流镜晶体管，它的漏极连接到所述输出侧差分晶体管的漏极，并且它的栅极连接到所述输入侧电流镜晶体管的栅极。所述控制晶体管的栅极可以连接到所述分压电路的输出节点，并且所述控制晶体管的源极
可以连接到所述输入侧差分晶体管和所述输入侧电流镜晶体管的连接点。这个方案带来了在布置有呈二极管连接的晶体管的比较器中能够降低差分晶体管的栅极
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源极间电压的效果。
[0012]另外，在第一方面中，所述固态摄像元件还可以包括：尾电流源，其共同连接到所述输入侧差分晶体管的源极和所述输出侧差分晶体管的源极；输入侧电阻器，它的一端连接到所述输入侧差分晶体管的漏极；和输出侧电阻器，它的一端连接到所述输出侧差分晶体管的漏极。所述控制晶体管的栅极可以连接到所述分压电路的输出节点，所述控制晶体管的源极可以连接到所述输入侧差分晶体管和所述输入侧电阻器的连接点。这个方案带来了在仅具有N型或P型晶体管的比较器中能够降低差分晶体管的栅极
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源极间电压的效果。
[0013]另外，在第一方面中，所述固态摄像元件还可以包括：输入侧电流镜晶体管，它的栅极连接到所述输入侧差分晶体管和所述输入侧电阻器的连接点，它的漏极连接到所述输入侧电阻器的另一端；和输出侧电流镜晶体管，它的漏极连接到所述输出侧电阻器的另一端，它的栅极连接到所述输入侧电流镜晶体管的栅极。这个方案带来了能够降低电力消耗的效果。
[0014]另外，在第一方面中，所述输入侧差分晶体管、所述输出侧差分晶体管和所述控制晶体管可以是P型晶体管，并且在所述输入电压低于预定值的情况下，所述控制晶体管可以降低所述输入侧差分晶体管的漏极电压。这个方案带来了如下的效果：在输入了低于复位电平的信号电平的情形下，能够降低差分晶体管的栅极
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源极间电压。
[0015]另外，在第一方面中，所述输入侧差分晶体管、所述输出侧差分晶体管和所述控制晶体管可以是N型晶体管，并且在所述输入电压高于预定值的情况下，所述控制晶体管可以提高所述输入侧差分晶体管的漏极电压。这个方案带来了如下的效果：在输入了高于复位电平的信号电平的情形下，能够降低差分晶体管的栅极
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源极间电压。
[0016]另外，在第一方面中，所述分压电路可以根据控制信号来改变所述输入电压与所述参考电压的分压比。这个方案带来了在具有可变分压比的比较器中能够降低差分晶体管的栅极
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源极间电压的效果。
[0017]另外，本技术的第二方面是如下的一种摄像装置，其包括：分压电路，其提供所输入的输入电压和预定的参考电压的分压；输入侧差分晶体管，其输出与输入到栅极的所述分压和预定的源极电压之间的栅极
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源极间电压对应的漏极电流；输出侧差分晶体管，其输出与所述漏极电流对应的电压，作为所述输入电压和所述参考电压之间的比较结果；控制晶体管，在所述输入电压为预定范围之外的值的情况下，所述控制晶体管降低所述栅极
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源极间电压；以及计数器，其基于所述比较结果对计数值进行计数。这个方案带来了能够降低差分晶体管的栅极
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源极间电压和能够提高图像数据的图像质量的效果。
附图说明
[0018]图1是示出本技术的第一实施例的摄像装置的构造示例的框图。
[0019]图2是示出本技术的第一实施例的固态摄像元件的层叠结构的示例的图。
[0020]图3是示出本技术的第一实施例的固态摄像元件的构造示例的框图。
[0021]图4是示出本技术的第一实施例的像素的构造示例的电路图。
[0022]图5是示出本技术的第一实施例的模数转换部的构造示例的框图。
[0023]图6是示出本技术的第一实施例的比较器的构造示例的电路图。
[0024]图7是用于说明比较例中的拖尾(streaking)的产生原因的图。
[0025]图8是示出本技术的第一实施例的MOS(metal
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oxide
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semiconductor：金属氧化物半导体)晶体管的特性的示例的曲线图。
[0026]图9是示出比较例中的参考信号的变动的示例的时序图。
[0027]图10是示出本技术的第一实施例和比较例中的振幅与节点电压之间的关系的示例的曲线图。
[0028]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固态摄像元件，包括：分压电路，其提供所输入的输入电压和预定的参考电压的分压；输入侧差分晶体管，其输出与输入到栅极的所述分压和预定的源极电压之间的栅极
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源极间电压对应的漏极电流；输出侧差分晶体管，其输出与所述漏极电流对应的电压，作为所述输入电压和所述参考电压之间的比较结果；和控制晶体管，在所述输入电压为预定范围之外的值的情况下，所述控制晶体管降低所述栅极
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源极间电压。2.根据权利要求1所述的固态摄像元件，还包括：尾电流源，其共同连接到所述输入侧差分晶体管的源极和所述输出侧差分晶体管的源极；输入侧电流镜晶体管，它的漏极和栅极连接到所述输入侧差分晶体管的漏极；和输出侧电流镜晶体管，它的漏极连接到所述输出侧差分晶体管的漏极，并且它的栅极连接到所述输入侧电流镜晶体管的栅极，其中，所述控制晶体管的栅极连接到所述分压电路的输出节点，并且所述控制晶体管的源极连接到所述输入侧差分晶体管和所述输入侧电流镜晶体管的连接点。3.根据权利要求1所述的固态摄像元件，还包括：尾电流源，其共同连接到所述输入侧差分晶体管的源极和所述输出侧差分晶体管的源极；输入侧电阻器，它的一端连接到所述输入侧差分晶体管的漏极；和输出侧电阻器，它的一端连接到所述输出侧差分晶体管的漏极，其中，所述控制晶体管的栅极连接到所述分压电路的输出节点，所述控制晶体管的源极连接到所述输入侧差分晶体管和所述输入侧电阻器的连接点。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曙佐智雄，植野洋介，
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：