CN106537595A - 固态成像装置、ad转换器和电子设备 - Google Patents

固态成像装置、ad转换器和电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及可改进串扰特性的固态成像装置、AD转换器和电子设备。AD转换器具有：比较像素信号和参考信号的比较器；连接在传输像素信号的像素信号信号线与比较器的一个输入端子之间的像素信号侧电容器；及连接在传输参考信号的参考信号信号线与比较器的另一输入端子之间的参考信号侧电容器。像素信号侧电容器和参考信号侧电容器以如下方式形成：在参考信号侧电容器的比较器侧节点和与相邻的其它AD转换器连接的像素信号侧电容器的像素信号线侧节点之间产生的第一电容器和在像素信号侧电容器的比较器侧节点和与相邻的其它AD转换器连接的像素信号侧电容器的像素信号线侧节点之间产生的第二电容器基本上相同。本发明可应用于例如CMOS图像传感器。

Description

固态成像装置、AD转换器和电子设备
技术领域
本发明涉及一种固态成像装置、AD转换器以及电子设备，并特别涉及用于改进串扰特性的固态成像装置、AD转换器以及电子设备。
背景技术
在现有技术的诸如数字静态照相机和数字摄像机等具有成像功能的电子设备中，使用了诸如电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等固态成像装置。在固态成像装置的像素中组合有多个晶体管以及用于光电转换的光电二极管(PD)，并且基于从平面地布置的多个像素输出的像素信号来构建图像。此外，由针对像素的每个列设置的多个AD(模拟至数字)转换器对从像素输出的像素信号进行AD转换，并输出像素信号。
近年来，随着安装有固态成像装置的电子设备的小型化，也将固态成像装置小型化或者减小固态成像装置的面积。像素和AD转换器的布置节距间隔变窄。这将引起相邻像素或相邻AD转换器之间的串扰。作为对策，通过引入用于在像素之间的边界处形成沟槽的工艺来改进像素之间的串扰。
另外，本申请人例如提出了一种通过使预定列中的构成比较器的多个分割晶体管的布置图案与该预定列的相邻列中的构成比较器的多个分割晶体管的布置图案差异化来改进串扰特性的成像设备(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第2014-23065号
发明内容
技术问题
如上所述，虽然现有技术尝试对串扰特性进行改进，但是难以抑制例如通过由AD转换器的电容之间的寄生电容引起的耦合产生的串扰。
鉴于这些情况做出本发明，并且本发明旨在进一步改进串扰特性。
技术方案
根据本发明的方面的固态成像装置包括：像素区域，在所述像素区域中，多个用于输出与照射光的量相对应的像素信号的像素布置成阵列；列信号处理电路，其用于通过多个AD(模拟至数字)转换器并行地对所述像素信号进行AD转换，所述多个AD转换器的数量对应于所述像素的列数；以及参考信号生成电路，其用于生成参考信号，当所述AD转换器对所述像素信号进行AD转换时，所述AD转换器参考所述参考信号，其中，所述AD转换器包括：比较器，其用于比较所述像素信号和所述参考信号；像素信号侧电容器，其连接在用于传输所述像素信号的像素信号信号线与所述比较器的一个输入端子之间；和参考信号侧电容器，其连接在用于传输所述参考信号的参考信号信号线与所述比较器的另一输入端子之间，并且其中，所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器以使第一寄生电容和第二寄生电容基本上相同的方式形成，所述第一寄生电容是在与相邻的其它AD转换器连接的像素信号侧电容器的像素信号线侧节点与所述参考信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的，所述第二寄生电容是在与所述相邻的其它AD转换器连接的所述像素信号侧电容器的所述像素信号线侧节点与所述像素信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的。
根据本发明的方面的AD转换器包括：第一信号侧电容器，其连接在用于传输所述第一信号的第一信号信号线与所述比较器的一个输入端子之间；以及第二信号侧电容器，其连接在用于传输所述第二信号的第二信号信号线与所述比较器的另一输入端子之间，其中，所述第一信号侧电容器和所述第二信号侧电容器以使第一寄生电容和第二寄生电容基本上相同的方式形成，所述第一寄生电容是在与相邻的其它AD转换器连接的第一信号侧电容器的第一信号线侧节点与所述第二信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的，所述第二寄生电容是在与所述相邻的其它AD转换器连接的所述第一信号侧电容器的所述第一信号线侧节点与所述第一信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的。
根据本发明的方面的包括固态成像装置的电子设备，所述固态成像装置包括：像素区域，在所述像素区域中，多个用于输出与照射光的量相对应的像素信号的像素布置成阵列；列信号处理电路，其用于通过多个AD转换器并行地对所述像素信号进行AD转换，所述多个AD转换器的数量对应于所述像素的列数；以及参考信号生成电路，其用于生成参考信号，当所述AD转换器对所述像素信号进行AD转换时，所述AD转换器参考所述参考信号，其中，所述AD转换器包括：比较器，其用于比较所述像素信号和所述参考信号；像素信号侧电容器，其连接在用于传输所述像素信号的像素信号信号线与所述比较器的一个输入端子之间；和参考信号侧电容器，其连接在用于传输所述参考信号的参考信号信号线与所述比较器的另一输入端子之间，并且其中，所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器以使第一寄生电容和第二寄生电容基本上相同的方式形成，所述第一寄生电容是在与相邻的其它AD转换器连接的像素信号侧电容器的像素信号线侧节点与所述参考信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的，所述第二寄生电容是在与所述相邻的其它AD转换器连接的所述像素信号侧电容器的所述像素信号线侧节点与所述像素信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的。
本发明的方面包括：比较器，其用于比较像素信号(第一信号)和参考信号(第二信号)；像素信号侧电容器，其连接在用于传输像素信号的像素信号信号线与所述比较器的一个输入端子之间；及参考信号侧电容器，其连接在用于传输参考信号的参考信号信号线与所述比较器的另一输入端子之间，其中，所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器以使第一寄生电容和第二寄生电容基本上相同的方式形成，所述第一寄生电容是在与相邻的其它AD转换器连接的像素信号线侧电容器的像素信号线侧节点与所述参考信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的，第二寄生电容是在与所述相邻的其它AD转换器连接的所述像素信号侧电容器的所述像素信号线侧节点与所述像素信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的。
有益效果
根据本发明的方面，可改进串扰特性。
附图说明
图1是示出了本发明的固态成像装置的实施例的构造示例的框图。
图2是用于说明固体摄像装置的列的构造的示图。
图3是示出了现有技术中的固态成像装置的构造示例的框图。
图4是示出了现有技术中的固态成像装置的电容器的平面布局的示图。
图5是示出了电容器的平面布局的示图。
图6是用于说明当拍摄HDR图像时用于读出所有像素中的每者的像素信号的读出方法的示图。
图7是用于说明当拍摄HDR图像时通过在FD中执行像素相加来读出像素信号的读出方法的示图。
图8是示出了被安装至电子设备的成像装置的构造示例的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来详细说明本发明的具体实施例。
图1是示出了本发明的固态成像装置的实施例的构造示例的框图。
在图1中，固态成像装置11包括像素区域12、垂直驱动电路13、列信号处理电路14、水平驱动电路15、输出电路16、斜坡信号生成电路(RAMP)17和控制电路18。
多个像素21在像素区域12中布置成阵列。每个像素21经由水平信号线22连接至垂直驱动电路13，并且经由垂直信号线23连接至列信号处理电路14。多个像素21中的每者输出与经由光学系统(未示出)照射的光的量相对应的像素信号。根据像素信号产生在像素区域12中成像的对象的图像。
例如，在图1的右侧放大地示出像素21的构造。在垂直驱动电路13的驱动下，经由传输晶体管32将在作为光电转换单元的PD 31处生成的电荷传送到作为浮动扩散区域的浮置扩散部(FD)33。此后，当像素21被读出时，在垂直驱动电路13的驱动下，选择晶体管35导通。经由选择晶体管35将处于与在PD 33上累积的电荷相对应的信号电平的像素信号(D相)从放大晶体管34输出到垂直信号线23。而且，当复位晶体管36导通时，累积在FD 33上的电荷被复位，并且经由选择晶体管35将处于复位电平的像素信号(P相)从放大晶体管34输出到垂直信号线23。
针对布置在像素区域12中的每一行的多个像素21，垂直驱动电路13经由水平信号线22将用于驱动(传送、选择、复位等)每个像素21的驱动信号顺序地馈送到像素21。
列信号处理电路14对经由垂直信号线23从多个像素21输出的像素信号执行相关双采样(CDS，Correlated Double Sampling)处理，由此对像素信号进行AD转换并去除复位噪声。例如，列信号处理电路14包括多个AD转换器24，AD转换器的数量对应于像素21的列数，并且列信号处理电路可对像素21的每一列并行地执行CDS处理。具体地，在列信号处理电路14中，AD转换器24对从像素21输出的P相像素信号进行AD转换，并且AD转换器24对从像素21输出的D相像素信号进行AD转换。此后，确定P相像素信号和D相像素信号之间的差值。
对于布置在像素区域12中的多个像素21的每一列，水平驱动电路15将用于从列信号处理电路14向数据输出信号线25输出像素信号的驱动信号顺序地馈送到列信号处理电路14。
输出电路16按照根据水平驱动电路15的驱动信号的时序来放大经由数据输出信号线25从列信号处理电路14馈送的像素信号，并将它们输出到后级的图像处理电路。
斜坡信号生成电路17生成斜坡信号，并将该斜坡信号馈送至列信号处理电路14，斜坡信号具有根据运行时间以恒定斜率下降的波形，并且当像素信号被AD转换时，斜坡信号用作被列信号处理电路14参考的参考信号。
控制电路18控制固体摄像器件11内部的每个模块的驱动。例如，控制电路18根据每个模块的驱动周期来生成时钟信号，并将生成的时钟信号馈送至每个模块。
固态成像装置11具有如上所述的构造。与一条垂直信号线23连接的AD转换器24对从与该条垂直信号线23连接的一列的多个像素21依次输出的像素信号执行AD转换。因此，在下文中，将垂直方向上的包括与一条垂直信号线23和AD转换器24连接的一列的多个像素21的组称为“列”。
同时，随着固体成像装置11的小型化或者随着固体成像装置11的面积的减小，列之间的沿水平方向的节距间隔变窄。人们担心在相邻列之间产生串扰。因此，固态成像装置11被构造成抑制串扰的产生。
参照图2，将说明固态成像装置11的列构造。
例如，图2示出了在沿着固态成像装置11的水平方向布置的多个列41之中的作为偶数列布置的列41a和作为奇数列布置的41b。
在列41a中，多个像素21a(图2中的两个像素21a-1和21a-2)和恒定电流源42a连接至垂直信号线23a，并且AD转换器24a连接至垂直信号线23a的端部。类似地，在列41b中，多个像素21b(图2中的两个像素21b-1和21b-2)和恒定电流源42b连接至垂直信号线23b，并且AD转换器24b连接至垂直信号线23b的端部。另外，斜坡信号生成电路17包括可变电流源51和电阻52。经由斜坡信号线53将在斜坡信号生成电路17中生成的斜坡信号馈送至AD转换器24a和24b。
AD转换器24a包括两个电容器61a和62a、比较器63a以及计数器64a。
电容器61a的一个节点连接至垂直信号线23a，且电容器61a的另一节点连接至比较器63a的输入端子。垂直信号线侧的电容器61a保持与经由垂直信号线23a馈送的像素信号相对应的电位。
电容器62a的一个节点连接至斜坡信号线53，且电容器62a的另一节点连接至比较器63a的输入端子。斜坡信号线侧的电容器62a保持与经由斜坡信号线53馈送的斜坡信号相一致的电位。
将由电容器61a保持的与像素信号相对应的电位和由电容器62a保持的与斜坡信号相对应的电位输入至比较器63a。比较器63a通过比较这两个电位来输出比较结果信号。例如，比较器63a输出的比较结果信号在与具有以恒定斜率下降的波形的斜坡信号相对应的电位变成低于与像素信号相对应的电位的时间点处反转。
例如，计数器64a对从斜坡信号开始下降到比较器63a输出的比较结果信号出现反转之间的时间进行计数，并将计数值作为像素信号的AD转换值输出至数据输出信号线25。
与AD转换器24a类似，AD转换器24b包括两个电容器61b和62b、比较器63b和计数器64b，因此将省略对其结构的详细说明。
另外，在固态成像装置11中，随着列41之间的节距间隔变窄，在电容器62a的比较器63a侧处的节点与电容器61b的垂直信号线23b侧处的节点之间产生寄生电容71。相应地，在固态成像装置11中，电容器61a和电容器62a形成为使得产生与(电容器61a的比较器63a侧处的节点与电容器61b的垂直信号线23b侧处的节点之间的)寄生电容71基本上相同的寄生电容72。
因此，通过以使寄生电容71和寄生电容72变得基本上相同的方式形成电容器61a和电容器62a，例如可防止由于经由列41b的垂直信号线23b传输的像素信号对从列41a输出的像素信号的影响而产生的串扰。以此方式，固态成像装置11可改进串扰特性。
例如，通过对比具有图3示出的现有技术构造的固态成像装置11'来说明串扰的产生。在图3示出的固态成像装置11'中，使用相同的附图标记来表示与图2中的固态成像装置11相同部件，因此在下文中将省略这些部件的说明。
如图3所示，在现有技术的固态成像装置11'中，随着列41之间的节距间隔变窄，仅在电容器62a'的比较器63a侧处的节点与电容器61b'的垂直信号线23b侧处的节点之间产生寄生电容71'。原因在于如下布局：电容器62a'布置在列41b侧，即比电容器61a'更靠近垂直信号线23b。
如果在例如经由列41b的垂直信号线23b传输比经由列41a的垂直信号线23a传输的像素信号大的像素信号时产生这种寄生电容71'，经由寄生电容71'不期望地将与较大像素信号相关的信号相关噪声(误差电压)输入到比较器63a。因此，现有技术的固态成像装置11'的串扰特性降低。
当电容器61和电容器62采用金属氧化物金属(MOM，Metal Oxide Metal)电容(其中，金属布线夹持绝缘层，并使用多层式布线)时，这种寄生电容71'趋于增加。因此，串扰特性受到很大影响。
下面，图4示出了现有技术中的固态成像装置的电容器61'和电容器62'的平面布局。
如图4所示，电容器61a'包括与垂直信号线23a连接的梳状金属布线81a'和与比较器63a连接的梳状金属布线82a'。金属布线81a'和金属布线82a'包括在从垂直信号线23a到比较器63a的垂直方向上延伸的多个细长梳状齿，并且这些齿以夹持绝缘层的方式交替地布置。在图4所示的示例中，金属布线81a'形成三个齿，且金属布线82a'形成两个齿。
另外，电容器62a'包括与斜坡信号生成电路17连接的梳状金属布线83a'和与比较器63a连接的梳状金属布线84a'。类似于金属布线81a'和金属布线82a'，金属布线83a'和金属布线84a'包括在垂直方向上延伸的多个细长梳状齿，并且这些齿以夹持绝缘层的方式交替地布置。
因此，在列41a中，电容器61a'和电容器62a'以在金属布线之间夹持绝缘层的方式形成。
类似于列41a，在列41b中，电容器61b'包括与垂直信号线23b连接的金属布线81b'和与比较器63b连接的金属布线82b'。此外，电容器62b'包括与斜坡信号生成电路17连接的金属布线83b'和与比较器63b连接的金属布线84b'。
即使在以此方式构造的列41a与列41b之间布置屏蔽件85，该特性也不可避免地会受到MOM电容器的边缘部分(flinge component)影响。因此，难以防止在与比较器63a连接的金属布线84a'和与垂直信号线23b连接的金属布线81b'之间产生寄生电容71'。
相反，在根据本实施例的固态成像装置11中，如上面参照图2所述，并不是避免产生寄生电容71'，而是将电容器61a和电容器62a形成为使得寄生电容71和寄生电容72基本上相同。
下面，图5示出了电容器61和电容器62的平面布局。
如图5所示，电容器61a包括与垂直信号线23a连接的梳状金属布线81a和与比较器63a连接的梳状金属布线82a。金属布线81a和金属布线82a具有在从垂直信号线23a到比较器63a的垂直方向上延伸的多个细长梳状齿，并且这些齿以夹持绝缘层的方式交替地布置。在图5的实施例中，金属布线81a具有三个齿，且金属布线82a具有两个齿。
电容器62a包括与斜坡信号生成电路17连接的梳状金属布线83a和与比较器63a连接的梳状金属布线84a。类似于金属布线81a和金属布线82a，金属布线83a和金属布线84a具有在垂直方向上延伸的多个细长梳状齿，并且这些齿以夹持绝缘层的方式交替地布置。
此外，电容器61a和电容器62a形成为部分地且交替地交换它们的位置。此时，使它们的位置交换的部分形成为使得电容器61a的靠近电容器61b的部分的总长度和电容器62a的靠近电容器61b的部分的总长度基本上相同。
例如，在图5的实施例中，在像素区域12侧处的第一段中，将电容器62a的靠近电容器61b的部分的长度标注为“a”。在第二段中，电容器61a的靠近电容器61b的部分的长度变为“4a”。另外，在第三段中，电容器62a的靠近电容器61b的部分形成为长度变为“4a”，并且在第四段中，电容器61a的靠近电容器61b的部分的长度变为“4a”。此外，在第五段中，电容器62的靠近电容器61b的部分的长度变为“3a”。通过如上所述的设计，在整体上，电容器62a的靠近电容器61b的部分的总长度变为“8a”，并且电容器61a的靠近电容器61b的部分的总长度变为“8a”。
因此，在列41a中，电容器61a的靠近电容器61b的部分的总长度和电容器62a的靠近电容器61b的部分的总长度相同(“8a”)，由此寄生电容71和寄生电容72基本上相同。这防止了在列41a和列41b之间产生串扰。
类似地，对于列41b，在列41b与相邻列41c之间，使二者位置交换的部分形成为使得电容器61b的靠近电容器61c的部分的总长度和电容器62b的靠近电容器61c的部分的总长度基本上相同。具体地，在图5的实施例中，在整体上，电容器62b的靠近电容器61c的部分的总长度变为“8a”，并且电容器61b的靠近电容器61c的部分的总长度变为“8a”。
因此，能够防止在列41b与列41c之间产生串扰。类似于列41a，列41c设置成偶数列，并且电容器61c和62c分别以与电容器61a和62a类似的布局形成。
另外，还布置有作为与列41c相邻的奇数列且类似于列41b的列(未示出)。总之，在固态成像装置11中，在布置在奇数列中的AD转换器24中，电容器61和电容器62的布局形成为相同，并且在布置在偶数列中的AD转换器24中，电容器61和电容器62的布局形成为相同。
此外，在图5中，在使电容器61a和电容器62a的位置互换的部分处，重叠地示出了构成各电容器的金属布线81a至84a。然而，电容器61a和电容器62a实际上包括多层的布线层。因此，金属布线81a至84a被构造成在不同的布线层上重叠，由此部分地交换电容器61a和电容器62a的位置。另外，在图5中，尽管示出了平面布局，但是形成了多层的具有类似布局的金属布线81a至84a，由此增加电容器61a和电容器62a的电容量。在这种情况下，类似于图5示出的布局，在所有布线层处均部分地交换电容器61a和电容器62a的位置。可将类似构造应用至电容器61b和电容器62b。
如上所述，在固态成像装置11中，在电容器61a和电容器61b之间以及在电容器62a和电容器61b之间相等地耦合有寄生电容，由此减少串扰的产生。具体地，考虑到被输入到与电容器61a和电容器62a连接的比较器63a的差分信号。寄生电容的影响可能相同，并且在差分之间可抵消寄生电容的影响，由此大大地降低串扰。
因此，例如，与通过加宽列之间的空间来改进串扰特性的结构相比，通过固态成像装置11，可以改进串扰特性，而无需增加布局尺寸。
另外，例如，具有上述构造的固态成像装置11可采用包括共用FD 33的预定数量的像素21的像素共用结构。另外，基于从被短时间曝光的像素21的像素信号和从被长时间曝光的像素21读出的像素信号，固态成像器件11可拍摄用于表现宽动态范围的高动态范围(HDR)图像。
在现有技术中，在采用像素共用结构的固态成像装置11中，当使用通过将电荷存储在FD 33中来读出像素信号的读出方法拍摄HDR图像时，如上所述串扰可能造成极大影响。
参照图6和图7，将对当在固态成像装置11中拍摄HDR图像时用于读出像素信号的读出方法进行说明。
在图6和图7中，每个像素21由正方形表示，并示出了布置在固态成像装置11的像素区域12中的像素21中的一部分像素(垂直方向上的第0列到第7列这八列以及水平方向上的第0行到第7行这八行)。这里，将垂直方向上的第0个和水平方向上的第0个像素称为像素21(00)，将垂直方向上的第0个和水平方向上的第1个像素称为像素21(10)，将垂直方向上的第1个和水平方向上的第0个像素称为像素21(01)。在下文中，类似地，将垂直方向上的第七列和水平方向上的第七行的像素称为像素21(77)。
固态成像装置11采用包括共用FD 33的八个像素21(即垂直方向上的四个像素和水平方向上的两个像素)的像素共用结构。另外，在图6和7中，添加到像素21的带白圆圈的数字表示像素信号的读出次序，在垂直信号线23-1至23-4的下方分别示出根据该读出次序读出的像素信号。
图6示出了用于读出所有像素21的每个像素信号的读出方法。
在图6示出的读出方法中，从次序0到次序3读出被长时间曝光的像素信号，并且从次序4到次序7读出被短时间曝光的像素信号。
例如，在次序0处，经由垂直信号线23-1读出像素21(00)的像素信号，经由垂直信号线23-2读出像素21(22)的像素信号，经由垂直信号线23-3读出像素21(40)的像素信号，并且经由垂直信号线23-4读出像素21(62)的像素信号。由于所有这些像素信号均被长时间曝光，因此在所有列中读出具有较大值的像素信号。
类似地，例如，在次序4处，经由垂直信号线23-1读出像素21(02)的像素信号，经由垂直信号线23-2读出像素21(20)的像素信号，经由垂直信号线23-2读出像素21(42)的像素信号，并且经由垂直信号线23-4读出像素21(60)的像素信号。由于所有这些像素信号均被短时间曝光，因此在所有列中读出具有较小值的像素信号。
下面，图7示出了用于通过在FD 33中执行像素相加来读出像素信号的读出方法。
在图7示出的读出方法中，在次序0处读出被长时间曝光的像素信号，同时在次序1和次序2处读出被长时间曝光的像素信号和被短时间曝光的像素信号，并且在次序3处读出被短时间曝光的像素信号。类似地，在次序4处读出被长时间曝光的像素信号，同时在次序5和次序6处读出被长时间曝光的像素信号和被短时间曝光的像素信号，并且在次序7处读出被短时间曝光的像素信号。
例如，在次序1处，在FD 33处将像素21(00)和像素21(02)的像素信号相加并经由垂直信号线23-1读出，并且在FD 33处将像素21(20)和像素21(22)的像素信号相加并经由垂直信号线23-2读出。另外，在FD 33处将像素21(40)和像素21(42)的像素信号相加并经由垂直信号线23-3读出，并且在FD 33处将像素21(60)和像素21(62)的像素信号相加并经由垂直信号线23-4读出。此时，像素21(00)和像素21(02)的像素信号以及像素21(40)和像素21(42)的像素信号被长时间曝光，并且像素21(20)和像素21(22)的像素信号以及像素21(60)和像素21(62)的像素信号被短时间曝光。
以此方式，当读出被长时间曝光的像素信号及相邻的被短时间曝光的像素信号时(即，当读出具有较大值的像素信号及相邻的具有较小值的像素信号时)，在现有技术的固态成像装置11'中，串扰造成极大影响，并担心被长时间曝光的像素信号对被短时间曝光的像素信号产生不利影响。
相反，在固态成像装置11中，如上所述，可改进串扰特性，由此可避免被长时间曝光的像素信号对被短时间曝光的像素信号产生不利影响。换言之，在采用像素共用结构的固态成像装置11中，当拍摄HDR图像并且执行用于在FD 33中进行像素相加并读出像素信号的读出方法时，可有效地实现抑制串扰的效果。
例如，根据上述实施例的固态成像装置11可应用于各种电子设备，诸如数字静态照相机和数字摄像机等的成像系统、具有成像功能的移动电话或其它具有成像功能的设备。
图8是示出了被安装至电子设备的成像装置的构造示例的框图。
如图8所示，成像设备101包括光学系统102、成像装置103、信号处理电路104、监视器105和存储器106，并可拍摄静止图像和视频图像。
光学系统102包括一个或多个透镜，将来自成像对象的图像光(入射光)引导到成像装置103，并将其聚焦在成像装置103的光接收表面(传感器单元)上。
对于成像装置103，采用根据上述实施例的固态成像装置11。在成像装置103中，在取决于经由光学系统102被聚焦在光接收表面上的图像的特定时间段内积累电子。将与在成像器件103中累积的电子相一致的信号馈送至信号处理电路104。
信号处理电路104对从成像装置103输出的像素信号执行各种信号处理。将通过信号处理电路104执行信号处理所得到的图像(图像数据)馈送至并显示在监视器105上，或馈送至并存储(记录)在存储器106上。
在以此方式构造的成像设备101中，通过采用根据上述实施例的固态成像装置11，例如，可以改进串扰特性。因此，可获得具有较高质量的图像。
本技术也可具有以下构造。
(1)一种固态成像装置，其包括：
像素区域，在所述像素区域中，多个用于输出与照射光的量相对应的像素信号的像素布置成阵列；
列信号处理电路，其用于通过多个AD(模拟至数字)转换器并行地对所述像素信号进行AD转换，所述多个AD转换器的数量对应于所述像素的列数；以及
参考信号生成电路，其用于生成参考信号，当所述AD转换器对所述像素信号进行AD转换时，所述AD转换器参考所述参考信号，
其中，所述AD转换器包括：
比较器，其用于比较所述像素信号和所述参考信号；
像素信号侧电容器，其连接在用于传输所述像素信号的像素信号信号线与所述比较器的一个输入端子之间；和
参考信号侧电容器，其连接在用于传输所述参考信号的参考信号信号线与所述比较器的另一输入端子之间，并且
其中，所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器以使第一寄生电容和第二寄生电容基本上相同的方式形成，所述第一寄生电容是在与相邻的其它AD转换器连接的像素信号侧电容器的像素信号线侧节点与所述参考信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的，所述第二寄生电容是在与所述相邻的其它AD转换器连接的所述像素信号侧电容器的所述像素信号线侧节点与所述像素信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的。
(2)根据(1)所述的固态成像装置，其中，
所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器在平面布局中形成为部分地且交替地交换相互的位置。
(3)根据(1)或(2)所述的固态成像装置，其中，
使所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器交换相互的位置的部分以如下方式形成：所述像素信号侧电容器的与所述相邻的其它AD转换器的所述像素信号侧电容器相靠近的部分的总长度和所述像素信号侧电容器的与所述相邻的其它AD转换器的所述像素信号侧电容器相靠近的部分的总长度基本上相同。
(4)根据(1)至(3)任一项所述的固态成像装置，其中，
所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器的布局在布置在奇数列中的所述AD转换器中形成为相同，并且在布置在偶数列中的所述AD转换器中形成为相同。
(5)根据(1)至(4)任一项所述的固态成像装置，其中，
像素共用结构被采用，在所述像素共用结构中，预定数量的所述像素共用浮动扩散区，并且
当基于从被短时间曝光的所述像素中读出的像素信号和从被长时间曝光的所述像素中读出的像素信号来拍摄用于表现宽动态范围的图像时，在所述浮动扩散区中存储电荷，以进行像素信号读出。
(6)一种AD转换器，所述AD转换器包括：
比较器，其用于比较第一信号和第二信号；
第一信号侧电容器，其连接在用于传输所述第一信号的第一信号信号线与所述比较器的一个输入端子之间；以及
第二信号侧电容器，其连接在用于传输所述第二信号的第二信号信号线与所述比较器的另一输入端子之间，
其中，所述第一信号侧电容器和所述第二信号侧电容器以使第一寄生电容和第二寄生电容基本上相同的方式形成，所述第一寄生电容是在与相邻的其它AD转换器连接的第一信号侧电容器的第一信号线侧节点与所述第二信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的，所述第二寄生电容是在与所述相邻的其它AD转换器连接的所述第一信号侧电容器的所述第一信号线侧节点与所述第一信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的。
(7)一种包括固态成像装置的电子设备，所述固态成像装置包括：
像素区域，在所述像素区域中，多个用于输出与照射光的量相对应的像素信号的像素布置成阵列；
列信号处理电路，其用于通过多个AD转换器并行地对所述像素信号进行AD转换，所述多个AD转换器的数量对应于所述像素的列数；以及
参考信号生成电路，其用于生成参考信号，当所述AD转换器对所述像素信号进行AD转换时，所述AD转换器参考所述参考信号，
其中，所述AD转换器包括：
比较器，其用于比较所述像素信号和所述参考信号；
像素信号侧电容器，其连接在用于传输所述像素信号的像素信号信号线与所述比较器的一个输入端子之间；和
参考信号侧电容器，其连接在用于传输所述参考信号的参考信号信号线与所述比较器的另一输入端子之间，并且
其中，所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器以使第一寄生电容和第二寄生电容基本上相同的方式形成，所述第一寄生电容是在与相邻的其它AD转换器连接的像素信号侧电容器的像素信号线侧节点与所述参考信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的，所述第二寄生电容是在与所述相邻的其它AD转换器连接的所述像素信号侧电容器的所述像素信号线侧节点与所述像素信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的。
本实施例不限于上述实施例，并且在不背离本发明的范围的情况下可以进行变化和修改。
附图标记列表
11 固态成像装置 12 像素区域
13 垂直驱动电路 14 列信号处理电路
15 水平驱动电路 16 输出电路
17 斜坡信号生成电路 18 控制电路
21 像素 22 水平信号线
23 垂直信号线 24 AD转换器
25 数据输出信号线 31 PD
32 传输晶体管 33 FD
34 放大晶体管 35 选择晶体管
36 复位晶体管 41 列
42 恒定电流源 51 可变电流源
52 电阻 53 斜坡信号线
61、62 电容器 63 比较器
64 计数器 71、72 寄生电容
81至84 金属布线 85 屏蔽件

Claims (7)

1.一种固态成像装置，其包括：
像素区域，在所述像素区域中，多个用于输出与照射光的量相对应的像素信号的像素布置成阵列；
列信号处理电路，其用于通过多个AD(模拟至数字)转换器并行地对所述像素信号进行AD转换，所述多个AD转换器的数量对应于所述像素的列数；以及
参考信号生成电路，其用于生成参考信号，当所述AD转换器对所述像素信号进行AD转换时，所述AD转换器参考所述参考信号，
其中，所述AD转换器包括：
比较器，其用于比较所述像素信号和所述参考信号；
像素信号侧电容器，其连接在用于传输所述像素信号的像素信号信号线与所述比较器的一个输入端子之间；和
参考信号侧电容器，其连接在用于传输所述参考信号的参考信号信号线与所述比较器的另一输入端子之间，并且
其中，所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器以使第一寄生电容和第二寄生电容基本上相同的方式形成，所述第一寄生电容是在与相邻的其它AD转换器连接的像素信号侧电容器的像素信号线侧节点与所述参考信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的，所述第二寄生电容是在与所述相邻的其它AD转换器连接的所述像素信号侧电容器的所述像素信号线侧节点与所述像素信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的。
2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器在平面布局中形成为部分地且交替地交换相互的位置。
3.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
使所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器交换相互的位置的部分以如下方式形成：所述像素信号侧电容器的与所述相邻的其它AD转换器的所述像素信号侧电容器相靠近的部分的总长度和所述像素信号侧电容器的与所述相邻的其它AD转换器的所述像素信号侧电容器相靠近的部分的总长度基本上相同。
4.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器的布局在布置在奇数列中的所述AD转换器中形成为相同，并且在布置在偶数列中的所述AD转换器中形成为相同。
5.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，
像素共用结构被采用，在所述像素共用结构中，预定数量的所述像素共用浮动扩散区，并且
当基于从被短时间曝光的所述像素中读出的像素信号和从被长时间曝光的所述像素中读出的像素信号来拍摄用于表现宽动态范围的图像时，在所述浮动扩散区中存储电荷，以进行像素信号读出。
6.一种AD转换器，其包括：
比较器，其用于比较第一信号和第二信号；
第一信号侧电容器，其连接在用于传输所述第一信号的第一信号信号线与所述比较器的一个输入端子之间；以及
第二信号侧电容器，其连接在用于传输所述第二信号的第二信号信号线与所述比较器的另一输入端子之间，
其中，所述第一信号侧电容器和所述第二信号侧电容器以使第一寄生电容和第二寄生电容基本上相同的方式形成，所述第一寄生电容是在与相邻的其它AD转换器连接的第一信号侧电容器的第一信号线侧节点与所述第二信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的，所述第二寄生电容是在与所述相邻的其它AD转换器连接的所述第一信号侧电容器的所述第一信号线侧节点与所述第一信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的。
7.一种包括固态成像装置的电子设备，所述固态成像装置包括：
像素区域，在所述像素区域中，多个用于输出与照射光的量相对应的像素信号的像素布置成阵列；
列信号处理电路，其用于通过多个AD转换器并行地对所述像素信号进行AD转换，所述多个AD转换器的数量对应于所述像素的列数；以及
参考信号生成电路，其用于生成参考信号，当所述AD转换器对所述像素信号进行AD转换时，所述AD转换器参考所述参考信号，
其中，所述AD转换器包括：
比较器，其用于比较所述像素信号和所述参考信号；
像素信号侧电容器，其连接在用于传输所述像素信号的像素信号信号线与所述比较器的一个输入端子之间；和
参考信号侧电容器，其连接在用于传输所述参考信号的参考信号信号线与所述比较器的另一输入端子之间，并且
其中，所述像素信号侧电容器和所述参考信号侧电容器以使第一寄生电容和第二寄生电容基本上相同的方式形成，所述第一寄生电容是在与相邻的其它AD转换器连接的像素信号侧电容器的像素信号线侧节点与所述参考信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的，所述第二寄生电容是在与所述相邻的其它AD转换器连接的所述像素信号侧电容器的所述像素信号线侧节点与所述像素信号侧电容器的比较器侧节点之间产生的。
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陈宏铭等: "一种电容阵列结构的10位8通道1MS/s逐次逼近AD转换器 ", 《中国集成电路》 *

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