CN111615824B - 摄像器件和电子设备 - Google Patents

摄像器件和电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN111615824B
CN111615824B CN201980008836.7A CN201980008836A CN111615824B CN 111615824 B CN111615824 B CN 111615824B CN 201980008836 A CN201980008836 A CN 201980008836A CN 111615824 B CN111615824 B CN 111615824B
Authority
CN
China
Prior art keywords
transistor
signal
pixel
image pickup
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980008836.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111615824A (zh
Inventor
冨田和寿
池田裕介
曙佐智雄
马上崇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Publication of CN111615824A publication Critical patent/CN111615824A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111615824B publication Critical patent/CN111615824B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/24—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
    • H03K5/2472—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using field effect transistors
    • H03K5/2481—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using field effect transistors with at least one differential stage
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/617—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise for reducing electromagnetic interference, e.g. clocking noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/618—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise for random or high-frequency noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
    • H04N25/628—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels for reducing horizontal stripes caused by saturated regions of CMOS sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/0806—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using charge transfer devices (DTC, CCD)
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/709—Circuitry for control of the power supply

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

摄像器件包括：像素阵列部，在该像素阵列部中设置有包括光电转换单元的多个像素；以及比较器，其将从像素输出的模拟像素信号与预定参考信号进行比较，并且根据像素信号的信号电平输出比较结果。所述比较器包括：差分对晶体管；与差分对的第一晶体管串联连接的第一负载晶体管；以及与差分对的第二晶体管串联连接的第二负载晶体管。差分对的第一晶体管接收通过将像素信号和预定参考信号合成而获得的信号以作为栅极输入，差分对的第二晶体管接收预定电压以作为栅极输入。另外，电容单元连接在差分对的第一晶体管和第一负载晶体管的公共连接节点与预定电压的节点之间。

Description

摄像器件和电子设备
技术领域
本发明涉及摄像器件和电子设备。
背景技术
已知一种设置有模数(analog-to-digital)转换单元的摄像器件，所述模数转换单元将从像素输出的模拟像素信号转换为数字信号。所述模数转换单元包括多个与像素列相对应地设置的模数转换器。另外，所述模数转换单元的每个模数转换器包括比较器，该比较器将模拟像素信号与预定参考信号进行比较，并根据像素信号的信号电平输出比较结果(例如，参见专利文献1)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开第2009-124513号
发明内容
本发明要解决的问题
在摄像器件或使用该摄像器件的电子设备中，期望电力消耗较低。例如，可以想到的是，通过降低摄像器件的电源电压，来实现较低的电力消耗。然而，如果摄像器件的电源电压下降，则比较器的电源电压也会下降，从而可能导致像素信号的信号电平超过比较器的输入动态范围，并且可能无法确保模数转换的线性(linearity)，即，可能无法确保数字值相对于模拟像素信号的线性。
本发明的目的是提供一种即使为了实现较低电力消耗而降低了电源电压、也能够确保模数转换的线性的摄像器件以及包括该摄像器件的电子设备。
解决问题的技术方案
用于实现上述目的的本发明的第一方面是一种摄像器件，其包括：
像素阵列部，在该像素阵列部中设置有包括光电转换单元的多个像素；以及比较器，其将从所述像素输出的模拟像素信号与预定参考信号进行比较，并根据所述像素信号的信号电平输出比较结果。
在该摄像器件中，所述比较器包括：
差分对晶体管；第一负载晶体管，其与所述差分对的第一晶体管串联连接；以及第二负载晶体管，其与所述差分对的第二晶体管串联连接。
所述差分对的所述第一晶体管接收通过将所述像素信号和所述预定参考信号合成而获得的信号以作为栅极输入，所述差分对的所述第二晶体管接收预定电压以作为栅极输入。
另外，电容单元连接在所述差分对的所述第一晶体管和所述第一负载晶体管的公共连接节点与所述预定电压的节点之间。
用于实现上述目的的本发明的第二方面是一种摄像器件，其包括：
像素阵列部，在该像素阵列部中设置有包括光电转换单元的多个像素；以及比较器，其将从所述像素输出的模拟像素信号与预定参考信号进行比较，并根据所述像素信号的信号电平输出比较结果，
其中，所述比较器包括级联连接的第一放大单元和第二放大单元，
所述第一放大单元包括：
差分对晶体管；
第一负载晶体管，其与所述差分对的第一晶体管串联连接；以及
第二负载晶体管，其与所述差分对的第二晶体管串联连接，
所述差分对的所述第一晶体管接收通过将所述像素信号和所述预定参考信号合成而获得的信号以作为栅极输入，
所述差分对的所述第二晶体管接收预定电压以作为栅极输入，并且
所述第二放大单元包括：
第一电容单元，其连接在输出节点与所述预定电压的节点之间。
另外，用于实现上述目的的本发明的电子设备是根据上述构造的第二方面的摄像器件或者是包括根据第二方面的摄像器件的构造。
附图说明
图1是示出作为根据本发明的摄像器件的一个示例的CMOS图像传感器的示意性基本构造的框图。
图2是示出像素中的电路构造的一个示例的电路图。
图3是示出设置在作为本发明的摄像器件的一个示例的CMOS图像传感器中的列并行模数转换单元的构造的一个示例的框图。
图4是示出作为本发明的摄像器件的一个示例的CMOS图像传感器的平置型(flat-type)芯片结构的概况的平面图。
图5是示出作为本发明的摄像器件的一个示例的CMOS图像传感器的堆叠型芯片结构的概况的分解透视图。
图6是示出根据参考例的比较器的电路构造的电路图。
图7是相应地说明根据参考例的比较器的操作的时序图。
图8A是与根据参考例的比较器的输出信号反转时的操作有关的说明图。
图8B是与根据现有技术的比较器的输出信号反转时的操作有关的说明图。
图9A是示出在参考例的情况下整个画面为黑色图像的情形下的摄像画面的图。
图9B是示出在图9A的情况下P相和D相的比较器的输出波形的波形图。
图10A是示出在参考例的情况下画面的在左右方向上的一半是黑色图像，而另一半是白色图像的情形下的摄像画面的图。
图10B是示出在图10A的情况下P相和D相的比较器的输出波形的波形图。
图11是示出根据实施例1的比较器的电路构造的电路图。
图12是在电容单元的作用下关于反冲(kickback)和反相信号的路径的说明图。
图13A是示出在实施例1的情况下整个画面是黑色图像的情形下的摄像画面的图。
图13B是示出在图13A的情况下P相和D相的比较器的输出波形的波形图。
图14A是示出在实施例1的情况下画面的在左右方向上的一半是黑色图像，而另一半是白色图像的情形下的摄像画面的图。
图14B是示出在图14A的情况下P相和D相的比较器的输出波形的波形图。
图15是示出根据实施例2的比较器的电路构造的电路图。
图16是示出根据实施例3的第一示例的比较器的电路构造的电路图。
图17是示出根据实施例3的第二示例的比较器的电路构造的电路图。
图18是示出根据实施例4的比较器的电路构造的电路图。
图19是示出根据实施例5的比较器的电路构造的电路图。
图20是示出根据实施例6的比较器的电路构造的电路图。
图21是根据实施例6的关于比较器的操作的(第一)说明图。
图22是根据实施例6的关于比较器的操作的(第二)说明图。
图23是相应地说明根据实施例6的比较器的操作的时序图。
图24是示出根据实施例6的比较器中的输出放大器的其他电路构造(第一电路构造)的电路图。
图25是示出根据实施例6的比较器中的输出放大器的其他电路构造(第二电路构造)的电路图。
图26是示出根据实施例6的比较器中的输出放大器的其他电路构造(第三电路构造)的电路图。
图27是示出根据实施例7的比较器的电路构造的电路图。
图28是示出根据实施例8的比较器的电路构造的电路图。
图29A是示出根据实施例8的比较器中的尾电流(tail current)相对于节点N32的电压HiZ的变化的波形图。
图29B是示出在比较器的输出反转时的操作波形的波形图。
图29C是示出尾电流相对于时间的变化的波形图。
图30是示出根据实施例9的比较器的电路构造的电路图。
图31A是示出根据实施例9的比较器中的尾电流相对于节点N22的电压HiZ的变化的波形图。
图31B是示出在比较器的输出反转时的操作波形的波形图。
图31C是示出尾电流相对于时间的变化的波形图。
图32是示出根据本发明的技术的应用例的图。
图33是示出作为本发明的电子设备的一个示例的摄像装置的构造的框图。
图34是示出车辆控制系统的示意性构造示例的框图，该车辆控制系统是根据本发明的技术适用的移动体控制系统的一个示例。
图35是示出摄像单元的安装位置的示例的图。
具体实施方式
在下文中，将使用附图来详细地说明用于实施本发明的技术的方式(以下称为“实施方式”)。本发明的技术不限于这些实施方式。在下面的说明中，相同的附图标记用于相同的元件或具有相同功能的元件，并且省略重复的说明。注意，将按照以下顺序进行说明。
1.本发明的摄像器件和电子设备的总体描述
2.本发明的摄像器件
2-1.CMOS图像传感器的示例性构造
2-2.像素的示例性构造
2-3.模数转换单元的示例性构造
2-4.芯片结构
2-4-1.平置型芯片结构(也称为平置结构)
2-4-2.堆叠型芯片结构(也称为堆叠结构)
2-5.降低摄像器件的电力消耗
2-6.根据参考例的比较器
2-6-1.根据参考例的比较器的构造
2-6-2.根据参考例的比较器的操作
2-6-3.根据参考例的比较器的作用和效果
2-6-4.根据参考例的比较器存在的问题
3.第一实施方式
3-1.实施例1(在差分放大器中设置电容单元的示例)
3-2.实施例2(电容单元的具体实例1：使用可变电容元件的示例)
3-3.实施例3(电容单元的具体实例2：包含多个电容元件和切换开关的组合的示例)
3-4.实施例4(电容单元的具体实例3：在每个切换开关的控制端子中设置电气分离电路的示例)
3-5.实施例5(实施例1的变形例：使用相反导电型晶体管的示例)
4.第二实施方式
4-1.实施例6(在输出放大器中设置电容单元的示例)
4-2.实施例7(在差分放大器和输出放大器中都设置电容单元的示例)
4-3.实施例8(实施例6的变形例：设置箝位电路的示例)
4-4.实施例9(实施例8的变形例：使用相反导电型晶体管的示例)
5.变形例
6.应用例
7.根据本发明的技术的适用例
7-1.本发明的电子设备(摄像装置的示例)
7-2.移动体的应用例
8.通过采用本发明可实现的构造
<本发明的摄像器件和电子设备的总体描述>
在根据本发明的第一方面的摄像器件和电子设备中，像素信号和预定参考信号能够通过相应的电容元件而被接收以作为差分对的第一晶体管的栅极输入。而且，预定电压可以取任意值的电压。例如，任意值的电压可以是诸如接地(GND)电平或电源电压之类的电压。
在包括上述优选构造的根据第一方面的摄像器件和电子设备中，电容单元能够采取电容值可变的构造。另外，电容单元还能够采用包含具有可变电容值的可变电容元件的构造。
可替代地，在包括上述优选构造的根据第一方面的摄像器件和电子设备中，电容单元能够包含切换开关和多个电容元件，所述切换开关基于控制信号来选择所述多个电容元件中的至少一者。所述多个电容元件能够采用包含彼此具有相同电容值的电容元件的构造，并且也能够采用包含彼此具有不同电容值的电容元件的构造。
可替代地，在包括上述优选构造的根据第一方面的摄像器件和电子设备中，电容单元能够包括分离电路，该分离电路使得用于提供控制信号的控制线与切换开关电气分离。另外，分离电路可以是反相电路或缓冲电路。
此外，在包括上述优选构造的根据第一方面的摄像器件和电子设备中，第一负载晶体管可以被构造为二极管连接。而且，第一负载晶体管和第二负载晶体管优选地形成电流镜电路。另外，差分对的第二晶体管和第二负载晶体管的公共连接节点优选地是输出节点。
此外，在包括上述优选构造的根据第一方面的摄像器件和电子设备中，比较器优选地与像素阵列部的像素列相对应地设置，并且该比较器被用在将从各像素输出的模拟像素信号转换为数字信号的模数转换器中。模数转换器可以与像素阵列部的各个像素列或多个像素列对应地设置着。
在根据第二方面的摄像器件和电子设备中，第一放大单元能够包括第二电容单元，该第二电容单元连接在差分对的第一晶体管和第一负载晶体管的公共连接节点与预定电压的节点之间。另外，该摄像器件和该电子设备还能够包括箝位电路，当第二放大单元的输出反转时，该箝位电路将第一放大单元的输出节点的电位箝位到预定电位。
<本发明的摄像器件>
首先说明本发明的技术适用的本发明的摄像器件的基本构造。在此，通过以作为采用X-Y地址方式的摄像器件的一种互补金属氧化物半导体(CMOS：complementary metal-oxide semiconductor：)图像传感器为例来进行说明。CMOS图像传感器是通过应用CMOS工艺或部分使用CMOS工艺而制造出的图像传感器。
[CMOS图像传感器的构造示例]
图1是示出作为根据本发明的摄像器件的一个示例的CMOS图像传感器的示意性基本构造的框图。
根据该示例的CMOS图像传感器1包括像素阵列部11和该像素阵列部11附近的周边电路部，在像素阵列部11中，像素2具有光电转换单元。这里，像素在行方向和列方向上呈二维布置着，即像素以矩阵状呈二维布置着。在本说明书中，行方向是指布置在像素行中的像素2的排列方向(所谓的水平方向)，而列方向是指布置在像素列中的像素2的排列方向(所谓的垂直方向)。像素2执行光电转换以产生并累积与所接收的光量相对应的光电电荷。
例如，像素阵列部11的周边电路部包括诸如行选择单元12、恒流源单元13、模数转换单元14、水平传输扫描单元15、信号处理单元16和时序控制单元17等组件。
在像素阵列部11中，针对于矩阵状像素排列中的各个像素行，在行方向上布置着像素驱动线311至31m(以下有时统称为“像素驱动线31”)。同样，针对于各个像素列，在列方向上布置着垂直信号线321至32n(以下有时统称为“垂直信号线32”)。当从像素2读出信号时，像素驱动线31传输用于驱动该像素的驱动信号。虽然在图1中仅示出了像素驱动线31是一根布线，但是像素驱动线31的数量不限于一根。像素驱动线31的一端连接到行选择单元12的与各行相关联的输出端。
在下文中，将说明像素阵列部11的周边电路部的各个电路单元，即，将会说明行选择单元12、恒流源单元13、模数转换单元14、水平传输扫描单元15、信号处理单元16和时序控制单元17。
行选择单元12包含诸如移位寄存器和地址解码器等组件，并且当对像素阵列部11的各像素2进行选择时，行选择单元12控制像素行的扫描和像素行的地址。虽然未示出行选择单元12的具体构造，但是行选择单元12通常包括两个扫描系统，即读出扫描系统和扫出扫描系统。
读出扫描系统以行为单位按顺序选择性地扫描像素阵列部11的像素2，以从像素2读出像素信号。从像素2读取的像素信号是模拟信号。扫出扫描系统对于由读出扫描系统执行读出扫描的读出行，比该读出扫描提前一个与快门速度对应的时间执行扫出扫描。
由扫出扫描系统执行的扫出扫描从读出行中的像素2的光电转换单元中扫出不必要的电荷，从而复位该光电转换单元。因此，通过扫出扫描系统扫出(复位)不必要的电荷，使得能够执行所谓的电子快门操作。在本说明书中，电子快门操作是指用于扫除光电转换单元的光电电荷并开始新的曝光(开始累积光电电荷)的操作。
恒流源单元13设置有多个电流源I，各电流源I包括例如与各个像素列的垂直信号线321至32n各者连接的MOS晶体管，并且恒流源单元13通过垂直信号线321至32n各者向由行选择单元12选择性扫描的像素行的各像素2提供偏置电流。
例如，模数转换单元14包含与像素阵列部11的像素列对应地(例如对应于各个像素列)设置的多个模数转换器的集合。模数转换单元14是列并行型模数转换单元，该列并行型模数转换单元将通过各个像素列的垂直信号线321至32n各者输出的模拟像素信号转换为N位(N-bit)数字信号。
作为列并行型模数转换单元14中的模数转换器，例如，可以使用单斜率型模数转换器，该单斜率型模数转换器是用参考信号进行比较的模数转换器的一个示例。然而，模数转换器不限于单斜率型模数转换器，还可以使用逐次逼近型模数转换器、Δ-Σ调制型(ΔΣ调制型)模数转换器等。
水平传输扫描单元15包含诸如移位寄存器和地址解码器等组件，并且当从像素阵列部11的各个像素2读取信号时，水平传输扫描单元15控制像素列的扫描和像素列的地址。在水平传输扫描单元15的控制下，由模数转换单元14转换为数字信号的像素信号以像素列为单位被读出到宽度为2N位的水平传输线18。
信号处理单元16对通过水平传输线18提供过来的数字像素信号执行预定的信号处理，并生成二维图像数据。例如，信号处理单元16校正线缺陷和点缺陷或执行信号箝位，并执行诸如并行-串行转换、压缩、编码、加法、平均和间歇采样操作等数字信号处理。信号处理单元16将所生成的图像数据作为CMOS图像传感器1的输出信号输出至下一级的装置。
时序控制单元17生成各种时序信号、时钟信号和控制信号等，并且基于这些生成的信号来控制诸如行选择单元12、恒流源单元13、模数转换单元14、水平传输扫描单元15和信号处理单元16等单元的驱动。
[像素的电路构造示例]
图2是示出像素2中的电路构造的一个示例的电路图。在一个示例中，像素2包括作为光电转换单元的光电二极管21。像素2具有除了包括光电二极管21之外还包括传输晶体管22、复位晶体管23、放大晶体管24和选择晶体管25的像素构造。
此外，在本说明书中，在一个示例中，传输晶体管22、复位晶体管23、放大晶体管24和选择晶体管25这四个晶体管采用例如N沟道MOS场效应晶体管(FET：field effecttransistor)。然而，在该示例中所示的这四个晶体管22至25的导电类型的组合仅是示例，并且不限于这样的组合。
在该像素2中，用作上述像素驱动线31的多个像素驱动线被共同地布线给同一像素行中的各个像素2。所述多个像素驱动线以像素行为单位连接到行选择单元12的与各个像素行相对应的输出端。行选择单元12将传输信号TRG、复位信号RST和选择信号SEL适当地输出到多个像素驱动线。
光电二极管21的阳极电极连接到低电位侧电源(例如，接地)。光电二极管21对接收到的光进行光电转换，使其转换为具有与光量对应的电荷量的光电电荷(在该示例中为光电子)，并且累积该光电电荷。光电二极管21的阴极电极经由传输晶体管22与放大晶体管24的栅极电极电气连接。在本说明书中，与放大晶体管24的栅极电极电气连接的区域为浮动扩散部(浮动扩散区或杂质扩散区)FD。浮动扩散部FD是将电荷转换成电压的电荷-电压转换单元。
在高电平(例如，VDD电平)处于激活状态的传输信号TRG从行选择单元12施加到传输晶体管22的栅极电极。传输晶体管22响应于传输信号TRG而进入导通状态，从而将通过光电二极管21中的光电转换获得的并累积在光电二极管21中的光电电荷传输到浮动扩散部FD。
复位晶体管23连接在高电位侧电源电压VDD的节点与浮动扩散部FD之间。在高电平处于激活状态的复位信号RST从行选择单元12提供至复位晶体管23的栅极电极。复位晶体管23响应于复位信号RST而进入导通状态，从而通过将浮动扩散部FD的电荷扫除到电压VDD的节点来复位浮动扩散部FD。
放大晶体管24的栅极电极连接至浮动扩散部FD，放大晶体管24的漏极电极连接至高电位侧电源电压VDD的节点。放大晶体管24用作把在光电二极管21处通过光电转换获得的信号读取出来的源极跟随器的输入端口。换句话说，放大晶体管24的源极电极经由选择晶体管25连接至垂直信号线32。另外，放大晶体管24和与垂直信号线32的一端连接的电流源I构成源极跟随器，该源极跟随器将浮动扩散部FD的电压转换为垂直信号线32的电位。
选择晶体管25的漏极电极连接至放大晶体管24的源极电极，选择晶体管25的源极电极连接至垂直信号线32。在高电平处于激活状态的选择信号SEL从行选择单元12施加给选择晶体管25的栅极电极。选择晶体管25响应于选择信号SEL而进入导通状态，因此像素2的状态进入选择状态，并且从放大晶体管24输出的信号被传输到垂直信号线32。
从具有以上构造的像素2中，例如，依次读取复位电平(也称为P相)和信号电平(也称为D相)。复位电平对应于当各像素2的浮动扩散部FD被复位时该浮动扩散部FD的电位。信号电平对应于通过光电二极管21的光电转换而获得的电位，或者换句话说，对应于当累积在光电二极管21中的电荷被传输到浮动扩散部FD时该浮动扩散部FD的电位。
另外，选择晶体管25可以被构造为连接于高电位侧电源电压VDD的节点与放大晶体管24的漏极电极之间的电路。另外，该示例将包括传输晶体管22、复位晶体管23、放大晶体管24和选择晶体管25(即，四个晶体管(Tr))的4-Tr构造作为像素2的像素电路的示例，但是并不限于该示例。在一个示例中，可以提供其中省略了选择晶体管25并且放大晶体管24具备选择晶体管25的功能的3-Tr构造，或者可以根据需要提供其中增加了晶体管数量的5-Tr以上的构造。
[模数转换单元的示例性构造]
接下来，将说明列并行模数转换单元14的示例性构造。图3是示出列并行模数转换单元14的构造的一个示例的框图。本发明的CMOS图像传感器1中的模数转换单元14包含与垂直信号线321至32n中的各者对应设置的多个单斜率型模数转换器的集合。这里的说明以第n列的单斜率型模数转换器140为例。
单斜率型模数转换器140具有包括比较器141、计数器电路142和锁存器电路143的电路构造。在单斜率型模数转换器140中，使用具有随着时间发生线性变化的电压值的所谓RAMP(斜坡)波形(斜率波形)参考信号。该斜坡波形参考信号由参考信号生成单元19生成。例如，能够使用数模转换(DAC：digital-to-analog conversion)电路来构造参考信号生成单元19。
比较器141接收从各像素2读出的模拟像素信号作为比较输入，接收由参考信号生成单元19生成的斜坡波形参考信号作为基准输入，并且将这两个信号进行比较。此后，例如，当参考信号大于像素信号时，比较器141的输出进入第一状态(例如，高电平)，而当参考信号小于或等于像素信号时，比较器141的输出进入第二状态(例如，低电平)。通过这种布置，比较器141将具有与像素信号的信号电平对应的脉冲宽度的脉冲信号(具体地，具有与信号电平的大小对应的脉冲宽度的脉冲信号)作为比较结果输出。
在与将参考信号提供给比较器141的开始时刻相同的时刻，从时序控制单元17向计数器电路142提供时钟信号CLK。此后，计数器电路142与时钟信号CLK同步地执行计数操作，并由此测量比较器141的输出脉冲的脉冲宽度的时间段，或者换句话说，测量从比较操作开始到比较操作结束的时间段。计数器电路142的计数结果(计数值)是使模拟像素信号数字化的数字值。
锁存器电路143保持(锁存)作为来自计数器电路142的计数结果的数字值。另外，通过获取与信号电平的像素信号对应的D相中的计数值和与复位电平的像素信号对应的P相中的计数值之间的差分，锁存器电路143执行作为噪声除去处理的一个示例的相关双采样(CDS：correlated double sampling)。此后，在水平传输扫描单元15的驱动下，锁存的数字值被输出到水平传输线18。
如上所述，在包含单斜率型模数转换器140的集合的列并行模数转换单元14中，从时间信息中获得数字值，直到由参考信号生成单元19生成的具有发生线性变化的模拟值的参考信号与从像素2输出的模拟像素信号之间的大小关系改变为止。注意，尽管以上示例示出了其中模数转换器140与像素列以一对一的关系布置着的模数转换单元14，但是也可以构造出其中以多个像素列为单位来设置模数转换器140的模数转换单元14。
[芯片结构]
具有以上构造的CMOS图像传感器1的芯片(半导体集成电路)结构的示例包括平置型芯片结构和堆叠型芯片结构。平置型芯片结构和堆叠型芯片结构的CMOS图像传感器1都能够采用背面照射式像素结构，在该背面照射式像素结构中，假设将处于为了像素2而设置有布线层的那一侧的基板表面视为正面(前表面)，从处于相对侧的背面照射的光被接收。在下文中，将说明平置型芯片结构和堆叠型芯片结构。
-平置型芯片结构
图4是示出CMOS图像传感器1的平置型芯片结构的概况的平面图。如图4所示，平置型芯片结构(也称为平置结构)是这样的结构：其中，像素阵列部11周边的电路部分与包含以行和列的矩阵状布置着的像素2的像素阵列部11形成在相同的半导体基板41上。具体地，在与像素阵列部11的半导体基板为同一个的半导体基板41上，形成了诸如行选择单元12、恒流源单元13、模数转换单元14、水平传输扫描单元15、信号处理单元16、时序控制单元17和参考信号生成单元19等单元。
-堆叠型芯片结构
图5是示出CMOS图像传感器1的堆叠型芯片结构的概况的分解透视图。如图5所示，堆叠型芯片结构(也称为堆叠结构)是这样的结构：其中，包括第一半导体基板42和第二半导体基板43的至少两个半导体基板彼此堆叠。在堆叠结构中，像素阵列部11形成在第一层的第一半导体基板42上。而且，诸如行选择单元12、恒流源单元13、模数转换单元14、水平传输扫描单元15、信号处理单元16、时序控制单元17和参考信号生成单元19等电路部分形成在第二层的第二半导体基板43上。另外，第一层的第一半导体基板42和第二层的第二半导体基板43通过诸如贯穿芯片通路(TCV：through-chip via)或Cu-Cu混合键合部(Cu-Cuhybrid bonding)等连接单元44电气连接。
通过使用具有这种堆叠结构的CMOS图像传感器1，能够使第一半导体基板42具有仅足以布置像素阵列部11的尺寸(面积)，从而减小作为第一层的第一半导体基板42的尺寸(面积)，最终减小整个芯片的尺寸。此外，适用于制造像素2的工艺也适用于作为第一层的第一半导体基板42，并且适用于制造电路部分的工艺也适用于作为第二层的第二半导体基板43，从而提供了能够在制造CMOS图像传感器1时实现工艺优化的优点。特别地，将先进的工艺应用于电路部分的制造中也成为可能。
此外，该示例示出了其中第一半导体基板42和第二半导体基板43彼此层叠布置着的两层堆叠结构，但是该堆叠结构不限于两层结构，而且可以使用具有三层或更多层的结构。此外，在堆叠结构具有三层或更多层的情况下，诸如行选择单元12、恒流源单元13、模数转换单元14、水平传输扫描单元15、信号处理单元16、时序控制单元17和参考信号生成单元19等电路部分分散地形成在第二及随后的半导体基板中。
[降低摄像器件的电力消耗]
在具有上述构造的摄像器件1中，如果为了降低电力消耗而降低电源电压VDD，那么模数转换器140中包括的比较器141的电源电压也会降低，这就导致像素信号的信号电平超过比较器141的输入动态范围。结果，可能无法确保模数转换的线性(即，数字值相对于模拟像素信号的线性)。
[根据参考例的比较器]
此时，作为参考例，将会说明利用图3中的比较器141即使降低了电源电压VDD，也能够确保模数转换的线性的比较器。图6示出了根据参考例的比较器的电路构造。
(根据参考例的比较器的构造)
根据参考例的比较器50设置有差分放大器51、第一电容元件C11、第二电容元件C12、第三电容元件C13、第一开关晶体管NT13和第二开关晶体管NT14。在此，例如，使用N沟道MOS场效应晶体管(以下称为“MOS晶体管”)作为第一开关晶体管NT13和第二开关晶体管NT14。
差分放大器51包括第一差分晶体管NT11、第二差分晶体管NT12、电流源I11、第一负载晶体管PT11和第二负载晶体管PT12。这里，使用N沟道MOS晶体管作为第一差分晶体管NT11和第二差分晶体管NT12，而使用P沟道MOS晶体管作为第一负载晶体管PT11和第二负载晶体管PT12。
在差分放大器51中，第一差分晶体管NT11的源极电极和第二差分晶体管NT12的源极电极连接在一起，以形成用于实现差分操作的差分对。电流源I11连接在第一差分晶体管NT11和第二差分晶体管NT12的源极公共连接节点与接地GND之间。第一负载晶体管PT11被构造为把栅极电极和漏极电极连接在一起而实现的二极管连接，并且其与第一差分晶体管NT11串联连接。换句话说，第一负载晶体管PT11的漏极电极和第一差分晶体管NT11的漏极电极连接在一起。
第二负载晶体管PT12与第二差分晶体管NT12串联连接。换句话说，第二负载晶体管PT12的漏极电极和第二差分晶体管NT12的漏极电极连接在一起。另外，第一负载晶体管PT11的栅极电极和第二负载晶体管PT12的栅极电极连接在一起，以形成电流镜电路。
另外，第二差分晶体管NT12与第二负载晶体管PT12之间的公共连接节点N11用作差分放大器51的输出节点，并且通过输出端子T10从输出节点N11将输出信号OUT引出。第一负载晶体管PT11的源极电极和第二负载晶体管PT12的源极电极连接到电源电压VDD的节点。
第一电容元件C11连接在像素信号VSL的输入端子T11与第一差分晶体管NT11的栅极电极之间，并且用作针对像素信号VSL的输入电容。第二电容元件C12连接在参考信号RAMP的输入端子T12与第一差分晶体管NT11的栅极电极之间，并且用作针对参考信号RAMP的输入电容。利用这种布置，像素信号VSL和参考信号RAMP的通过第一电容元件C11和第二电容元件C12而得到的合成信号被视为第一差分晶体管NT11的栅极输入。
第一开关晶体管NT13连接在第一差分晶体管NT11的栅极电极与漏极电极之间，并且通过从图1所示的时序控制单元17经由输入端子T13输入的驱动信号AZ来控制第一开关晶体管NT13的接通(导通)和关断(非导通)。第二开关晶体管NT14连接在第二差分晶体管NT12的栅极电极与漏极电极之间，并且通过从时序控制单元17经由输入端子T13输入的驱动信号AZ来控制第二开关晶体管NT14的接通/关断。
第三电容元件C13连接在第二差分晶体管NT12的栅极电极和具有预定电压REF的端子T14之间。通过这种布置，第二差分晶体管NT12将通过端子T14提供过来的预定电压REF(例如，GND电平)视为栅极输入。
注意，在下文中，将第一电容元件C11、第二电容元件C12、第一差分晶体管NT11的栅极电极以及第一开关晶体管NT13的公共连接节点作为节点N12，并且将节点N12的电压设为HiZ。此外，在下文中，将第二差分晶体管NT12的栅极电极、第三电容元件C13以及第二开关晶体管NT14的公共连接节点作为节点N13，并且将节点N13的电压设为VSH。
(根据参考例的比较器的操作)
接下来，将参考图7中的时序图来说明根据参考例的比较器50的操作。图7中的时序图示出了驱动信号AZ、参考信号RAMP、像素信号VSL、节点N12的电压HiZ、节点N13的电压VSH、以及输出信号OUT之间的时序关系。
在时间t1处，驱动信号AZ从低电平变为高电平。之后，因为第一开关晶体管NT13和第二开关晶体管NT14接通，所以第一差分晶体管NT11的漏极电极和栅极电极连接起来，并且第二差分晶体管NT12的漏极电极和栅极电极也连接起来。另外，参考信号RAMP被设定为预定的复位电平。此外，待读取的像素2的浮动扩散部FD(参见图2)被复位，并且像素信号VSL被设定为复位电平。
根据以上内容，开始自动调零操作，该自动调零操作是差分放大器51的初始化操作。即，第一差分晶体管NT11的漏极电极和栅极电极以及第二差分晶体管NT12的漏极电极和栅极电极收敛于相同的预定电压(以下称为“基准电压”)。通过这种布置，将节点N12的电压HiZ和节点N13的电压VSH设定为基准电压。
接下来，在时间t2处，驱动信号AZ从高电平变为低电平。因此，第一开关晶体管NT13和第二开关晶体管NT14关断，并且差分放大器51的自动调零操作结束。像素信号VSL和参考信号RAMP不改变，因此节点N12的电压HiZ保持在基准电压。而且，节点N13的电压VSH通过累积在第三电容元件C13中的电荷而保持在基准电压。
之后，在时间t3处，参考信号RAMP的电压从复位电平降低一个预定值。通过这种布置，节点N12的电压HiZ降低并且下降到节点N13的电压(基准电压)VSH之下，从而导致差分放大器51的输出信号OUT变为低电平。
接下来，在时间t4处，参考信号RAMP开始线性地增加，并且相应地，节点N12的电压HiZ也线性地增加。而且，计数器电路142(参见图3)开始计数操作。此后，当节点N12的电压HiZ高于节点N13的电压(基准电压)VSH时，差分放大器51的输出信号OUT反转并变为高电平。另外，当输出信号OUT反转为高电平时的计数器电路142的计数值作为P相(复位电平)中的像素信号VSL的值被保持在锁存器电路143(参见图3)中。
接下来，在时间t5处，参考信号RAMP的电压被设定为复位电压。此外，通过使像素2的传输晶体管22接通，在曝光期间中累积在光电二极管21中的电荷被传输到浮动扩散部FD，并且像素信号VSL被设定为信号电平。通过这种布置，节点N12的电压HiZ降低一个与信号电平相对应的值，下降到节点N13的电压(基准电压)VSH之下，并且差分放大器51的输出信号OUT反转为低电平。
接下来，在时间t6处，类似于在时间t3处，参考信号RAMP的电压从复位电平降低一个预定值。因此，节点N12的电压HiZ进一步下降。
接下来，在时间t7处，类似于在时间t4处，参考信号RAMP开始线性地增加。相应地，节点N12的电压HiZ也线性地增加。而且，计数器电路142开始计数操作。
此后，当节点N12的电压HiZ超过节点N13的电压(基准电压)VSH时，差分放大器51的输出信号OUT反转并变为高电平。另外，当输出信号OUT反转为高电平时的计数器电路142的计数值作为D相(信号电平)中的像素信号VSL的值被保持在锁存器电路143中。而且，锁存器电路143通过获取D相像素信号VSL和在时间t4与时间t5之间读取的P相像素信号VSL的差分，来执行作为噪声除去处理的CDS。通过这种布置，执行模拟像素信号VSL的模数转换。
之后，在时间t8以后，重复与时间t1到时间t7相同的操作。
(根据参考例的比较器的作用和效果)
如上所述，在根据参考例的比较器50中，像素信号VSL和参考信号RAMP的通过输入电容(C11、C12)而得到的合成(相加)信号(节点N12的电压HiZ)被视为第一差分晶体管NT11的栅极输入。同样，通过输入电容(C13)输入的预定电压REF(节点N13的电压)VSH被视为第二差分晶体管NT12的栅极输入。此外，在差分放大器51中，将节点N12的电压HiZ与节点N13的电压(基准电压)VSH的比较结果作为差分放大器51的输出信号OUT输出。此时，如图8A所示，当输出信号OUT反转时，差分放大器51的输入电压(节点N12的电压HiZ和节点N13的电压VSH这两个电压)保持恒定而不变。
顺便提及，图8B示出了在与专利文献1中描述的现有技术类似的比较器的情况下的输出信号OUT的波形，在该比较器中，具有线性地减小的斜坡波形的参考信号RAMP通过输入电容(C11)用作第一差分晶体管NT11的栅极输入，而模拟像素信号VSL通过输入电容(C13)用作第二差分晶体管NT12的栅极输入。当输出信号OUT反转时的差分放大器51的输入电压(参考信号RAMP的电压和像素信号VSL的电压)根据像素信号VSL的电压而变化。因此，例如，如果由于CMOS图像传感器1的电源电压降低而使得用于驱动比较器的电源电压VDD下降，那么当输出信号OUT反转时的差分放大器51的输入电压会超过比较器的输入动态范围，因此可能无法确保模数转换的线性。
同样，在根据参考例的比较器50中，参考信号RAMP线性地变化的方向与专利文献1中描述的现有技术的情况相反，并且参考信号RAMP在像素信号VSL的相反方向上线性地变化。这里，在像素信号VSL的相反方向上变化意味着：在像素信号VSL随着信号成分的变大而变化的方向的相反方向上变化。例如，在该示例中，像素信号VSL随着信号电平的变大在负方向上变化，但是参考信号RAMP在相反的正方向上变化。因此，反转期间的电压是恒定的。另一方面，节点N12的电压HiZ(差分放大器51的输入电压)是在初始化(AZ)期间偏置的电压。
以这种方式，根据参考例的比较器50，当输出信号OUT反转时的差分放大器51的输入电压是恒定的，并且在反转期间也不再依赖于像素信号VSL的振幅，因此，能够让差分放大器51的输入动态范围变窄。因此，由于与根据上述现有技术的比较器相比，能够进一步降低用于驱动根据参考例的比较器50的电源电压VDD，因此，能够降低模数转换单元14的电力消耗，还能够获得CMOS图像传感器1的低电力消耗。
(根据参考例的比较器存在的问题)
在根据参考例的比较器50中，预定电压REF通过输入端子T14输入到第二差分晶体管NT12的栅极电极，但是输入端子T14的连接目的地(例如，GND或电源电压VDD)是像素列之间的公共干线。因此，当比较器50的输出信号OUT反转时的反冲(kickback)通过第二差分晶体管NT12或第二开关晶体管NT14的寄生电容而成为预定电压REF的波动，该波动传播至其他像素列的比较器50。另外，由于所拍摄图像的暗部分和亮部分中反冲量的差异，因此会在图像波形中产生一种称为条纹(streaking)的噪声。在此，反冲是指电位随着电荷的注入或电荷的汲出而发生变化(波动)的现象。而且，条纹是指在黑区图像的一部分中存在有白色区域的图像中有白色或黑色尾巴在左右方向上扫过的现象。
在下文中，将通过引用具体示例来说明由反冲引起的条纹。图9A示出了在图像的整个画面是黑区的情形下的摄像画面，而图9B示出了在图9A的情况下P相和D相的比较器的输出波形。在图像的整个画面是黑区的情况下，由于在P相和D相中都是针对所有像素列同时进行比较器50的反转，并且P相和D相的反冲量相同，因此抑制了条纹的发生。作为反冲路径的示例，在图9A中，箭头用来示出反冲通过第二开关晶体管NT14的寄生电容传播到其他像素列的比较器50的样子。
图10A示出了在画面的在左右方向上的一半是黑色图像而另一半是白色图像的情形下的摄像画面，图10B示出了在图10A的情况下P相和D相的比较器的输出波形。在画面的在左右方向上的一半是黑色图像而另一半是白色图像的情况下，在P相中，针对所有像素列同时进行比较器50的反转，但是在D相中，因为与白色图像对应的一半中的比较器50的反转被延迟，所以D相和P相的反冲量发生改变，因此出现条纹。作为反冲路径的示例，在图10A中，箭头用来示出反冲通过第二开关晶体管NT14的寄生电容传播到其他像素列的比较器50的样子。
<第一实施方式>
在本发明的第一实施方式中，减小反冲量本身以抑制条纹的发生。具体地，在本发明的第一实施方式中，通过将反冲的反相信号插入到预定电压REF中，抑制了由于反冲引起的预定电压REF的波动，并且抑制了由于反冲引起的条纹的发生。根据本发明的第一实施方式，能够减少模数转换单元14的电力消耗，并且能够实现CMOS图像传感器1的低电力消耗。另外，根据第一实施方式，由于能够抑制由于反冲引起的条纹的发生，因此可以获得高质量的所拍摄图像。
在下文中，将说明用于减小反冲量本身并抑制条纹发生的第一实施方式的具体实施例。
[实施例1]
实施例1是根据本发明的第一实施方式的比较器的基本示例性构造。图11示出了根据实施例1的比较器的电路构造。
根据实施例1的比较器50A设置有差分放大器51、第一电容元件C21、第二电容元件C22、第三电容元件C23、第一开关晶体管PT23和第二开关晶体管PT24以及电容单元52。第一开关晶体管PT23和第二开关晶体管PT24是开关元件的示例。在此，例如，使用P沟道MOS晶体管作为第一开关晶体管PT23和第二开关晶体管PT24，但是也可以使用N沟道MOS晶体管。
差分放大器51包括第一差分晶体管PT21、第二差分晶体管PT22、电流源I21、第一负载晶体管NT21和第二负载晶体管NT22。这里，使用P沟道MOS晶体管作为第一差分晶体管PT21和第二差分晶体管PT22，而使用N沟道MOS晶体管作为第一负载晶体管NT21和第二负载晶体管NT22。然而，这些差分晶体管和负载晶体管也可以构造成相反的沟道(相反的导电类型)。
在差分放大器51中，第一差分晶体管PT21和第二差分晶体管PT22的源极电极连接在一起以形成用于实现差分操作的差分对。电流源I21连接在第一差分晶体管PT21和第二差分晶体管PT22的源极公共连接节点与电源电压VDD的节点之间。第一负载晶体管NT21被构造为通过把栅极电极和漏极电极连接在一起而得到的二极管连接，并且其与第一差分晶体管PT21串联连接。换句话说，第一负载晶体管NT21的漏极电极和第一差分晶体管PT21的漏极电极连接在一起。
第二负载晶体管NT22与第二差分晶体管PT22串联连接。换句话说，第二负载晶体管NT22的漏极电极和第二差分晶体管PT22的漏极电极连接在一起。另外，第一负载晶体管NT21的栅极电极和第二负载晶体管NT22的栅极电极连接在一起以形成电流镜电路。
同样，第二差分晶体管PT22和第二负载晶体管NT22之间的公共连接节点N21用作差分放大器51的输出节点，并且通过输出端子T20从输出节点N21将输出信号OUT引出。第一负载晶体管NT21的源极电极和第二负载晶体管NT22的源极电极连接到作为低电位侧电源的接地GND。
第一电容元件C21连接在像素信号VSL的输入端子T21与第一差分晶体管PT21的栅极电极之间，并且用作针对像素信号VSL的输入电容。第二电容元件C22连接在参考信号RAMP的输入端子T22与第一差分晶体管PT21的栅极电极之间，并且用作针对参考信号RAMP的输入电容。通过这种布置，像素信号VSL和参考信号RAMP的通过第一电容元件C21和第二电容元件C22而得到的合成(相加)信号被视为第一差分晶体管PT21的栅极输入。
第一开关晶体管PT23连接在第一差分晶体管PT21的栅极电极和漏极电极之间，并且通过从图1所示的时序控制单元17经由输入端子T23输入的驱动信号AZ来控制第一开关晶体管PT23的接通和关断。驱动信号AZ是用于使差分放大器51初始化的信号。第二开关晶体管PT24连接在第二差分晶体管PT22的栅极电极和漏极电极之间，并通过从时序控制单元17经由输入端子T23输入的驱动信号AZ来控制第二开关晶体管PT24的接通/关断。
第三电容元件C23连接在第二差分晶体管PT22的栅极电极与具有预定电压REF的输入端子T24之间。通过这种布置，第二差分晶体管PT22将通过输入端子T24提供过来的预定电压REF作为经由第三电容元件C23的栅极输入。预定电压REF是诸如电源电压VDD或GND(接地)电平等任意电平的固定电压。在此，预定电压REF被设定为GND电平。
电容单元52连接在作为差分对的一个晶体管的第一差分晶体管PT21和第一负载晶体管NT21的公共连接节点N24与被提供有预定电压REF的端子T25之间。电容单元52可以具有可变的电容值。电容单元52起到如下的作用：把当比较器50A的输出信号OUT反转时的反冲的反相信号通过端子T25插入到预定电压REF的节点。通过电容单元52的作用，能够抑制由于反冲引起的预定电压REF的波动，因此，能够抑制由于反冲引起的条纹的发生。
在具有以上构造的根据实施例1的比较器50A中，与参考例的情况相比，第一差分晶体管PT21、第二差分晶体管PT22、第一负载晶体管NT21和第二负载晶体管NT22具有相反的导电类型，但是基本电路操作与参考例的情况基本相同。相应地，还能够获得与参考例的情况相似的作用和效果。即，当输出信号OUT反转时的差分放大器51的输入电压是恒定的，并且在反转期间也不再依赖于像素信号VSL的振幅，因此，能够使得差分放大器51的输入动态范围变窄。于是，因为可以降低电源电压VDD，所以能够降低模数转换单元14的电力消耗，从而能够实现CMOS图像传感器1的低电力消耗。
除了具有上述作用和效果之外，根据实施例1的比较器50A，如图12中的箭头所示，电容单元52所起的作用是：把当比较器50A的输出信号OUT反转时的反冲的反相信号插入到预定电压REF中，因此能够抑制由于反冲引起的预定电压REF的波动。因此，能够抑制由于当比较器50A的输出信号OUT反转时的反冲而引起的条纹的产生。另外，因为电容单元52的电容值是可变的，因此可以设定用于抑制条纹产生的最佳电容值。
将通过把图像的整个画面是黑区的情况以及画面的在左右方向上的一半是黑色图像而另一半是白色图像的情况作为示例，来具体说明由于当比较器50A的输出信号OUT反转时的反冲引起的条纹。
图13A是在图像的整个画面是黑区的情形下的摄像画面，而图13B是在图13A的情形下的P相和D相的比较器的输出波形。在图像的整个画面是黑区的情况下，因为P相和D相中都是针对所有像素列同时进行比较器50的反转，并且P相和D相的反冲量相同，因此抑制了条纹产生。在图13A中，箭头用来示出反冲和该反冲的反相信号通过第二差分晶体管PT22或第二开关晶体管PT24的寄生电容传播到其他像素列的比较器50的样子。
图14A示出了在画面的在左右方向上的一半是黑色图像而另一半是白色图像的情形下的摄像画面，而图14B示出了在图14A的情形下的P相和D相的比较器的输出波形。在画面的在左右方向上的一半是黑色图像而另一半是白色图像的情况下，在P相中，针对所有像素列同时进行比较器50的反转，但是在D相中，与白色图像相对应的一半中的比较器50A的反转被延迟。然而，通过电容单元52的作用将反冲的反相信号插入到预定电压REF中，反冲量本身被降低，因此，抑制了D相和P相之间的条纹产生。在图14A中，箭头用来示出反冲和该反冲的反相信号通过第二差分晶体管PT22或第二开关晶体管PT24的寄生电容传播到其他像素列的比较器50的样子。
[实施例2]
实施例2是电容单元52的具体实例1，并且是使用可变电容元件作为电容单元52的示例。图15示出了根据实施例2的比较器的电路构造。
如图15所示，在根据实施例2的比较器50B中，使用可变电容元件521作为电容单元52。可变电容元件521的示例包括：电容值根据电压变化的可变电容二极管(也称为变容二极管(varicap)、或变容抗器(varactor)等)；以及使用压电材料进行操作的射频(RF)微机电系统(MEMS)可变电容元件。然而，可变电容元件521不限于以上给出的示例，并且能够是电容值可变的任何构造。
在使用可变电容元件作为电容单元52的根据实施例2的比较器50B的情况下，也能够获得与根据实施例1的比较器50A类似的作用和效果。另外，通过使电容单元52包含可变电容元件521，能够通过可变电容元件521来设定用于抑制条纹产生的最佳电容值。
[实施例3]
实施例3是电容单元52的具体实例2，并且是电容单元52包含多个电容元件和切换开关的组合的示例。在根据实施例3的比较器50C的情况下，也能够获得与根据实施例1的比较器50A类似的作用和效果。
多个电容元件可以采用包含具有相同电容值的电容元件的构造，并且还可以采用包含具有不同电容值的电容元件的构造。在下文中，将多个电容元件包含具有相同电容值的电容元件的情况作为第一示例进行说明，而将多个电容元件包括具有不同电容值的电容元件的情况作为第二示例进行说明。
(第一示例)
图16是示出根据实施例3的第一示例的比较器的电路构造的电路图。如图16所示，电容单元52包括：包含多个电容元件的电容元件组522；以及用于选择多个电容元件中的至少一者的切换开关组523。电容元件组522包含彼此具有相同电容值C的多个电容元件。例如，切换开关组523的切换开关(开关元件)是N沟道MOS晶体管。然而，切换开关不限于N沟道MOS晶体管，并且也可以使用P沟道MOS晶体管或其中通过把N沟道MOS晶体管和P沟道MOS晶体管并联连接而获得的CMOS晶体管。
在具有以上构造的电容单元52中，切换开关组523的各个切换开关基于多位(multi-bit)控制信号来选择具有相同电容值C的多个电容元件中的至少一者(或者换句话说，具有相同电容值C的多个电容元件中的一者或多者)，从而可以将电容单元52的电容值设定为任意值。此外，在多位控制信号的控制下，能够设置用于抑制条纹产生的最佳电容值。
(第二示例)
图17是示出根据实施例3的第二示例的比较器的电路构造的电路图。在如第一示例的情况那样的包括电容元件组522和切换开关组523的电容单元52中，电容元件组522包含具有彼此不同的电容值的多个电容元件。在此，以将多个电容元件的电容值设为以2为基数的二进制值(C、...、C2-1、Cn-1、Cn)的情况为例进行说明，但这些电容值可以被设为任意值。
切换开关组523的切换开关与第一示例的情况相似。即，例如，切换开关组523的切换开关是N沟道MOS晶体管。然而，切换开关不限于N沟道MOS晶体管，并且也可以使用P沟道MOS晶体管或通过把N沟道MOS晶体管和P沟道MOS晶体管并联连接而获得的CMOS晶体管。
与根据第一示例的电容单元52的情况一样，在具有以上构造的根据第二示例的电容单元52中，能够通过基于多位控制信号选择具有不同电容值的多个电容元件中的至少一者来将电容单元52的电容值设定为任意值。此外，在多位控制信号的控制下，能够设置用于抑制条纹产生的最佳电容值。
[实施例4]
实施例4是电容单元52的具体实例3，并且是在每个切换开关的控制端子中设置有电气分离电路的示例。实施例4能够应用于根据实施例3的第一示例的电容单元52，并且还能够应用于根据实施例3的第二示例的电容单元52。
在根据实施例3的第一示例的电容单元52和根据实施例3的第二示例的电容单元52中，用于传输控制切换开关组523的各个切换开关的控制信号的控制线(未示出)是由所有像素列共用的控制线。因此，有人担心，可能由于当具有二极管连接构造的第一负载晶体管N21侧的节点N24的电位反转时的反冲而产生条纹。
因此，实施例4采用这样的构造：其中，在切换开关组523的各个切换开关的控制端子中设置有分离电路，该分离电路使得用于提供控制信号的控制线与该切换开关电气分离。图18示出了根据实施例4的比较器的电路构造。这里，示出了将实施例4应用于根据实施例3的第一示例的电容单元52的情况，但是这也同样适用于根据实施例3的第二示例的电容单元52的情况。
如图18所示，根据实施例4的电容单元52采用如下构造：其中，在切换开关组523的各切换开关的控制端子(栅极电极)中，设置例如反相电路524作为电气分离电路。利用这种布置，能够把用于提供控制信号的控制线跟切换开关组523中的各个切换开关电气分离。结果，能够阻止当第一负载晶体管NT21侧的节点N24的电位反转时的反冲传播到其他像素列的比较器50，因此能够抑制由于反冲引起的条纹的产生。
注意，尽管该示例示出了设置有反相电路524作为电气分离电路的情况，但是电气分离电路不限于反相电路524，并且即使使用例如缓冲电路代替反相电路524，也能够获得类似的作用和效果。
[实施例5]
实施例5是实施例1的变形例，并且是使用与实施例1相反的导电类型的晶体管的示例。换句话说，在实施例1中，差分放大器51采用P沟道输入，而在实施例5中差分放大器51采用N沟道输入。图19示出了根据实施例5的比较器的电路构造。
根据实施例5的比较器50D设置有差分放大器51、第一电容元件C31、第二电容元件C32、第三电容元件C33、第一开关晶体管NT33、第二开关晶体管NT34和电容单元52。第一开关晶体管NT33和第二开关晶体管NT34是N沟道MOS晶体管，但是也可以被构造为P沟道MOS晶体管。
差分放大器51包括第一差分晶体管NT31、第二差分晶体管NT32、电流源I31、第一负载晶体管PT31和第二负载晶体管PT32。第一差分晶体管NT31和第二差分晶体管NT32包括N沟道MOS晶体管，并且第一负载晶体管PT31和第二负载晶体管PT32包括P沟道MOS晶体管。
在差分放大器51中，第一差分晶体管NT31和第二差分晶体管NT32形成差分对。电流源I31连接在第一差分晶体管NT31和第二差分晶体管NT32的源极公共连接节点与接地GND之间。第一负载晶体管PT31被构造为二极管连接，并且与第一差分晶体管NT31串联连接。
第二负载晶体管PT32与第二差分晶体管NT32串联连接。另外，第一负载晶体管PT31的栅极电极和第二负载晶体管PT32的栅极电极连接在一起以形成电流镜电路。
同样，第二差分晶体管NT32和第二负载晶体管PT32之间的公共连接节点N31用作差分放大器51的输出节点，并且从输出节点N31通过输出端子T30将输出信号OUT引出。第一负载晶体管PT31的源极电极和第二负载晶体管PT32的源极电极连接到电源电压VDD的节点。
第一电容元件C31连接在像素信号VSL的输入端子T31与第一差分晶体管NT31的栅极电极之间，并且用作针对像素信号VSL的输入电容。第二电容元件C32连接在参考信号RAMP的输入端子T32与第一差分晶体管NT31的栅极电极之间，并且用作针对参考信号RAMP的输入电容。通过这种布置，像素信号VSL和参考信号RAMP的通过第一电容元件C31和第二电容元件C32的合成信号被视为第一差分晶体管NT31的栅极输入。
第一开关晶体管NT33连接在第一差分晶体管NT31的栅极电极和漏极电极之间，并且通过从图1所示的时序控制单元17经由输入端子T33输入的驱动信号AZ来控制第一开关晶体管NT33的接通和关断。第二开关晶体管NT34连接在第二差分晶体管NT32的栅极电极和漏极电极之间，并且通过从时序控制单元17经由输入端子T33输入的驱动信号AZ来控制第二开关晶体管NT34的接通/关断。
第三电容元件C33连接在第二差分晶体管NT32的栅极电极与具有预定电压REF的输入端子T34之间。通过这种布置，第二差分晶体管NT32将通过输入端子T34提供过来的预定电压REF(例如，GND电平)作为通过第三电容元件C33的栅极输入。
电容单元52连接在第一差分晶体管PT31和第一负载晶体管NT31的公共连接节点N34与被提供有预定电压REF的端子T35之间。电容单元52起到如下作用：其把当比较器50D的输出信号OUT反转时的反冲的反相信号通过端子T35插入到预定电压REF的节点。通过电容单元52的作用，能够抑制由于反冲引起的预定电压REF的波动，因此，能够抑制由于反冲引起的条纹的产生。
在具有以上构造的根据实施例5的比较器50D中，第一差分晶体管NT31、第二差分晶体管NT32、第一负载晶体管PT31、第二负载晶体管PT32、第一开关晶体管NT33和第二开关晶体管NT34具有与实施例1的情况相反的导电类型。
另外，在根据实施例5的比较器50D的情况下，也能够获得与根据实施例1的比较器50A的情况相似的作用和效果。即，电容单元52的作用使得把当比较器50D的输出信号OUT反转时的反冲的反相信号插入到预定电压REF中，因此能够抑制由于反冲引起的预定电压REF的波动。因此，能够抑制由于比较器50D的输出信号OUT反转时的反冲引起的条纹的产生。
<第二实施方式>
本发明的第二实施方式以包括级联连接的第一放大单元和第二放大单元的比较器为前提，并且被构造为在该比较器中减少反冲量本身并抑制条纹产生。前级的第一放大单元包含差分放大器，而后级的第二放大单元包含级联连接到该差分放大器的输出放大器。换句话说，根据第二实施方式的比较器包括级联连接的差分放大器和输出放大器。该差分放大器对应于根据第一实施方式的比较器中的差分放大器51。
在第一实施方式中，通过在前级差分放大器51中将反冲的反相信号插入预定电压REF中，抑制了由于反冲引起的预定电压REF的波动，因此抑制了由于反冲引起的条纹的产生。相比之下，在第二实施方式中，通过在后级输出放大器中将反冲的反相信号插入预定电压REF中，抑制了由于反冲引起的预定电压REF的波动，从而抑制了由于反冲引起的条纹的产生。
根据本发明的第二实施方式，与第一实施方式的情况一样，能够减少模数转换单元14的电力消耗，因此能够实现CMOS图像传感器1的低电力消耗。另外，由于能够抑制由于反冲引起的条纹产生，因此能够获得高质量的所拍摄图像。
在下文中，将说明用于减少反冲量本身并抑制条纹产生的第二实施方式的具体实施例。
[实施例6]
实施例6是根据本发明的第二实施方式的比较器的基本示例性构造。图20示出了根据实施例6的比较器的电路构造。
根据实施例6的比较器50E包括前级电路部分和后级电路部分，前级电路部分包括作为第一放大单元的差分放大器51，后级电路部分包括作为第二放大单元的输出放大器53。
前级电路部分包括差分放大器51，该差分放大器51包括第一差分晶体管NT31、第二差分晶体管NT32、电流源I31、第一负载晶体管PT31和第二负载晶体管PT32。前级电路部分除了包括差分放大器51之外，还包括第一电容元件C31、第二电容元件C32、第一开关晶体管NT33和第二开关晶体管NT34。
前级电路部分具有与根据实施例5的比较器50D的电路在部分上相同的电路构造。换句话说，差分放大器51具有如下的N沟道输入的电路构造：其中，第一差分晶体管NT31和第二差分晶体管NT32是N沟道MOS晶体管。然而，该前级电路部分与根据实施例5的比较器50D的电路构造的不同之处在于，在差分放大器51中未设置电容单元52。
在具有以上构造的前级电路部分中，经由输入端子T31输入的像素信号VSL和经由输入端子T32输入的参考信号RAMP通过第一电容元件C31和第二电容元件C32，并且被合成成为第一差分晶体管NT31的栅极输入。通过经由输入端子T33输入的驱动信号AZ1来控制第一开关晶体管NT33和第二开关晶体管NT34的接通/关断。
后级电路部分包含电容元件C30和用作第二放大单元的输出放大器53。电容元件C30连接在高电位侧电源电压VDD的节点与差分放大器51的输出节点(第二差分晶体管NT32与第二负载晶体管PT32之间的公共连接节点)N31之间。通过对差分放大器51的输出信号OUT’进行带域限制，电容元件C30除去包含在输出信号OUT’中的噪声(即，除去高频成分)。
输出放大器53具有如下的采样保持电路构造：其包括P沟道MOS晶体管PT41、N沟道MOS晶体管NT41、电容元件C41和N沟道开关晶体管NT42。
在输出放大器53中，P沟道MOS晶体管PT41的栅极电极连接至差分放大器51的输出节点N31，而P沟道MOS晶体管PT41的源极电极连接至高电位侧电源电压VDD的节点。N沟道MOS晶体管NT41的漏极电极连接到P沟道MOS晶体管PT41的漏极电极，而N沟道MOS晶体管NT41的源极电极连接到作为低电位侧电源的接地GND。
电容元件C41连接在N沟道MOS晶体管NT41的栅极电极与接地GND之间。N沟道开关晶体管NT42连接在N沟道MOS晶体管NT41的栅极电极和漏极电极之间，并且通过经由输入端子T36输入的驱动信号AZ2来控制N沟道开关晶体管NT42的接通/关断。
在具有以上构造的输出放大器53中，P沟道MOS晶体管PT41的漏极电极和N沟道MOS晶体管NT41的漏极电极的公共连接节点N41用作输出放大器53的输出节点，并且通过输出端子T30从输出节点N41将输出放大器53的输出信号引出，或者换句话说，通过输出端子T30从输出节点N41将比较器50E的输出信号OUT引出。
输出放大器53除了具有上述构造之外，还具有电容单元54。电容单元54连接在输出放大器53的输出节点N41与被提供有预定电压REF的端子T37之间。电容单元54起到如下作用：其把当比较器50E的输出信号OUT反转时的反冲的反相信号通过端子T37插入到预定电压REF的节点中。稍后将详细说明与输出放大器53的输出节点N41连接的电容单元54的作用和效果。
(根据实施例6的比较器的操作)
接下来，将参考图21和图22的操作说明图以及图23中的时序图来说明根据实施例6的比较器50E的操作。
在图21和图22的操作说明图中，开关符号用来清楚地示出差分放大器51的第一开关晶体管NT33和第二开关晶体管NT34以及输出放大器53的开关晶体管NT42的操作状态。图23中的时序图示出了驱动信号AZ1、驱动信号AZ2、参考信号RAMP、像素信号VSL、节点N32的电压HiZ、节点N33的电压VSH、输出放大器53的输出信号OUT’和比较器50E的输出信号OUT之间的时序关系。
在时间t21，驱动信号AZ1从低电平变为高电平。此后，由于第一开关晶体管NT33和第二开关晶体管NT34变为接通(闭合)状态，因此第一差分晶体管NT31的漏极电极与栅极电极连接，并且第二差分晶体管NT32的漏极电极与栅极电极连接(参见图21)。另外，参考信号RAMP被设定为预定的复位电平。此外，待读取的像素2的浮动扩散部FD(参见图2)被复位，并且像素信号VSL被设定为复位电平。
根据以上所述，开始差分放大器51的自动调零操作。即，第一差分晶体管NT31的漏极电极和栅极电极以及第二差分晶体管NT32的漏极电极和栅极电极收敛为相同的预定电压(基准电压)。通过该自动调零操作，节点N32的电压HiZ和节点N33的电压VSH被设定为基准电压。
另外，在时间t21，驱动信号AZ2从低电平变为高电平。作为响应，在输出放大器53中，开关晶体管NT42变为接通(闭合)状态，从而使N沟道MOS晶体管NT41的漏极电极和栅极电极之间的连接短路(参见图21)。通过这种布置，开始输出放大器53的自动调零操作。另外，通过自动调零操作，电容元件C41的电压变得等于N沟道MOS晶体管NT41的漏极电压，并且电荷被累积在电容元件C41中。
接下来，在时间t22，驱动信号AZ2从高电平变为低电平。作为响应，在输出放大器53中，开关晶体管NT42变为关断(打开)状态，并且输出放大器53的自动调零操作结束(参见图22)。注意，即使在开关晶体管NT42变为关断状态之后，电容元件C41的电压也被保持着，并被施加到N沟道MOS晶体管NT41的栅极电极。通过这种布置，N沟道MOS晶体管NT41起到用于提供与开关晶体管NT42处于接通状态时基本相同的电流的电流源的作用。
接下来，在时间t23，驱动信号AZ1从高电平变为低电平。因此，第一开关晶体管NT33和第二开关晶体管NT34变为关断(打开)状态，并且差分放大器51的自动调零操作结束(参见图22)。像素信号VSL和参考信号RAMP不改变，因此节点N32的电压HiZ保持在基准电压。而且，通过累积在第三电容元件C33中的电荷，节点N33的电压VSH保持在基准电压。
之后，在时间t24，参考信号RAMP的电压从复位电平降低一个预定值。通过这种布置，节点N32的电压HiZ下降并且降低到节点N33的电压(基准电压)VSH之下，从而致使差分放大器51的输出信号OUT’变为低电平。
另外，当差分放大器51的输出信号OUT’变为低电平时，输出放大器53的P沟道MOS晶体管PT41进入导通状态，并且输出放大器53的输出信号(即，比较器50E的输出信号OUT)变为高电平。换句话说，输出放大器53对差分放大器51的输出信号OUT’的电平进行反转、放大和输出。
接下来，在时间t25，参考信号RAMP开始线性地增加，并且相应地，节点N32的电压HiZ也线性地增加。另外，计数器电路142(参见图3)开始计数操作。此后，当节点N32的电压HiZ高于节点N33的电压(基准电压)VSH时，差分放大器51的输出信号OUT’反转，并变为高电平。另外，当输出信号OUT’反转为高电平时，计数器电路142的计数值作为P相(复位电平)中的像素信号VSL的值被保持在锁存器电路143(参见图3)中。
接下来，在时间t26，参考信号RAMP的电压被设定为复位电压。此外，通过将像素2的传输晶体管22接通，在曝光期间累积到光电二极管21中的电荷被传输到浮动扩散部FD，并且像素信号VSL被设定为信号电平。通过这种布置，节点N32的电压HiZ下降了与信号电平相对应的值，并降低到节点N33的电压(基准电压)VSH之下，并且差分放大器51的输出信号OUT’反转为低电平。
接下来，在时间t27，类似于时间t24，参考信号RAMP的电压从复位电平降低一个预定值。因此，节点N32的电压HiZ进一步下降。
接下来，在时间t28，类似于时间t25，参考信号RAMP开始线性地增加。相应地，节点N32的电压HiZ也线性地增加。而且，计数器电路142开始计数操作。
此后，当节点N32的电压HiZ高于节点N33的电压(基准电压)VSH时，差分放大器51的输出信号OUT’反转为高电平。另外，当差分放大器51的输出信号OUT’变为高电平时，输出放大器53的P沟道MOS晶体管PT41变为关断状态，并且比较器50E的输出信号OUT变为低电平。
另外，当输出信号OUT’反转为高电平时，计数器电路142的计数值作为D相(信号电平)中的像素信号VSL的值被保持在锁存器电路143中。另外，锁存器电路143通过获取D相像素信号VSL和在时间t25与时间t26之间读取的P相像素信号VSL的差分，来执行作为噪声除去处理的CDS。通过这种布置，执行模拟像素信号VSL的模数转换。
之后，在时间t29至时间t37，重复与时间t21至时间t29的操作相同的操作。
在根据把差分放大器51和输出放大器53级联连接着的实施例6的比较器50E中，如上面的操作说明所示，输出放大器53对差分放大器51的输出信号OUT’的电平进行反转、放大和输出。因此，节点N34的电位和节点N41的电位具有相同的极性。此外，假设A是节点N34的电位，B是节点N31的电位，C是节点N41的电位，则这些电位A、B和C的振幅的相对大小关系为A<B<C。
以这种方式，节点N34的电位A的振幅小于节点N31的电位B的振幅。因此，如同例如根据实施例5的比较器50D(参见图19)的情况那样，在前级差分放大器51中采用将电容单元52连接到节点N34的构造的情况下，为了取消当节点N31的电位B反转时向预定电压REF的反冲，就需要电容单元52具有大的电容值。
相比之下，在根据实施例6的比较器50E中，在后级输出放大器53中采用了将电容单元54连接在比节点N34的电位A的振幅更大且极性相同的节点N41与被提供有预定电压REF的端子T37之间的构造。通过这种布置，与在前级差分放大器51中采用连接到节点N34的构造相比，能够更可靠地减小因反冲引起的预定电压REF的波动，因此能够抑制由于反冲引起的条纹的产生。另外，与在前级差分放大器51中采用连接到节点N34的构造的情况相比，因为具有小的电容值对于电容单元54而言就足够了，所以能够使得在形成电容单元54时所必需的面积较小。
与根据第一实施方式的电容单元52一样，电容单元54可以具有可变的电容值。另外，作为电容单元54，能够使用根据实施例2的具体实例1至实施例4的具体实例3的构造。
在根据实施例6的比较器50E中，输出放大器53不限于图20所示的电路构造。例如，如图24所示，也可以采用其中将电阻元件R与P沟道MOS晶体管PT41串联连接的电路构造。另外，如图25所示，也可以是这样的构造：其中，与P沟道MOS晶体管PT41串联连接的N沟道MOS晶体管NT43具有把栅极电极与漏极电极连接起来的二极管连接。另外，如图26所示，还可以是其中与P沟道MOS晶体管PT41串联连接的N沟道MOS晶体管NT44被提供有偏置电压BIAS的电路构造。
[实施例7]
实施例7是在包含级联连接的第一放大单元和第二放大单元的比较器中在第一放大单元和第二放大单元两者中都设置有电容单元的示例。图27示出了根据实施例7的比较器的电路构造。
与根据实施例6的比较器50E一样，根据实施例7的比较器50F具有：前级电路部分，该前级电路部分包括作为第一放大单元的差分放大器51；以及后级电路部分，该后级电路部分包括作为第二放大单元的输出放大器53。
在差分放大器51中，电容单元52连接在第一差分晶体管PT31和第一负载晶体管NT31的公共连接节点N34与被提供有预定电压REF的端子T35之间。电容单元52起到如下作用：其将当差分放大器51的输出信号OUT’反转时的反冲的反相信号通过端子T35插入到预定电压REF的节点中。
在输出放大器53中，电容单元54连接在输出放大器53的输出节点N41与被提供有预定电压REF的端子T37之间。电容单元54起到如下作用：其将当比较器50F的输出信号OUT反转时的反冲的反相信号通过端子T37插入到预定电压REF的节点中。
如上所述，在根据实施例7的比较器50F中在差分放大器51和输出放大器53两者中均设有电容单元(52、54)，并且根据实施例7的比较器50F被构造成在差分放大器51和输出放大器53这两级中将反冲的反相信号插入到预定电压REF的节点中。根据该构造，通过电容单元52和电容单元54的作用，能够抑制由于反冲导致的预定电压REF的波动，因此能够更可靠地抑制由于反冲引起的条纹的产生。
与根据第一实施方式的电容单元52一样，电容单元54可以具有可变的电容值。另外，作为电容单元54，可以使用根据实施例2的具体实例1至实施例4的具体实例3的构造。此外，输出放大器53可以采用图24至图26所示的电路构造。
[实施例8]
实施例8是实施例6的变形例，并且实施例8是设置有箝位电路的示例。图28示出了根据实施例8的比较器的电路构造。
根据实施例8的比较器50G是通过在根据实施例6的比较器50E的输出放大器53中设置箝位电路55而获得的构造。箝位电路55不一定必须是输出放大器53的一个构成要素。例如，箝位电路55包含N沟道MOS晶体管NT43，该N沟道MOS晶体管NT43连接在高电位侧电源电压VDD的节点与输出放大器53的输入节点之间，即连接在高电位侧电源电压VDD的节点与P沟道MOS晶体管PT41的栅极电极之间。
N沟道MOS晶体管NT43的栅极电极连接到输出放大器53的输出节点N41。另外，当输出放大器53的输出电平高于输出放大器53的输入电平时，N沟道MOS晶体管NT43进入接通状态(导通状态)，并且将差分放大器51的输出节点N31(即，输出放大器53的输入节点)的电位箝位到预定电位，具体地，箝位到电源电压VDD。
这里，将说明不具有箝位电路55时的根据实施例8的比较器50G的情况。假设箝位电路55不存在，如果在差分放大器51的输出反转之后差分放大器51的输出节点N31的电位过低，那么电流不再流向第二差分晶体管NT32，因此流向电流源I31的尾电流就发生变化。如果尾电流发生变化，那么流向与比较器50G连接的电源线的电源电流也发生变化，并且IR压降也就变化。此外，如果IR压降发生变化，那么与电源线连接的其他比较器的操作点也会发生变化，从而导致条纹。
作为应对由于电源线上的IR压降引起的条纹的对策，根据实施例8的比较器50G采用设置有箝位电路55的构造。在根据实施例8的比较器50G中，当输出放大器53的输出信号OUT低于差分放大器51的输出信号OUT’时，即当输出放大器53的输出信号OUT低于输出放大器53的输入信号时，就发生比较器50G的输出的反转。另一方面，当输出放大器53的输出电平高于输出放大器53的输入电平时，箝位电路55的N沟道MOS晶体管NT43进入接通状态，并且将差分放大器51的输出节点N31的电位箝位到电源电压VDD。
通过箝位电路55的作用，在比较器50G的输出反转之后，即，在差分放大器51的输出反转之后，差分放大器51的输出节点N31的电位被箝位到电源电压VDD，因此流向电流源I31的尾电流不发生变化。结果，能够抑制由于电源线上的IR压降引起的条纹的产生。
顺便提及，当输出放大器53的输出电平比输出放大器53的输入电平足够高时，箝位电路55开始操作。因此，设置有箝位电路55并不会对与比较器50G的反转有关的特性产生不利影响。另外，箝位电路55进行操作时所必需的电流由电流源I31提供。因此，差分放大器51从电源中汲取的电流具有如以前一样的基本固定的电流值，因此不会引起电源电流的波动。
图29A示出了尾电流相对于节点N32的电压HiZ的变化。另外，图29B示出了比较器50G的输出反转时的操作波形，而图29C示出了尾电流相对于时间的变化。在图29A、图29B和图29C中，用实线表示具有箝位电路55的情况，而用虚线表示没有箝位电路55的情况。另外，在图29B中，用点划线表示节点N32的电压HiZ，用实线/虚线表示差分放大器51的输出信号OUT’，用虚线表示比较器50G的输出信号OUT。
与根据实施例7的比较器50一样，设置有上述箝位电路55的根据实施例8的比较器50G也可以采用在差分放大器51和输出放大器53两者中均设置有电容单元(52、54)的构造。
[实施例9]
实施例9是实施例8的变形例，并且是使用与实施例9相反的导电类型的晶体管的示例。换句话说，在实施例8中，差分放大器51采用N沟道输入，而在实施例9中差分放大器51采用P沟道输入。图30示出了根据实施例9的比较器的电路构造。
在根据实施例9的比较器50H中，前级电路部分包括差分放大器51，该差分放大器51包括第一差分晶体管PT21、第二差分晶体管PT22、电流源I21、第一负载晶体管NT21和第二负载晶体管NT22。前级电路部分除了包括差分放大器51之外，还包括第一电容元件C21、第二电容元件C22、第三电容元件C23、第一开关晶体管PT23和第二开关晶体管PT24。
前级电路部分具有与根据实施例1的比较器50A的电路在部分上相同的电路构造。换句话说，差分放大器51具有如下的P沟道输入的电路构造：其中，第一差分晶体管PT21和第二差分晶体管PT22是P沟道MOS晶体管。然而，前级电路部分与根据实施例1的比较器50A的电路构造的不同之处在于，在差分放大器51中未设置电容单元52。
在具有以上构造的前级电路部分中，经由输入端子T21输入的像素信号VSL和经由输入端子T22输入的参考信号RAMP通过第一电容元件C21和第二电容元件C22，并被合成成为第一差分晶体管PT21的栅极输入。通过经由输入端子T23输入的驱动信号AZ1来控制第一开关晶体管PT23和第二开关晶体管PT24的接通/关断。
后级电路部分包括电容元件C30和输出放大器53。电容元件C30连接在差分放大器51的输出节点(第二差分晶体管PT22和第二负载晶体管NT22之间的公共连接节点)N21与接地之间。通过对差分放大器51的输出信号OUT’进行带域限制，电容元件C30除去了输出信号OUT’中包含的噪声。
输出放大器53具有包括N沟道MOS晶体管NT51、P沟道MOS晶体管PT51、电容元件C51和P沟道开关晶体管PT52的采样保持电路构造。
在输出放大器53中，N沟道MOS晶体管NT51的栅极电极连接到差分放大器51的输出节点N21，而N沟道MOS晶体管NT51的源极电极连接到低电位侧电源，即接地。P沟道MOS晶体管PT51的漏极电极连接到N沟道MOS晶体管NT51，而P沟道MOS晶体管PT51的源极电极连接到高电位侧电源电压VDD的节点。
电容元件C51连接在高电位侧电源电压VDD的节点与P沟道MOS晶体管PT51的栅极电极之间。开关晶体管PT52连接在P沟道MOS晶体管PT51的栅极电极和漏极电极之间，并且通过经由输入端子T26输入的驱动信号AZ2来控制开关晶体管PT52的接通/关断。
在具有以上构造的输出放大器53中，N沟道MOS晶体管NT51和P沟道MOS晶体管PT51的公共连接节点N51用作输出放大器53的输出节点，并且通过输出端子T20从输出节点N51将输出放大器53的输出信号引出，或者换句话说，通过输出端子T20从输出节点N51将比较器50H的输出信号OUT引出。
输出放大器53除了具有上述构造之外，还具有电容单元54。电容单元54连接在输出放大器53的输出节点N51与被提供有预定电压REF的端子T27之间。电容单元54起到如下作用：其将当比较器50H的输出信号OUT反转时的反冲的反相信号通过端子T27插入到预定电压REF的节点中。
具有以上构造的根据实施例9的比较器50H具有通过在输出放大器53中设置箝位电路55而获得的构造。箝位电路55不一定必须是输出放大器53的一个构成要素。例如，箝位电路55包含P沟道MOS晶体管PT53，该P沟道MOS晶体管PT53连接在输出放大器53的输入节点(即N沟道MOS晶体管NT51的栅极电极)与接地之间。
P沟道MOS晶体管PT53的栅极电极连接到输出放大器53的输出节点N51。另外，当输出放大器53的输出电平低于输出放大器53的输入电平时，P沟道MOS晶体管PT53变为接通状态，并将差分放大器51的输出节点N21(即，输出放大器53的输入节点)的电位箝位到预定电位，具体地，将该电位箝位到接地电位。
这里，将说明不具有箝位电路55时的根据实施例9的比较器50H的情况。假设箝位电路55不存在，如果在差分放大器51的输出反转之后差分放大器51的输出节点N21的电位过高，则电流不再流向第二差分晶体管PT22，因此流向电流源I21的尾电流发生变化。如果尾电流发生变化，则流向与比较器50H连接的电源线的电源电流就发生变化，并且IR压降也发生变化。此外，如果IR压降发生变化，则连接到电源线的其他比较器的操作点也会发生变化，从而导致条纹。
作为应对由于电源线上的IR压降引起的条纹的对策，根据实施例9的比较器50H采用了设置有箝位电路55的构造。在根据实施例9的比较器50H中，当输出放大器53的输出信号OUT高于差分放大器51的输出信号OUT’时，即，高于输出放大器53的输入信号时，出现比较器50H的输出的反转。另一方面，当输出放大器53的输出电平低于输出放大器53的输入电平时，箝位电路55的P沟道MOS晶体管PT53变为接通状态，并且将差分放大器51的输出节点N21的电位箝位到接地电位。
通过箝位电路55的作用，在比较器50H的输出反转之后，即，在差分放大器51的输出反转之后，差分放大器51的输出节点N21的电位被箝位到接地电位，因此流向电流源I31的尾电流不发生变化。结果，能够抑制由于电源线上的IR压降引起的条纹的产生。
顺便提及，当输出放大器53的输出电平比输出放大器53的输入电平足够低时，箝位电路55开始操作。因此，设置有箝位电路55并不会对与比较器50H的反转有关的特性产生不利影响。另外，箝位电路55进行操作时所必需的电流由电流源I31提供。因此，差分放大器51从电源汲取的电流具有如以前一样的基本固定的电流值，因此不会引起电源电流的波动。
图31A示出了尾电流相对于节点N22的电压HiZ的变化。另外，图31B示出了比较器50H的输出反转时的操作波形，图31C示出了尾电流相对于时间的变化。在图31A、图31B和图31C中，用实线表示具有箝位电路55的情况，而用虚线表示没有箝位电路55的情况。另外，在图31B中，用点划线表示节点N22的电压HiZ，用实线/虚线表示差分放大器51的输出信号OUT’，用虚线表示比较器50H的输出信号OUT。
与根据实施例7的比较器50一样，上述设置有箝位电路55的根据实施例9的比较器50H也可以采用在差分放大器51和输出放大器53两者中均设置有电容单元(52、54)的构造。
<变形例>
作为示例，尽管上述第一实施方式和第二实施方式说明了将本发明的技术应用于其中以矩阵形式布置有像素2的CMOS图像传感器的情况，但是其不限于CMOS图像传感器的应用。换句话说，本发明的技术适用于其中以矩阵方式呈二维状排列有像素2的使用X-Y地址方式的全部类型摄像器件。
此外，本发明的技术不限于应用到检测可见光的入射光量的分布并将其拍摄为图像的摄像器件。根据本发明的技术适用于将红外线、X射线、或粒子等的入射量的分布拍摄为图像的全部类型摄像器件。
<应用例>
在一个示例中，如图32所示，上述根据本发明实施方式的CMOS图像传感器1能够用于对诸如可见光、红外光、紫外线和X射线之类的光进行感测的各种各样设备。下面列出了各种各样设备的具体示例。
-用于拍摄供欣赏用的图像的设备，例如数码相机和具有相机功能的便携式设备等。
-用于交通的设备，例如，为了诸如自动停车等安全驾驶、为了识别驾驶员的状况等，用于拍摄车辆的前、后、周围、内部等的图像的车载传感器；用于监视行驶中的车辆和道路的监视摄像机；用于测量车辆之间距离的测距传感器等。
-用于诸如电视机、冰箱和空调等家用电器的设备，用来拍摄使用者的手势图像，并根据该手势执行机器操作。
-用于医疗保健的设备，例如内窥镜和通过接收红外光进行血管造影的仪器等。
-用于安保的设备，例如预防犯罪用监视摄像机和人物身份验证用摄像机等。
-用于美容的设备，例如用于拍摄皮肤图像的皮肤测定仪和用于拍摄头皮图像的显微镜等。
-用于运动的设备，例如运动用途的运动相机和可穿戴式相机等。
-用于农业的设备，例如用于监视农场或农作物状况的照相机。
<根据本发明的技术的适用例>
根据本发明的技术适用于各种产品。现在给出更具体的应用例的说明。
[本发明的电子设备]
现在给出将本发明应用于电子设备的情况的说明，这些电子设备包括：诸如数码相机或摄像机等摄像装置；具有摄像功能的便携式终端设备，例如移动电话；或使用摄像器件作为图像读取单元的复印机等。
(摄像装置)
图33是示出作为本发明的电子设备的示例的摄像装置的构造的框图。如图33所示，根据该示例的摄像装置100具有包括透镜组等的摄像光学系统101、摄像单元102、数字信号处理器(DSP：digital signal processor)电路103、帧存储器104、显示装置105、记录装置106、操作系统107、电源系统108等。另外，DSP电路103、帧存储器104、显示装置105、记录装置106、操作系统107和电源系统108经由总线109彼此连接。
摄像光学系统101获取来自被摄体的入射光(像光)，并在摄像单元102的摄像表面上成像。摄像单元102将由光学系统101在摄像表面上成像的入射光的光量以像素为单位转换为电气信号，并将该电气信号作为像素信号输出。例如，DSP电路103执行一般的相机信号处理，例如白平衡处理、去马赛克处理和伽马校正处理等。
帧存储器104用于在DSP电路103的信号处理过程中适当地存储数据。显示装置105包括诸如液晶显示装置或有机电致发光(EL：electroluminescence)显示装置之类的面板型显示装置，并且显示出由摄像单元102拍摄的运动图像或静止图像。记录装置106将由摄像单元102拍摄的运动图像或静止图像记录在诸如便携式半导体存储器、光盘或硬盘驱动器(HDD：hard disk drive)之类的记录介质上。
操作系统107响应于用户的操作，发出针对根据该示例的摄像装置100的各种功能的操作命令。电源系统108适当地将用作DSP电路103、帧存储器104、显示装置105、记录装置106和操作系统107的操作电源的各种电源提供给这些供电目标。
在具有以上构造的摄像装置100中，可以将应用了上述根据本发明的技术的CMOS图像传感器1用作摄像单元102。根据CMOS图像传感器1，能够通过使电源电压变低来降低电力消耗。另外，能够抑制由于比较器反转时的反冲引起的条纹的产生。因此，可以有助于降低摄像装置100的电力消耗，并且还可以获得低噪声、高质量的所拍摄图像。
[移动体的应用例]
根据本发明的技术能够应用于各种产品。例如，根据本发明的技术被实现为安装在以下任何类型的移动体上的摄像器件，所述移动体例如是：汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、轮船、机器人、建筑机械和农业机械(拖拉机)。
图34是示出作为能够应用根据本发明的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统7000的示意性构造的示例的框图。车辆控制系统7000包括经由通信网络7010彼此连接的多个电子控制单元。在图34所示的示例中，车辆控制系统7000包括驱动系统控制单元7100、车身系统控制单元7200、电池控制单元7300、车外信息检测单元7400、车内信息检测单元7500和集成控制单元7600。例如，用于将多个控制单元彼此连接起来的通信网络7010可以是能够兼容任意规范的车载通信网络，例如控制器局域网(CAN：controller areanetwork)、本地互连网络(LIN：local interconnect network)、局域网(LAN：local areanetwork)、FlexRay(注册商标)等。
各个控制单元包括：根据各种程序执行演算处理的微型计算机；存储着由微型计算机执行的程序、和用于各种运算的参数等的存储部；以及驱动各种控制对象设备的驱动电路。各个控制单元还包括：用于经由通信网络7010与其他控制单元进行通信的网络接口(I/F)；以及通过有线通信或无线通信与车辆内外的设备和传感器等进行通信的通信I/F。图34所示的集成控制单元7600的功能构造包括微型计算机7610、通用通信I/F 7620、专用通信I/F 7630、定位部7640、信标接收部7650、车载设备I/F 7660、声音/图像输出部7670、车载网络I/F 7680和存储部7690。类似地，其他控制单元包括微型计算机、通信I/F和存储部等。
驱动系统控制单元7100根据各种程序控制与车辆的驱动系统有关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元7100起到诸如下列等各设备的控制装置的作用，所述设备是：用于产生车辆的驱动力的驱动力产生设备，例如内燃机或驱动电机等；用于将驱动力传递给车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆的转向角的转向机构；以及用于产生车辆的制动力的制动设备等。驱动系统控制单元7100可以具有作为防抱死制动系统(ABS：antilock brakesystem)、或电子稳定性控制部(ESC：electronic stability control)等的控制装置的功能。
驱动系统控制单元7100与车辆状态检测部7110连接。例如，车辆状态检测部7110包括以下设备中的至少一者：用于检测车身的轴向旋转运动的角速度的陀螺传感器；用于检测车辆的加速度的加速度传感器；或者用于检测加速踏板的操作量、制动踏板的操作量、转向轮的转向角、发动机速度和车轮旋转速度等的传感器等。驱动系统控制单元7100使用从车辆状态检测部7110输入的信号进行演算处理，并且控制内燃机、驱动电机、电动助力转向装置和制动装置等。
车身系统控制单元7200根据各种程序来控制设置在车身上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元7200起到诸如下列等各设备的控制装置的作用，所述设备是：无钥匙进入系统；智能钥匙系统；电动车窗装置；或诸如前灯、后灯、刹车灯、转向信号灯、雾灯等各种灯。在这种情况下，从代替钥匙的移动设备发送的无线电波或各种开关的信号能够被输入到车身系统控制单元7200。车身系统控制单元7200接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、或灯等。
电池控制单元7300根据各种程序来控制作为驱动电机的电力供应源的二次电池7310。例如，从包括二次电池7310的电池装置向电池控制单元7300提供关于电池温度、电池输出电压、电池中的剩余电荷量等信息。电池控制单元7300使用这些信号执行演算处理，并且进行二次电池7310的温度调节控制、或设置在电池装置中的冷却装置等的控制。
车外信息检测单元7400检测与配备有车辆控制系统7000的车辆的外部有关的信息。例如，车外信息检测单元7400与摄像单元7410或车外信息检测部7420中的至少一者连接。摄像单元7410包括飞行时间(ToF：time-of-flight)相机、立体相机、单眼相机、红外相机或其他相机中的至少一者。例如，车外信息检测部7420包括以下各设备中的至少一者：用于检测当前的气候或气象的环境传感器；或用于检测配备有车辆控制系统7000的车辆的周围的其他车辆、障碍物、或行人等的周围信息检测传感器。
例如，环境传感器可以是检测雨天的雨滴传感器、检测雾的雾传感器、检测日照程度的日照传感器、或检测降雪的雪传感器中的至少一者。周围信息检测传感器可以是超声波传感器、雷达装置、或LIDAR装置(光检测和测距设备、或者激光摄像检测和测距设备)中的至少一者。摄像单元7410和车外信息检测部7420各自均可以被设置为独立的传感器或设备，或者可以被设置为其中集成有多个传感器或设备的装置。
这里，图35示出了摄像单元7410和车外信息检测部7420的安装位置的示例。例如，摄像单元7910、7912、7914、7916和7918被设置在以下位置中的至少一者上：车辆7900的前鼻、侧视镜、后保险杠、或后门以及车内的挡风玻璃上部。设置在前鼻处的摄像单元7910和设置在车内的挡风玻璃上部处的摄像单元7918主要获得车辆7900前方的图像。设置在侧视镜处的摄像单元7912和7914主要获得车辆7900侧方的图像。设置在后保险杠或后门处的摄像单元7916主要获得车辆7900后方的图像。设置在车内的挡风玻璃上部处的摄像单元7918主要用于检测前车、行人、障碍物、信号灯、交通标志、或车道等。
顺便提及，图35示出了各个摄像单元7910、7912、7914和7916的摄像范围的示例。摄像范围a表示设置在前鼻处的摄像单元7910的摄像范围。摄像范围b和c分别表示设置在侧视镜处的摄像单元7912和7914的摄像范围。摄像范围d表示设置在后保险杠或后门处的摄像单元7916的摄像范围。例如，通过叠加由摄像单元7910、7912、7914和7916摄像得到的图像数据，能够获得车辆7900的从上方观看到的鸟瞰图像。
设置在车辆7900的前部、后部、侧面、拐角和车内的挡风玻璃上部处的车外信息检测部7920、7922、7924、7926、7928和7930例如可以是超声波传感器或雷达设备。例如，设置在车辆7900的前鼻、后保险杠、后门以及车内的挡风玻璃上部处的车外信息检测部7920、7926和7930可以是LIDAR装置。这些车外信息检测部7920至7930主要用于检测前车、行人、或障碍物等。
返回到图34继续进行说明。车外信息检测单元7400致使摄像单元7410拍摄车辆外部的图像，并且接收所拍摄的图像数据。另外，车外信息检测单元7400从与该车外信息检测部7400连接的车外信息检测部7420接收检测信息。在车外信息检测部7420为超声波传感器、雷达设备或LIDAR设备的情况下，车外信息检测单元7400发送超声波、或电磁波等，并接收所接收到的反射波的信息。基于接收到的信息，车外信息检测单元7400可以进行诸如人、车辆、障碍物、标志、或道路上的文字等物体的物体检测处理或者该物体的距离检测处理。车外信息检测单元7400可以基于接收到的信息执行用于识别降雨、起雾、或路面状况等的环境识别处理。车外信息检测单元7400可以基于接收到的信息来计算与车外物体相距的距离。
另外，基于接收到的图像数据，车外信息检测单元7400可以执行用于识别人、车辆、障碍物、标志、或道路上的文字等的图像识别处理或距离检测处理。车外信息检测单元7400可以使接收到的图像数据经历诸如失真校正、或位置对准等处理，并且将由多个不同的摄像单元7410进行摄像的图像数据进行合成，以生成鸟瞰图像或全景图像。车外信息检测单元7400可以使用由不同摄像单元7410拍摄的图像数据来执行视点转换处理。
车内信息检测单元7500检测关于车辆内部的信息。车内信息检测部7500例如与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部7510连接。驾驶员状态检测部7510可以包括对驾驶员进行摄像的照相机、检测驾驶员的生物信息的生物传感器、或收集车内声音的麦克风等。生物传感器布置在例如座椅表面或方向盘等中，并且检测坐在座椅上的乘客或握持方向盘的驾驶员的生物信息。基于从驾驶员状态检测部7510输入的检测信息，车内信息检测单元7500可以计算出驾驶员的疲劳度或驾驶员的专注程度，或者可以判断驾驶员是否在打瞌睡。车内信息检测单元7500可以对通过收集声音而获得的音频信号进行诸如噪声消除处理等处理。
集成控制单元7600根据各种程序来控制车辆控制系统7000内的总体操作。集成控制单元7600与输入部7800连接。例如，输入部7800通过例如触摸面板、按钮、麦克风、开关、操纵杆等能够由乘客进行输入操作的装置来实现。通过对经由麦克风输入的语音进行语音识别而获得的数据可以被输入给集成控制单元7600。例如，输入部7800可以是使用红外线或其他无线电波的遥控设备，或者是能够支持车辆控制系统7000的操作的诸如移动电话或PDA(personal digital assistant：个人数字助理)等外部连接设备。输入部7800例如可以是摄像机。在这种情况下，乘客能够通过手势输入信息。可替代地，可以输入通过检测乘客穿戴着的可穿戴式设备的运动而获得的数据。此外，输入部7800例如可以包括输入控制电路，该输入控制电路基于由乘客等使用上述输入部7800输入的信息而生成输入信号，并将生成的输入信号输出到集成控制单元7600。乘客等通过操作输入部7800而向车辆控制系统7000输入各种数据或给出用于处理操作的指令。
存储部7690可以包括：只读存储器(ROM：read only memory)，其存储由微型计算机执行的各种程序；以及随机存取存储器(RAM：random access memory)，其存储各种参数、运算结果、或传感器值等。另外，存储部7690可以由诸如硬盘驱动器(HDD：hard discdrive)等磁存储设备、半导体存储设备、光存储设备、或磁光存储设备等来实现。
通用通信I/F 7620是被广泛使用的通信I/F，其用于协调与外部环境7750中存在的各种装置之间的通信。通用通信I/F 7620可以实现：蜂窝通信协议，例如GSM(注册商标)(全球移动通信系统)、WiMAX(微波存取全球互通：worldwide interoperability formicrowave access)、LTE(长期演进：long term evolution)、或LTE-A(高级LTE：LTE-advanced)等；或其他无线通信协议，例如无线LAN(也称为Wi-Fi(注册商标))、或蓝牙(注册商标)等。通用通信I/F 7620例如可以经由基站或接入点连接至存在于外部网络(例如，因特网、云网络或公司特定网络)上的设备(例如，应用程序服务器或控制服务器)。此外，例如，通用通信I/F 7620可以使用点对点(P2P：peer to peer)技术连接到存在于车辆附近的终端(例如，该终端是驾驶员、行人、或商店的终端，或者是机器式通信(MTC：machine typecommunication)终端)。
专用通信I/F 7630是能够支持为了在车辆中使用而开发的通信协议的通信I/F。例如，专用通信I/F 7630可以实现诸如下列之类的标准协议：WAVE(车辆环境中的无线接入：Wireless Access in Vehicle Environment)，其是作为下位层级的IEEE802.11p和作为上位层级的IEEE1609的组合；专用短程通信(DSRC：Dedicated Short RangeCommunications)；或蜂窝通信协议。专用通信I/F 7630通常执行V2X通信，该V2X通信的概念包括车辆与车辆之间(车辆到车辆)的通信、道路与车辆之间(车辆到基础设施)的通信、车辆与家之间(车辆到家)的通信、以及行人和车辆之间(车辆到行人)的通信中的一者或多者。
例如，定位部7640通过接收来自GNSS(全球导航卫星系统：Global NavigationSatellite System)卫星的GNSS信号(例如，来自GPS(全球定位系统：Global PositioningSystem)卫星的GPS信号)来执行定位，并且生成包括车辆的纬度、经度和高度的位置信息。顺便提及，定位部7640可以通过与无线接入点进行信号交换来识别当前位置，或者可以从诸如移动电话、个人手持电话系统(PHS：personal handy phone system)或智能电话等具有定位功能的终端来获得位置信息。
例如，信标接收部7650接收从安装在道路上的无线站等发送的无线电波或电磁波，从而获得关于当前位置、拥堵、封闭道路、或必要时间等的信息。顺便提及的是，信标接收部7650的功能可以包括于上述的专用通信I/F 7630中。
车载设备I/F 7660是对于微型计算机7610与车内存在的各种车载设备7760之间的连接起到中介作用的通信接口。车载设备I/F 7660可以使用例如无线LAN、蓝牙(注册商标)、近场通信(NFC：Near Field Communication)或者WUSB(无线通用串行总线：WirelessUSB)等无线通信协议来建立无线连接。另外，车载设备I/F 7660可以经由图中未示出的连接端子(如有必要，经由连接端子和电缆)通过通用串行总线(USB：universal serialbus)、高清多媒体接口(HDMI：high-definition multimedia interface(注册商标))、或移动高清链接(MHL：mobile high-definition link)等建立有线连接。例如，车载设备7760可以包括乘客拥有的移动设备或可穿戴设备或者携带入或附接至车辆的信息设备中的至少一者。此外，车载设备7760还可以包括导航设备，该导航设备能够搜索前往任意目的地的路径。车载设备I/F 7660与这些车载设备7760交换控制信号或数据信号。
车载网络I/F 7680是对微型计算机7610与通信网络7010之间的通信起中介作用的接口。车载网络I/F 7680根据通信网络7010所支持的预定协议来发送和接收信号等。
基于经由通用通信I/F 7620、专用通信I/F 7630、定位部7640、信标接收部7650、车载设备I/F 7660或车载网络I/F7680中的至少一者获得的信息，集成控制单元7600的微型计算机7610根据各种程序来控制车辆控制系统7000。例如，微型计算机7610可以基于所获得的关于车内和车外的信息来计算出驱动力产生设备、转向机构、或制动设备的控制目标值，并向驱动系统控制单元7100输出控制命令。例如，微型计算机7610可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：advanced driver assistance system)功能的协同控制，该高级驾驶员辅助系统功能包括：车辆的碰撞规避或撞击缓和、基于车间距离的跟随驾驶、车速保持驾驶、车辆碰撞警告、或车辆偏离车道警告等。另外，基于所获得的关于车辆周围的信息，微型计算机7610可以通过控制驱动力产生设备、转向机构、或制动设备等，来执行旨在实现不依赖驾驶员的操作而使车辆自主行驶的自动驾驶等目的的协同控制。
基于经由通用通信I/F 7620、专用通信I/F 7630、定位部7640、信标接收部7650、车载设备I/F 7660、或车载网络I/F 7680中的至少一者获得的信息，微型计算机7610可以生成车辆与物体(例如，周围的建筑或人物等)之间的三维距离信息，并生成包括车辆当前位置的周围信息的局部地图信息。另外，微型计算机7610可以根据获得的信息来预测诸如车辆碰撞、行人等的接近、或进入封闭道路等危险，并产生警告信号。例如，警告信号可以是用于产生警告声音或点亮警告灯的信号。
声音/图像输出部7670将声音或图像中的至少一者的输出信号发送到输出设备，该输出设备能够在视觉上或在听觉上向车上的乘客或车辆外部通知信息。在图34的示例中，作为输出设备，示出了音频扬声器7710、显示部7720和仪器面板7730。例如，显示部7720可以包括板上显示器(on-board display)或平视显示器(head-up display)中的至少一者。显示部7720可以具有增强现实(AR：Augmented Reality)显示功能。输出设备可以是这些设备以外的设备，并且可以是诸如耳机、诸如乘客所佩戴的眼镜式显示器等可穿戴设备、投影仪、或灯等其他设备。在输出设备是显示装置的情况下，该显示装置把通过微型计算机7610执行的各种处理而获得的结果或从其他控制单元接收到的信息以文本、图像、表格、或曲线图等各种形式直观地显示出来。另外，在输出设备是音频输出设备的情况下，该音频输出设备把由再现的音频数据或声音数据等构成的音频信号转换为模拟信号，并在听觉上输出该模拟信号。
顺便提及，在图34所示的示例中，经由通信网络7010彼此连接的至少两个控制单元可以被一体化到一个控制单元中。可替代地，每个单独的控制单元可以包括多个控制单元。此外，车辆控制系统7000可以包括图中未示出的其他控制单元。另外，可以将以上说明中由其中一个控制单元承担的一部分功能或全部功能分配给另一控制单元。即，只要能够经由通信网络7010发送和接收信息即可，预定的演算处理是可以由任何控制单元来执行的。类似地，与某一个控制单元连接的传感器或设备可以连接到另一控制单元，并且多个控制单元可以经由通信网络7010相互发送和接收检测信息。
在上面，说明了与本公开有关的技术能够适用的车辆控制系统的示例。在一个示例中，根据本公开的技术适用于上述构造中的摄像单元7910、7912、7914、7916和7918以及车外信息检测部7920、7922、7924、7926、7928和7930。此外，通过应用根据本发明的技术，例如，通过抑制由于当摄像器件中使用的比较器反转时的反冲引起的条纹，能够获得低噪声的高质量的所拍摄图像，从而可以构造出能够以高精度检测摄像对象的车辆控制系统。
<通过采用本发明而可实现的构造>
注意，本发明可以包括以下技术方案。
[A.根据第一方面的摄像器件]
[A-1]一种摄像器件，包括：
像素阵列部，在该像素阵列部中设置有包括光电转换单元的多个像素；以及
比较器，其将从所述像素输出的模拟像素信号与预定参考信号进行比较，并根据所述像素信号的信号电平输出比较结果，
其中，所述比较器包括：
差分对晶体管；
第一负载晶体管，其与所述差分对的第一晶体管串联连接；和
第二负载晶体管，其与所述差分对的第二晶体管串联连接，
所述差分对的所述第一晶体管接收通过将所述像素信号和所述预定参考信号合成而获得的信号以作为栅极输入，
所述差分对的所述第二晶体管接收预定电压以作为栅极输入，并且
电容单元连接在所述差分对的所述第一晶体管和所述第一负载晶体管的公共连接节点与所述预定电压的节点之间。
[A-2]根据[A-1]所述的摄像器件，其中，
所述像素信号和所述预定参考信号通过相应的电容元件而被接收以作为所述差分对的所述第一晶体管的栅极输入。
[A-3]根据[A-1]或[A-2]所述的摄像器件，其中，
所述预定电压是任意值的电压。
[A-4]根据[A-1]至[A-3]中任一项所述的摄像器件，其中，
所述电容单元的电容值是可变的。
[A-5]根据[A-4]所述的摄像器件，其中，
所述电容单元包括具有可变电容值的可变电容元件。
[A-6]根据[A-4]所述的摄像器件，其中，
所述电容单元包括多个电容元件且包括切换开关，所述切换开关基于控制信号来选择所述多个电容元件中的至少一者。
[A-7]根据[A-6]所述的摄像器件，其中，
所述多个电容元件是彼此具有相同电容值的电容元件。
[A-8]根据[A-6]所述的摄像器件，其中，
所述多个电容元件是彼此具有不同电容值的电容元件。
[A-9]根据[A-6]至[A-8]中任一项所述的摄像器件，其中，
所述电容单元包括分离电路，所述分离电路使得用于提供所述控制信号的控制线与所述切换开关电气分离。
[A-10]根据[A-9]所述的摄像器件，其中，
所述分离电路是反相电路或缓冲电路。
[A-11]根据[A-1]至[A-10]中任一项所述的摄像器件，其中
所述第一负载晶体管被构造为二极管连接。
[A-12]根据[A-11]所述的摄像器件，其中，
所述第一负载晶体管和所述第二负载晶体管形成电流镜电路。
[A-13]根据[A-11]或[A-12]所述的摄像器件，其中
所述差分对的所述第二晶体管和所述第二负载晶体管的公共连接节点是输出节点。
[A-14]根据[A-1]至[A-13]中任一项所述的摄像器件，其中，
所述比较器与所述像素阵列部的像素列相对应地设置着，并且所述比较器被用在将从所述像素输出的所述模拟像素信号转换成数字信号的模数转换器中。
[A-15]根据[A-14]所述的摄像器件，其中，
所述模数转换器与所述像素阵列部的各个像素列或多个像素列相对应地设置着。
[B.根据第一方面的电子设备]
[B-1]一种电子设备，其包括摄像器件，所述摄像器件包括：
像素阵列部，在该像素阵列部中设置有包括光电转换单元的多个像素；以及
比较器，其将从所述像素输出的模拟像素信号与预定参考信号进行比较，并根据所述像素信号的信号电平输出比较结果，
其中，所述比较器包括：
差分对晶体管；
第一负载晶体管，其与所述差分对的第一晶体管串联连接；和
第二负载晶体管，其与所述差分对的第二晶体管串联连接，
所述差分对的所述第一晶体管接收通过将所述像素信号和所述预定参考信号合成而获得的信号以作为栅极输入，
所述差分对的所述第二晶体管接收预定电压以作为栅极输入，并且
电容单元连接在所述差分对的所述第一晶体管和所述第一负载晶体管的公共连接节点与所述预定电压的节点之间。
[B-2]根据[B-1]所述的电子设备，其中
所述像素信号和所述预定参考信号通过相应的电容元件而被接收以作为所述差分对的所述第一晶体管的栅极输入。
[B-3]根据[B-1]或[B-2]所述的电子设备，其中
所述预定电压是任意值的电压。
[B-4]根据[B-1]至[B-3]中任一项所述的电子设备，其中
所述电容单元的电容值是可变的。
[B-5]根据[B-4]所述的电子设备，其中
所述电容单元包括具有可变电容值的可变电容元件。
[B-6]根据[B-4]所述的电子设备，其中
所述电容单元包括多个电容元件且包括切换开关，所述切换开关基于控制信号来选择所述多个电容元件中的至少一者。
[B-7]根据[B-6]所述的电子设备，其中
所述多个电容元件是彼此具有相同电容值的电容元件。
[B-8]根据[B-6]所述的电子设备，其中
所述多个电容元件是彼此具有不同电容值的电容元件。
[B-9]根据[B-6]至[B-8]中任一项所述的电子设备，其中
所述电容单元包括分离电路，所述分离电路使得用于提供所述控制信号的控制线与所述切换开关电气分离。
[B-10]根据[B-9]所述的电子设备，其中
所述分离电路是反相电路或缓冲电路。
[B-11]根据[B-1]至[B-10]中任一项所述的电子设备，其中
所述第一负载晶体管被构造为二极管连接。
[B-12]根据[B-11]所述的电子设备，其中
所述第一负载晶体管和所述第二负载晶体管形成电流镜电路。
[B-13]根据[B-11]或[B-12]所述的电子设备，其中
所述差分对的所述第二晶体管和所述第二负载晶体管的公共连接节点是输出节点。
[B-14]根据[B-1]至[B-13]中任一项所述的电子设备，其中
所述比较器与所述像素阵列部的像素列相对应地设置着，并且所述比较器被用在将从所述像素输出的所述模拟像素信号转换成数字信号的模数转换器中。
[B-15]根据[B-14]所述的电子设备，其中
所述模数转换器与所述像素阵列部的各个像素列或多个像素列相对应地设置着。
[2.根据第二方面的摄像器件]
[C-1]一种摄像器件，包括：
像素阵列部，在该像素阵列部中设置有包括光电转换单元的多个像素；以及
比较器，其将从所述像素输出的模拟像素信号与预定参考信号进行比较，并根据所述像素信号的信号电平输出比较结果，其中，
所述比较器包括级联连接的第一放大单元和第二放大单元，
所述第一放大单元包括：
差分对晶体管；
第一负载晶体管，其与所述差分对的第一晶体管串联连接；和
第二负载晶体管，其与所述差分对的第二晶体管串联连接，
所述差分对的所述第一晶体管接收通过将所述像素信号和所述预定参考信号合成而获得的信号以作为栅极输入，
所述差分对的所述第二晶体管接收预定电压以作为栅极输入，并且
所述第二放大单元包括：
第一电容单元，其连接在输出节点与所述预定电压的节点之间。
[C-2]根据[C-1]所述的摄像器件，其中
所述第一放大单元包括第二电容单元，所述第二电容单元连接在所述差分对的所述第一晶体管和所述第一负载晶体管的公共连接节点与所述预定电压的所述节点之间。
[C-3]根据[C-1]或[C-2]所述的摄像器件，还包括：
箝位电路，当所述第二放大单元的输出反转时，所述箝位电路将所述第一放大单元的输出节点的电位箝位到预定电位。
[C-4]根据[C-1]至[C-3]中任一项所述的摄像器件，其中，
所述像素信号和所述预定参考信号通过相应的电容元件而被接收以作为所述差分对的所述第一晶体管的栅极输入。
[C-5]根据[C-1]至[C-4]中任一项所述的摄像器件，其中
所述预定电压是任意值的电压。
[C-6]根据[C-2]至[C-5]中任一项所述的摄像器件，其中
所述第一电容单元和所述第二电容单元的电容值是可变的。
[C-7]根据[C-6]所述的摄像器件，其中
所述第一电容单元和所述第二电容单元包含具有可变电容值的可变电容元件。
[C-8]根据[C-6]所述的摄像器件，其中
所述第一电容单元和所述第二电容单元包括多个电容元件且包括切换开关，所述切换开关基于控制信号来选择所述多个电容元件中的至少一者。
[C-9]根据[C-8]所述的摄像器件，其中
所述多个电容元件是彼此具有相同电容值的电容元件。
[C-10]根据[C-8]所述的摄像器件，其中
所述多个电容元件是彼此具有不同电容值的电容元件。
[C-11]根据[C-8]至[C-10]中任一项所述的摄像器件，其中
所述第一电容单元和所述第二电容单元包括分离电路，所述分离电路使得用于提供所述控制信号的控制线与所述切换开关电气分离。
[C-12]根据[C-11]所述的摄像器件，其中
所述分离电路是反相电路或缓冲电路。
[C-13]根据[C-1]至[C-12]中任一项所述的摄像器件，其中
所述第一负载晶体管被构造为二极管连接。
[C-14]根据[C-13]所述的摄像器件，其中
所述第一负载晶体管和所述第二负载晶体管形成电流镜电路。
[C-15]根据[C-11]或[C-14]所述的摄像器件，其中
所述差分对的所述第二晶体管和所述第二负载晶体管的公共连接节点是输出节点。
[C-16]根据[C-1]至[C-15]中任一项所述的摄像器件，其中
所述比较器与所述像素阵列部的像素列相对应地设置着，并且所述比较器被用在将从所述像素输出的模拟像素信号转换成数字信号的模数转换器中。
[C-17]根据[C-16]所述的摄像器件，其中
所述模数转换器与所述像素阵列部的各个像素列或多个像素列相对应地设置着。
[D.根据第二方面的电子设备]
[D-1]一种电子设备，其包括摄像器件，所述摄像器件包括：
像素阵列部，在该像素阵列部中设置有包括光电转换单元的多个像素；以及
比较器，其将从所述像素输出的模拟像素信号与预定参考信号进行比较，并根据所述像素信号的信号电平输出比较结果，
其中，所述比较器包括级联连接的第一放大单元和第二放大单元，
所述第一放大单元包括：
差分对晶体管；
第一负载晶体管，其与所述差分对的第一晶体管串联连接；和
第二负载晶体管，其与所述差分对的第二晶体管串联连接，
所述差分对的所述第一晶体管接收通过将所述像素信号和所述预定参考信号合成而获得的信号以作为栅极输入，
所述差分对的所述第二晶体管接收预定电压以作为栅极输入，并且
所述第二放大单元包括：
电容单元，其连接在输出节点与所述预定电压的节点之间。
[D-2]根据[D-1]所述的电子设备，其中，
所述第一放大单元包括第二电容单元，所述第二电容单元连接在所述差分对的所述第一晶体管和所述第一负载晶体管的公共连接节点与所述预定电压的节点之间。
[D-3]根据[D-1]或[D-2]所述的电子设备，还包括：
箝位电路，当所述第二放大单元的输出反转时，所述箝位电路将所述第一放大单元的输出节点的电位箝位到预定电位。
[D-4]根据[D-1]至[D-3]中任一项所述的电子设备，其中
所述像素信号和所述预定参考信号通过相应的电容元件而被接收以作为所述差分对的所述第一晶体管的栅极输入。
[D-5]根据[D-1]至[D-4]中任一项所述的电子设备，其中
所述预定电压是任意值的电压。
[D-6]根据[D-2]至[D-5]中任一项所述的电子设备，其中
所述第一电容单元和所述第二电容单元的电容值是可变的。
[D-7]根据[D-6]所述的电子设备，其中
所述第一电容单元和所述第二电容单元包含具有可变电容值的可变电容元件。
[D-8]根据[D-6]所述的电子设备，其中
所述第一电容单元和所述第二电容单元包括多个电容元件且包括切换开关，所述切换开关基于控制信号来选择所述多个电容元件中的至少一者。
[D-9]根据[D-8]所述的电子设备，其中
所述多个电容元件是彼此具有相同电容值的电容元件。
[D-10]根据[D-8]所述的电子设备，其中
所述多个电容元件是彼此具有不同电容值的电容元件。
[D-11]根据[D-8]至[D-10]中任一项所述的电子设备，其中
所述第一电容单元和所述第二电容单元包括分离电路，所述分离电路使得用于提供所述控制信号的控制线与所述切换开关电气分离。
[D-12]根据[D-11]所述的电子设备，其中
所述分离电路是反相电路或缓冲电路。
[D-13]根据[D-1]至[D-12]中任一项所述的电子设备，其中
所述第一负载晶体管被构造为二极管连接。
[D-14]根据[D-13]所述的电子设备，其中
所述第一负载晶体管和所述第二负载晶体管形成电流镜电路。
[D-15]根据[D-11]或[D-14]所述的电子设备，其中
所述差分对的所述第二晶体管和所述第二负载晶体管的公共连接节点是输出节点。
[D-16]根据[D-1]至[D-15]中任一项所述的电子设备，其中
所述比较器与所述像素阵列部的像素列相对应地设置着，并且所述比较器被用在将从所述像素输出的所述模拟像素信号转换成数字信号的模数转换器中。
[D-17]根据[D-16]所述的电子设备，其中
所述模数转换器与所述像素阵列部的各个像素列或多个像素列相对应地设置着。
附图标记列表
1 CMOS图像传感器
2 单位像素
11 像素阵列部
12 行选择单元
13 恒流源单元
14 模数转换单元
15 水平传输扫描单元
16 信号处理单元
17 时序控制单元
18 水平传输线
19 参考信号生成单元
21 光电二极管(光电转换单元)
22 传输晶体管
23 复位晶体管
24 放大晶体管
25 选择晶体管
31(311至31m) 像素驱动线
32(321至32n) 垂直信号线
50,50A至50H,141 比较器
51 差分放大器(第一放大单元)
52,54 电容单元
53 输出放大器(第二放大单元)
55 箝位电路
140 模数转换器
521 可变电容元件
522 电容元件组
523 切换开关组
524 反相电路
NT11,NT31,PT21 第一差分晶体管
NT12,NT32,PT22 第二差分晶体管
NT21,PT11,PT31 第一负载晶体管
NT22,PT12,PT32 第二负载晶体管

Claims (20)

1.一种摄像器件，包括：
像素阵列部，在所述像素阵列部中设置有包括光电转换单元的多个像素；以及
比较器，其将从所述像素输出的模拟像素信号与预定参考信号进行比较，并且根据所述像素信号的信号电平输出比较结果，
其中，所述比较器包括：
差分对晶体管；
第一负载晶体管，其与所述差分对的第一晶体管串联连接；和
第二负载晶体管，其与所述差分对的第二晶体管串联连接，
其中，所述差分对的所述第一晶体管接收通过将所述像素信号和所述预定参考信号合成而获得的信号以作为栅极输入，
所述差分对的所述第二晶体管接收预定电压以作为栅极输入，并且
电容单元连接在所述差分对的所述第一晶体管和所述第一负载晶体管的公共连接节点与所述预定电压的节点之间。
2.根据权利要求1所述的摄像器件，其中，
所述像素信号和所述预定参考信号通过相应的电容元件而被接收以作为所述差分对的所述第一晶体管的栅极输入。
3.根据权利要求1所述的摄像器件，其中，
所述预定电压是任意值的电压。
4.根据权利要求1所述的摄像器件，其中，
所述电容单元的电容值是可变的。
5.根据权利要求4所述的摄像器件，其中，
所述电容单元包括具有可变电容值的可变电容元件。
6.根据权利要求4所述的摄像器件，其中，
所述电容单元包括多个电容元件且包括切换开关，所述切换开关基于控制信号选择所述多个电容元件中的至少一者。
7.根据权利要求6所述的摄像器件，其中，
所述多个电容元件是彼此具有相同电容值的电容元件。
8.根据权利要求6所述的摄像器件，其中，
所述多个电容元件是彼此具有不同电容值的电容元件。
9.根据权利要求6所述的摄像器件，其中，
所述电容单元包括分离电路，所述分离电路使得用于提供所述控制信号的控制线与所述切换开关电气分离。
10.根据权利要求9所述的摄像器件，其中，
所述分离电路是反相电路或缓冲电路。
11.根据权利要求1所述的摄像器件，其中，
所述第一负载晶体管被构造为二极管连接。
12.根据权利要求11所述的摄像器件，其中，
所述第一负载晶体管和所述第二负载晶体管形成电流镜电路。
13.根据权利要求11所述的摄像器件，其中，
所述差分对的所述第二晶体管和所述第二负载晶体管的公共连接节点是输出节点。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的摄像器件，其中，
所述比较器与所述像素阵列部的像素列相对应地设置着，并且所述比较器被用在将从所述像素输出的所述模拟像素信号转换成数字信号的模数转换器中。
15.根据权利要求14所述的摄像器件，其中，
所述模数转换器与所述像素阵列部的各个像素列或多个像素列相对应地设置着。
16.一种电子设备，其包括根据权利要求1至15中任一项所述的摄像器件。
17.一种摄像器件，包括：
像素阵列部，在该像素阵列部中设置有包括光电转换单元的多个像素；以及
比较器，其将从所述像素输出的模拟像素信号与预定参考信号进行比较，并且根据所述像素信号的信号电平输出比较结果，
其中，所述比较器包括级联连接的第一放大单元和第二放大单元，
所述第一放大单元包括：
差分对晶体管；
第一负载晶体管，其与所述差分对的第一晶体管串联连接；和
第二负载晶体管，其与所述差分对的第二晶体管串联连接，
所述差分对的所述第一晶体管接收通过将所述像素信号和所述预定参考信号合成而获得的信号以作为栅极输入，
所述差分对的所述第二晶体管接收预定电压以作为栅极输入，并且
所述第二放大单元包括：
第一电容单元，其连接在输出节点与所述预定电压的节点之间。
18.根据权利要求17所述的摄像器件，其中，
所述第一放大单元包括第二电容单元，所述第二电容单元连接在所述差分对的所述第一晶体管和所述第一负载晶体管的公共连接节点与所述预定电压的节点之间。
19.根据权利要求17或18所述的摄像器件，还包括：
箝位电路，当所述第二放大单元的输出反转时，所述箝位电路将所述第一放大单元的输出节点的电位箝位到预定电位。
20.一种电子设备，其包括根据权利要求17至19中任一项所述的摄像器件。
CN201980008836.7A 2018-02-02 2019-01-11 摄像器件和电子设备 Active CN111615824B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018016994 2018-02-02
JP2018-016994 2018-02-02
JP2018120557 2018-06-26
JP2018-120557 2018-06-26
PCT/JP2019/000666 WO2019150917A1 (ja) 2018-02-02 2019-01-11 撮像素子及び電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111615824A CN111615824A (zh) 2020-09-01
CN111615824B true CN111615824B (zh) 2023-03-24

Family

ID=67478670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980008836.7A Active CN111615824B (zh) 2018-02-02 2019-01-11 摄像器件和电子设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11350056B2 (zh)
EP (1) EP3748958B1 (zh)
JP (1) JP7225127B2 (zh)
CN (1) CN111615824B (zh)
WO (1) WO2019150917A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102600445B1 (ko) * 2018-11-15 2023-11-10 에스케이하이닉스 주식회사 저 밴딩 노이즈를 위한 비교 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서
US11671728B2 (en) 2019-11-07 2023-06-06 Sony Semiconductor Solutions Corporation Sensing device, electronic apparatus, and method for controlling sensing device
US11310455B2 (en) * 2020-01-17 2022-04-19 Sony Semiconductor Solutions Corporation Tail current boost circuit
JP2022013403A (ja) * 2020-07-03 2022-01-18 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置、および電子機器
JP2022038476A (ja) * 2020-08-26 2022-03-10 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置および電子機器
CN112738359A (zh) * 2020-12-30 2021-04-30 长春长光辰芯光电技术有限公司 Ctia像素单元
CN112967695A (zh) * 2021-03-19 2021-06-15 武汉京东方光电科技有限公司 液晶显示模组的驱动装置、驱动方法和液晶显示装置
JP2022180871A (ja) * 2021-05-25 2022-12-07 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子及び撮像装置
JPWO2023047661A1 (zh) * 2021-09-21 2023-03-30
WO2024202331A1 (ja) * 2023-03-24 2024-10-03 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009124513A (ja) * 2007-11-15 2009-06-04 Sony Corp 固体撮像素子、およびカメラシステム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006020171A (ja) * 2004-07-02 2006-01-19 Fujitsu Ltd 差動型コンパレータ、アナログ・デジタル変換装置、撮像装置
GB2482278A (en) * 2010-04-13 2012-02-01 St Microelectronics Res & Dev Image sensor analogue to digital conversion (ADC) with ramp signal delay compensation
JP6333523B2 (ja) * 2013-06-12 2018-05-30 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 表示装置
KR20150051422A (ko) 2013-11-04 2015-05-13 에스케이하이닉스 주식회사 전류 보상 및 노이즈 제거 기능을 가지는 비교기 및 그를 이용한 아날로그-디지털 변환 장치
US9819890B2 (en) 2015-08-17 2017-11-14 Omnivision Technologies, Inc. Readout circuitry to mitigate column fixed pattern noise of an image sensor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009124513A (ja) * 2007-11-15 2009-06-04 Sony Corp 固体撮像素子、およびカメラシステム

Also Published As

Publication number Publication date
JP7225127B2 (ja) 2023-02-20
US20220094871A1 (en) 2022-03-24
US11350056B2 (en) 2022-05-31
EP3748958A1 (en) 2020-12-09
CN111615824A (zh) 2020-09-01
WO2019150917A1 (ja) 2019-08-08
JPWO2019150917A1 (ja) 2021-01-28
EP3748958B1 (en) 2022-04-13
EP3748958A4 (en) 2021-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111615824B (zh) 摄像器件和电子设备
CN111164965B (zh) 固态摄像器件和电子设备
US11146753B2 (en) Imaging apparatus, signal processing method for imaging apparatus, and electronic equipment
JP2019057873A (ja) 固体撮像素子及び電子機器
US11659300B2 (en) Solid-state image sensor, method of driving solid-state image sensor, and electronic apparatus
US11671728B2 (en) Sensing device, electronic apparatus, and method for controlling sensing device
CN111955003B (zh) 摄像元件和电子设备
US11336855B2 (en) Analog-digital converter, analog-digital conversion method, and imaging device
WO2020153055A1 (ja) デジタル－アナログ変換装置、撮像装置、及び、電子機器
WO2023067924A1 (ja) 撮像装置および電子機器
WO2024042864A1 (ja) 撮像装置
WO2022172714A1 (ja) 固体撮像素子

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant