TW200803472A

TW200803472A - Solid-state imaging device, method of driving solid-state imaging device and camera

Info

Publication number: TW200803472A
Application number: TW096107402A
Authority: TW
Inventors: Yoshinori Muramatsu; Kiyotaka Amano; Atsushi Suzuki; Noriyuki Fukushima
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2007-03-03
Publication date: 2008-01-01
Also published as: TWI330979B; CN101083725A; JP2007243266A; KR101340183B1; US20080252767A1; KR20070091551A; US7750836B2; JP4396655B2

Description

200803472 (1) 九、發明說明【發明所屬之技術領域】本發明係有關於一種固態成像裝置、一種固態成像裝置之驅動方法、以及一種照相機。 * 【先前技術】在固態成像裝置中，暗黑缺陷現象爲一問題。做爲避 Φ 免暗黑缺陷現象的技術，以下所述的技術被揭示出（例如參見日本專利JP-A-2004-248304號（專利文獻1))。此技術爲一使用根據偵測電路之輸出來進行差動處理之用以修正事件之機構的技術。如第9圖中所示，一般而言，信號係產生於藉由一光電轉換用的機構來加以產生的光電轉換中，該信號被輸入至放大電晶體，以輸出信號 Vs。該信號Vs含有一經由光電轉換所產生的信號及一重置信號Vn。因此，當差動放大器讀取該信號Vs來做爲由 φ 光電轉換所產生的信號時，該雜訊分量的重置信號Vn係自該訊號Vs中扣減掉，以輸出由光電轉換所產生之信號做爲信號V s - V η。 * 接著，當入射光量強於Β點的量時，該信號被飽和而 ' 輸出固定値。當更強的光進入時，改變重置位準，而使行信號線Vs-Vn變小。這就會變成暗黑缺陷現象。更明確地說，當非常強的光進入至光電轉換部件內時，由於光洩漏而會有光洩漏雜訊在放大電晶體的輸入部件處被加入至雜訊分量的重置信號內。在入射光量較C點處 -5 - 200803472 (2) 之量爲強的區域內之狀態中，使差動放大器的輸出（即 Vs-Vn)小°當光洩漏雜訊乂11係飽和時，差動放大器信號的輸出Vs-Vn變零。此狀態表示說即使使非常亮的目標成像，該暗黑缺陷現象仍會發生，其中，會使影像變暗。 * 從Vn變化之區域及從v S飽和之區域，利用此特性來 • 決定光是否非常地強。這對光偵測電路決定是否要自該處進行信號的修正來說係足夠的。如第1 〇圖中所示，修正 φ 信號時，有一種方案，其中，在類比-數位轉換電路A/D 之前，在沒有進行差動處理下，將該信號加以修正。此外，如第1 1圖中所示，當記憶體被讀取其儲存的類比-數位轉換電路A/D的數値時，有一種方案，其中，將該信號由一轉換器電路加以修正而輸出之，該轉換器電路會修正根據來自光位準偵測電路之輸出而進行差動處理的事件。在第1 0圖所示的技術中，當偵測到暗黑缺陷以在類比-數位轉換電路A/D之前修正該信號時，除了偵測電路 φ 以外，必須設置一修正信號電路，例如一定電壓電路，其致使隨著該暗黑缺陷修正電路之組態而增大電路規模。在第1 1圖所示的技術中，必須提供增使該信號中斷進入至記憶體內的電路，這也會造成電路規模的擴大。在 ' 於每一條信號線上進行類比-數位轉換的電路系統中，其面積會受到大幅度地影響。在前述的任一種技術中’均必須要額外地設置專門用來偵測暗黑缺陷的光位準偵測電路’以便偵測暗黑缺陷。除此之外，因爲必須在類比信號路徑上設置類比感測偵測 -6 - 200803472 (3) 電路’所以也會產生類比信號本身會受到負面影響的問題【發明內容】本發明強調上述及其他與習知技術相關聯的問題，即因爲必須要額外加設專門用來偵測暗黑缺陷之光位準偵測電路’所以電路組態係大型的，以及類比信號本身會因必須要在類比信號路徑上額外加設類比感測偵測電路而受到負面影響。需要透過額外加設一簡單的電路組態而不影響到類比信號來防止暗黑缺陷現象的發生。本發明之一實施例爲一固態成像裝置，其包含有··一成行並列配置方式的類比一數位轉換器單元，該類比一數位轉換器單元具有配置成使入射光量轉換成電信號的多個像素，其中獲得自該像素的類比信號被轉換成數位信號，其中該類比-數位轉換器單元包含：一比較器，係可操作來使一由該像素所取得之類比信號係自其輸出之行信號線的値與一參考線的値做比較，以及一計數器，係可操作來測量在當由該比較器所進行的比較完成結束時之時段，並儲存該比較結果，其中該固態成像裝置進一步包含：用以控制該比較器之輸出的機構，係可操作來根據該比較器之該輸出而控制該比較器之該輸出。依據本發明之實施例，暗黑缺陷偵測本身是由該比較器來予以實施的，該比較器係該成行並列配置方式之類比 -7 - 200803472 (4) -數位轉換器單元的組件，該暗黑缺陷現象可_ 加設該可用來根據比較器之輸出而控制該比較器控制比較器輸出的機構來加以防制。因此，與4 專用之偵測電路的先前技術相比較下，可以獲釋 ' 路組態簡化的優點。此外，另可獲得到不會對類 ' 成負面影響的優點，因爲在類比區域內無須加設 _ 【實施方式】現在將參照第1圖所示的方塊圖來說明本蔡施例（第一實施例）。爲了說明本發明的第一養 1圖中顯示一互補金屬氧化物半導體（CMOS) 器，其上安裝有一行並列類比/數位轉換單元。如第1圖中所示，一固態成像裝置1具有爹方式配置成一矩陣的單位像素（在下文中簡稱儒例如，其組構一像素陣列1 1。舉例來說，該等| φ 各者均是由像素內的光二極體及放大器所組構的一行並列A/DC方塊1 5，其爲該行並列類換單元，將由一產生參考信號（參考電壓）之· 轉換單元（在下文中簡稱DAC，DAC爲數位-器的簡稱）1 9所產生的參考線RAMP之參考f| 由行信號線VO、V 1等等而自每一列信號線H0 之單位像素1 2上所獲得到的類比信號做比較。，該行並列A/DC方塊15係由一針對每一行信 VI等等而配置的比較器13、一可操作來根據該由僅額外之輸出的須要設置到能使電比信號造電路。 I明的一實【施例，第成像感測 >個以二維 i 素）1 2， I素1 2之〇比/數位轉 ^位-類比 •類比轉換 ί號與一經、Η1等等舉例來說號線V0、比較器13 -8- 200803472 (5) 之輸出而控制該比較器1 3之輸出以便修正暗黑缺陷偵測的控制比較器輸出模組2 1、以及一可操作來計算比較時段的計數器1 4來予以組構的，該方塊係提供有η位元的數位信號轉換功能（η是自然數）。 * 一水平輸出線1 6係由一條具有η位元寬度（η是自然 - 數）的輸出線，以及對應於該等輸出線的η個感測電路及 η個輸出電路來予以組構的。除此之外，對於一可依序讀取像素陣列1 1之信號的控制電路而言，其配置有一可操作來產生內部時鐘的時序控制電路20、一可操作來控制列定址及列掃描的列掃描電路1 8、以及一可操作來控制行定址及行掃描的行掃描電路1 7。對於計數器1 4來說，其可以分別設置一計數器，以便計算重置分量及來自像素1 2之信號分量的讀取結果兩次。此外，就簡化的組態而言，最好是使用雙向計數器（ Up-Down Counter )的組態。更好的是能更進一步設置一 φ 可操作來儲存計數結果的記憶體模組，以使得行並列 A/DC方塊1 5的比較、計數及輸出操作能做並列處理。此外，該水平輸出線1 6係由該具有η位元寬度的輸出線、該感測電路及該輸出電路所組構成的，而在此其數量爲η。他們的每一者均能配置成並列的( m是自然數），以加速輸出。在輸出線及感測電路的數量爲n*m且輸出電路的數量爲η* 1 ( 且1爲自然數）的情形中，其也可以在感測電路及輸出電路之間設置並列-串列轉換器電路或是串列-並列轉換器電路。 -9- 200803472 (6) 第2圖顯示單位像素1 2之示例性電路組態。此單像素1 2係由一光二極體3 1、一可操作來轉換光二極體之電荷至浮置擴散層36的轉移電晶體32、一可操作來過讀取源極隨耦器以及設置在V X端點處之電流源而對 * 浮置擴散層36之電荷進行信號放大的放大電晶體34、 * 可操作來重置例如該浮置擴散層3 6之電荷的重置電晶 3 3、以及一可操作來讀取該信號至Vx的選擇電晶體3 5 ^ 在此示例性組態中，所有的電晶體均是N通道電晶體。是，即使是這些電晶體中有一些或全部都是P通道電晶，仍然可以得到相同的組態。另外，也可以採用下列組 :不具有轉移電晶體3 2的組態、由電源供應器本身來行選擇的控制而不使用選擇電晶體3 5的組態、給定的件是由多個單位像素加以共用的組態等等。第3圖顯示比較器1 3的示例性電路組態。比較器係由一可接收N通道對電晶體43做爲輸入並係由P通 φ 對電晶體41及一其閘極係自由地偏壓以操作爲恆定電源的N通道電晶體45所構成的差動放大部件；一用作換電晶體42以連接該等輸入N通道電晶體43之汲極及 ' 極的P通道電晶體；以及一可切斷做爲每一部件之輸入 * N通道電晶體43之閘極的直流位準的電容器44所組構的。在電容器44中，其一末端係連接至差動放大器的入N通道電晶體43，而另一末端則連接至單位像素1 2 類比輸出Vx或是連接至DAC 19的參考線RAMP °對於位 3 1 透該體〇但 am 體態進組 13 道流切閘的成輸的輸 -10- 200803472 (7) 入電晶體，也可依輸入値而以P通道電晶體來獲得到類似的組態。此外，對於差動放大部件，其組態包括輸出在內可以做橫向反轉。第4圖顯示該比較器之輸出用的控制模組21的示例 ' 性電路組態。該控制模組2 1係由一可接收比較器1 3之輸 ' 出做爲輸入並可由一 XRST信號來加以初始化且可由一 SUNLAT信號來閂鎖住比較器13之輸出的閂鎖器51 ; — φ 以比較器1 3之輸出做爲一輸入並以閂鎖5 1之輸出做爲另一輸入的反或（NOR)邏輯閘52 ;以及一可接收該反或 (NOR)邏輯閘52之輸出並將該輸出輸出至計數器14的反相器5 3所組構成的。根據比較器1 3的輸出，邏輯可以顛倒過來而允許類似的組態。由該XRST信號所進行的初始化爲反或（NOR)邏輯閘52的輸出即爲由比較器13 ; 所決定的輸出。在此電路組態中，閂鎖器5 1是設置在比較器1 3內， φ 其中該閂鎖器5 1可固持住比較器1 3之輸出在重置位準完成後是要被反相或是不反相的事件，以供根據該事件來測量後續的信號位準。此電路組態係形成爲在測量信號位準時，其可以切換比較器1 3的輸出是否係固定於高位準或 ^ 是測量該信號位準。接下來將參照於第1圖中所示之方塊圖、第2圖、第 3圖、第4圖中所示的電路圖、以及第5圖中所示的時序圖來說明此第一實施例中所探討的固態成像裝置1 (互補金屬氧化物半導體（CMOS)成像感測器）。 -11 - 200803472 (8) 大約在第一次將一給定列Η X ( Η 0、Η 1等等）中的單位像素12讀取至行信號線VO、V 1等等穩定下來的時間，該比較器1 3的操作點會被行信號線Vx之値及參考線 RAMP在由AZ信號所造成之自動歸零（在下文中簡稱爲 ' AZ )啓動的數値來加以初始化。換言之，當其處於重置位準時，比較器13被初始化，以使參考線RAMP的値及行信號線Vx的値匹配於點〇。這表示說，在第3圖所示的 φ 電路組態中，電容器44切斷直流（DC)分量，而移除直流（DC)分量的數値被應用至相對於行信號線vx及參考線RAMP的自動歸零操作中，藉此，低於該AZ信號的數値被儲存於電容器44內，以匹配於點〇。之後，爲了避免由自動歸零操作所造成的初始變化， DAC 19暫時地將一輕微的偏移量添加至參考線raMP的參考信號値，一階梯形波被輸入而使該參考信號値隨時間而改變’且該比較器1 3將其與一給定之行信號線Vx的電 φ 壓做比較。在輸入該階梯形波至該參考線RAMP時，計數器1 4會進行第一次的計數。當參考線RAMP的電壓及行信號線Vx的電壓相等時，比較器1 3的輸出會被反相，而在此時，計數値依根據比較時間而被儲存在計數器1 4內。在此第一次的讀取中 ’選擇電晶體3 5被該比較器1 3的選取（SEL )信號所啓動’而後該重置電晶體3 3被重置（RST )信號所啓動，以讀取重置分量AV。在此重置分量中，其包含針對每一個該單位像素1 2所變化的雜訊，做爲偏移量。 -12- 200803472 (9) 但是，重置分量△ V中的變化通常是相當的小，且該重置分量△ V是所有的像素都有的。因此，給定之行信號線Vx的輸出幾乎是已知的。此外，該AZ信號會在此時藉由行信號線Vx的値及參考線RAMP的値來加以啓動， * 以初始化該比較器1 3的操作點。因此，當第一次讀取重 ‘ 置分量Δν時，參考線RAMP的參考電壓係以讓奇數次比較時段等於或短於偶數次的比較時段如此之方式來予以調 φ 整，藉此，比較時段可以大幅度地縮短。在此第一實施例中，該重置分量Δν會針對七位元的計數時段（128個時脈）來加以比較。該SUNLAT信號會在自第一次讀取的終點至第二次讀取的起點間的時間內被啓動，藉此，該比較器之輸出用的控制模組21會在此時固持住比較器1 3的輸出。在第二次讀取時，會進行幾乎與第一次讀取相同的操作，其中該轉移電晶體3 2係藉由TR信號來予以啓動，而 φ 同時選擇電晶體35係藉由單位像素12的SEL信號來予以維持在啓動狀態，藉此，除了重置分量△ V以外，信號分量係依據每一單位像素1 2之入射光線量而被讀取。換言 ' 之，在第二次自一給定列Hx之單位像素12讀取至行信號線VO、VI等等穩定下來後，DAC 19輸入一階梯形波至參考線RAMP，以使該參考信號（參考電壓）隨時間而變化，且比較器1 3則將其與一給定的行信號線vx的電壓做比較。在輸入階梯形波至該參考線RAMP時，計數器14 會進行第二次的計數。 -13- 200803472 (10) 當參考線RAMP的電壓及行信號線Vx的電壓，比較器1 3的輸出被反相，且在此同時，依據該段的計數値被儲存在計數器1 4內。在此時，在第數及桌一次g十數中，該第一次計數是向下計數，而次計數則是向上計數，因此（第二次的計數値）一次的計數値）會自動地儲存在該計數器內。在第二該信號分量+重置分量Δν時，由於其必須在一大範圍中進行計數，在此實施例中，該信號分量+重 △ V會在12位元的計數時段（4096個時脈）內做比在類比/數位轉換（下文中簡稱爲A/D轉換）成後，行掃描電路1 7係經由水平輸出線1 6的η條輸出儲存於計數器1 4內的η位元數位信號。之後的操作會針對每一列而依序重複進行，且形成一二〇在前述的操作中，在正常操作的情形下，因爲 1 3的輸出在第一次讀取完成後被反相，該比較器1 相後輸出被該SUNLAT信號加以閂鎖於該控制比較之控制模組21內的閂鎖51器內。起先，該反或邏輯閘52的輸出係組構成可根據該比較器1 3的輸該XRST信號來予以決定。由於反或（NOR)邏_ 的輸出係在該比較器1 3的反相輸出被閂鎖住後根較器1 3的輸出而被連續地決定，因此第二次的讀據該比較器1 3的輸出來予以決定。在正常的情形中，在該重置位準被設定時，該相等時比較時一次計該第二 (第一次讀取的信號置分量丨較。時段完線向外，相同維影像比較器 3的反器輸出 (NOR) 出而由 ί閘5 2 據該比取係根行信號 -14- 200803472 (11) 線Vx的値是固定的。但是，當極度過量的光進入至單位像素12的光二極體31內時，該光二極體3 1的電荷有時會在第一次讀取時洩漏至浮置擴散層36內。當此發生時，該行信號線V X的値在第一次讀取時會突然地下降（第 * 5圖中Vx的虛線）。下降的方式是大於在重置位準與自 • 動歸零（AZ )之位準的比較完成時參考信號之重置位準被比較的振幅更大。在該行信號線Vx的値下降時，該比較 φ 器1 3是處於不可比較的狀態。一般而言，比較器1 3的輸出係在該行信號線Vx的値及該參考線RAMP的參考信號等於自動歸零位準（AZ ) 的時間點被反相。但是，當（第二次計數値）一（第一次計數値）完成時，該信號會以黑色信號或幾乎是黑色信號輸出，因爲其差値很小，這會造成暗黑缺陷現象。當由於暗黑缺陷現象而使高強度的光進入時，該行信號線Vx的値下降。因此，當下降的方式變成極大時且變 φ 得大於該參考線RAMP的輸出値時，該比較器13的輸出不被反相，且其將仍然保持高位準狀態。簡言之，其係利用比較器13的輸出而在下降量等於大於在第一次自AZ啓動完成之時至Vx在第一次讀取中下降的情形中的第一次計數的RAMP振幅。換言之，在此種情形'中，在第一次讀取完成後，當比較器13的非反相輸出係藉由SUNLAT信號而被閂鎖在用於比較器輸出之控制模組2 1內的閂鎖器 5 1中時，即使在當後續的信號讀取位準是在該比較器的輸出維持其原來的値而被測量時直到該XRST信號被啓動爲 •15- 200803472 (12) 止，該反或（NOR)邏輯閘出而被固定在高位準。因此及信號位準處。因此，第二對第二次的計數値一直工作較器13的輸出而定。換言〇這是依據本發明之實施之特性。實施此的電路是參態。因此，本發明的一實施須設置用來偵測暗黑缺陷現點。在此，讀出的次數是限次之偶數次，可以完成類似。換言之，因爲比較是用來的第一次讀取中的不正常事以必須要進行比較至少兩次比較。又，在做偶數次讀取次讀取操作中的參考的類比讀取則包含有信號分量及重如此之方式來予以實施’即被讀取，以測量比較器1 3 偶數次讀取中被讀取’而後此外，在根據第一實施設置在每一像素行的末端部 52的輸出會因閂鎖器51的輸，使位準狀態維持在重置位準次的讀取是在該計數器1 4針的狀態下進行的，而不是依比之，計數全部被做成白色狀態例中可以產生該種狀態的組態照第4圖來加以說明的電路組例爲閂鎖模組，具有可以在無象之模組下防止暗黑缺陷的優定爲兩次，藉由等於或大於兩的組態，進而得到相同的優點偵測用以進行一次比較之控制件（測量比較器的輸出），所。因此，必須要進行偶數次的時，奇數次的讀取是讀取偶數信號（重置分量），而偶數次置分量。換言之，其操作係以該重置分量是在奇數次讀取時的輸出，而該信號分量則是在可以控制該比較器的輸出。例的組態中的計數器1 4可被位。此外，該計數器可以部份 -16· 200803472 (13) 共用而設置在像素fj之末端部位’或者可以設置在信號行的外面。接下來將參照第6圖中的方塊圖來說明本發明之一實施例（第二實施例）。爲了說明本發明的第二實施例，第 • 6圖顯示一互補金屬氧化物半導體（C Μ Ο S)或像感測器 • ，其上安裝有行並列類比/數位轉換單元。此外，第7圖顯示一時序圖，描述本發明的第二實施例。 φ 依據此第二實施例的固態成像裝置2是考量到在高強度的光進入時，垂直信號線Vx在比較開始之前完全下降的情形。在此種情形中，因爲難以產生比較器之輸出不被反相的狀態，所以前面第一實施例中所描述的操作原則可能不適用。於是，對於依據此第二實施例的固態成像裝置 2而言，在該第一實施例中加入一修正模組2 2，其可修正行信號線Vx的値。其他的組態及操作是與第一實施例中的組態及操作相同，但該修正模組22則是額外加設，以 φ 使即使是第一次讀取的行信號線Vx的下降率及下降量均很大的情形中消除暗黑缺陷現象。在第一實施例中，其可以在行信號線Vx値的下降量 “等於或大於該參考線RAMP在第一次自AZ啓動完成之時至第一次計數的振幅”時，防止暗黑缺陷現象。換言之，在該行信號線Vx値的下降量是“等於或低於該參考線 RAMP在第一次自AZ啓動完成之時至第一次計數的振幅 ”時，其將無法防止暗黑缺陷現象。舉例來說，如第7圖中所示，在行信號線Vx中，實 -17- 200803472 (14) 線代表正常情形，而在此情形中，暗黑缺陷現象。虛線代表該行信號線Vx的値在第一次讀取中形。但是，這是“其等於或大於該參考線RAMP 自 AZ啓動完成之時至第一次計數的振幅”的情 * ，可以透過第一實施例的組態來防止暗黑缺陷現條虛線代表該行信號線Vx之値的下降率是遠大該行信號線Vx之値在AZ啓動完成時是完成下 | 。其會落入至“其等於或低於該參考線RAMP在 AZ啓動完成之時至第一次計數的振幅”的情形以藉由依據第一實施例的組態來來防止暗黑缺陷: 然後，在第二實施例中，該可修正行信號線修正模組22可以在AZ啓動期間內，完全而快速信號線Vx的値加以修正，藉此，可以創造出“ 大於該參考線RAMP在第一次自AZ啓動完成之次計數的振幅”的情形，而能防止暗黑缺陷現象 φ 換言之，當行信號線Vx的値完全下降時，

Vx的値會在有箝位（CLP )脈波輸入時，暫時地能形成類似於第一實施例的情形。更明確地說， ' 重置位準的開始及結束時，產生一種模擬該行fi ' 操作成等於或大於該參考線RAMP之參考信號的此，該位準會保留於該比較器13的不正常輸出說，保持爲未被反相的高位準。假設能產生此種後，如同類似於第一實施例一樣，該輸出係藉由信號來加以閂鎖住，且比較器1 3的輸出係固定不會發生下降的情在第一次形。因此象。另一許多，且降的情形第一次自內。其難見象。 Vx之的下降的行其等於或時至第一〇行信號線增大，而在測量該號線V X 狀態。因，也就是狀態，之 SANLAT 在高的位 -18- 200803472 (15) 置’藉此，可防止暗黑缺陷現象的發生。接下來，第8圖顯示一電路圖，其描述用來號線Vx之値的修正模組22的示例性電路組態。如第8圖中所示，修正模組22係由可在任操作來將等於或大於參考線RAMP之第一次振幅應至行信號線Vx的驅動放大器6 1，以及一僅能間內操作來控制行信號線Vx的箝位電晶體62所其必須要使VSUN的値轉成具有（行信號線Vx )+ (參考線RAMP在第一次的振幅値）+ (驅 6 1的臨界値）+ α，以便能在任何情形下將等於第一次的RAMP振幅供應至行信號線Vx。在此體是N通道電晶體，但是類似的組態亦可以P通來予以完成。在此組態中，當一由箝位電晶體62所構成藉由一來自該箝位（CLP )的信號來予以打開時號線Vx係連接至一由該類比位準VSUN連接至放大器61，藉此，可以防止暗黑缺陷現象。在輸入該箝位信號（CLP )時，當行信號線是在正常位準處被輸出時，該VSUN的驅動放大不會被打開，這是因爲被施加反向偏壓之故。另當行信號線Vx的輸出値下降時，也就是說，其 VSUN的位準時，其會下降超過驅動放大器61的，因此驅動放大器6 1會被打開，以增加行信號竊。爲了增加位準，該類比位準VSUN係設定成等修正行信何情形下之數値供在AZ期構成的。的最小値動放大器或大於該，該電晶道電晶體的開關係，該行信其的驅動 Vx的値器61並一方面，下降超過臨界位準 :Vx的値於或大於 -19- 200803472 (16) 該參考線RAMP的參考信號，因此可以產生類似於第一實施例中比較器1 3之輸出未被反相的情形。此外，同樣也在此組態中，其可以透過切換V SUN及電源來完成該組態，而無需使用該箝位電晶體62。在第二實施例中，該類比電路係額外地加設置於該類 - 比區域內，但其係以一種在操作的程度有限制的方式，且在可由依據該第一實施例之電路來防止暗黑缺陷現象的時 0 間及有限區域使用。因此，與先前之類比偵測及類比修正相比較下，該類比電路的操作僅會造成輕微的負面影響。第1 2圖顯示一剖面圖，其描述依據本發明之實施例的照相機。依據此實施例的照相機是一種能拍攝活動影像的示例性視訊照相機。依據此實施例的照相機具有一固態成像裝置1或2、一光學系統1 1 〇、一快門單元1 1 1、一驅動電路丨丨2、以及一信號處理電路1 1 3。 φ 光學系統110可將來自一物體的光線（入射光）影像形成於該固_成像裝置1或2的成像區域上。因此，信號電荷係儲存在固態成像裝置1或2內一段預定的時間。快門單元1 1 1控制該光線施加至及阻斷光線至固態成像裝置1上的時段。驅動電路1 1 2供應一驅動信號，其可控制該固態成像裝置1或2的轉移操作及該快門單元n丨的快門操作。該固態成像裝置1的電荷係藉由自該驅動電路丨〗2所供應出的驅動信號（時序信號）來加以轉移。該信號處理電路 -20- 200803472 (17) 1 1 3可以多種方式來進行信號處理。做過信號處理的視訊信號係儲存於儲存媒體內’例如記憶體，或是被輸出至監視器。熟知此技藝者當可瞭解到，其可以根據設計上的需要 • 及其他的因素而能得到多種屬於下文所附申請專利範圍或 ' 其等效者之範疇內的改良、組合、次組合及變化。 φ 【圖式簡單說明】第1圖是一方塊圖’描述本發明之一實施例（第一實施例）。第2圖是一電路圖，描述單位像素之示例性電路組態〇第3圖是一電路圖，描述比較器之示例性電路組態。第4圖是一電路圖，描述用來控制比較器輸出之機構的示例性電路組態。 φ 第5圖是時序圖，描述該第一實施例。第6圖是一方塊圖，描述本發明之一實施例（第二實施例）。第7圖是時序圖，描述該第二實施例。第8圖是一電路圖，描述修正機構的示例性電路組態〇第9圖是一描述信號強度與入射光量間之關係的曲線圖’用以說明暗黑缺陷現象。第1 〇圖是一方塊圖，描述先前技術的組態。 -21- 200803472 (18) 描述先前技術的組態。，描述依據本發明之實施例的照第1 1圖是一方塊圖，第1 2圖是一剖面圖相機。【主要元件符號說明】 1 :固態成像裝置 2:固態成像裝置 1 1 :像素陣列 1 2 :單位像素 1 3 :比較器 1 4 :計數器 15 :行並列A/DC方塊 1 6 :水平輸出線 1 7 :行掃描電路 1 8 :列掃描電路 1 9 :數位一類比轉換器 2 0 :時序控制電路 2 1 :控制模組 22 :修正模組 31 :光二極體 32 :轉移電晶體 3 3 :重置電晶體 34 :放大電晶體 3 5 :選擇電晶體 -22- 200803472 (19) 3 6 :浮置擴散層 4 1 : P通道對電晶體 42 :切換電晶體 43 : N通道配對電晶體 * 44 :電容器 - 45 : N通道電晶體 51 :閂鎖器 _ 52 :反或（NOR)邏輯閘 53 :反相器 6 1 :驅動放大器 62 :箝位電晶體 1 1 0 :光學系統 1 11 :快門單元 1 1 2 :驅動電路 1 1 3 :信號處理電路

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Claims

200803472 (1) 十、申請專利範圍 1 · 一種固態成像裝置，包含： ~成行並列配置方式的類比-數位轉換器單元，該類比-數位轉換器單元具有配置成使入射光量轉換成電信號 * 的多個像素，其中獲得自該像素的類比信號被轉換成數位 - 信號，其中該類比-數位轉換器單元係由下列所組構的·· 0 —比較器，係可操作來使一由該像素所取得之類比信號係自其輸出之行信號線的値與一參考線的値做比較，以及一計數器，係可操作來測量在當由該比較器所進行的比較完成結束時之時段，並儲存該比較結果，其中該固態成像裝置進一步包含：用以控制比較器之輸出的機構，係可操作來根據該比較器之該輸出而控制該比較器之該輸出。 φ 2.如申請專利範圍第1項所述之固態成像裝置，其中該比較器使一參考線的値與一垂直信號線的値做偶數次的比較，並藉由以一偶數次的比較，根據依該比較器以一奇 * 數次之比較的輸出來控制該比較器的該輸出。 ' 3.如申請專利範圍第2項所述之固態成像裝置，其中以該奇數次的比較爲獲得自該像素之參考的類比信號被讀取至一行信號線，以及以該偶數次的比較爲與獲得自該像素之入射光量有關的類比信號被讀取至一行信號線。 -24- 200803472 (2) 4·如申請專利範圍第3項所述之固態成像裝以該奇數次的比較時段係與以該偶數次的比較時更短。 5·如申請專利範圍第1項所述之固態成像裝 ' 控制該比較器之該輸出的該機構使該比較器的該，爲固定値或是一根據該比較器之該輸出的比較結〇 0 6·如申請專利範圍第2項所述之固態成像裝初始化機構，係可操作來在做成該奇數次的比較由該行信號線和該參考線之預定値來初始化該比作點。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之固態成像裝有修正機構，係可操作來根據行信號線之値而修號線之値。 8.如申請專利範圍第7項所述之固態成像裝 φ 該修正機構偵測該行信號線之値的下降，並將一等於或大於一參考線在奇數次之比較時的振幅。 9·如申請專利範圍第8項所述之固態成像裝 " 該行信號線之値的下降係在一自該行信號線可能 ' 最小値至該最小値加上該參考線在奇數次之比較的値之範圍內被偵測到。 1 〇·如申請專利範圍第9項所述之固態成像中根據該行信號線之値的修正僅實施於該比較器被初始化於其中的時段期間。置，其中段相同或置，其中輸出形成果輸出値置，包含之前，藉較器的操置，包含正該行信置，其中値修正成置，其中會採用的時之振幅裝置，其的操作點 -25- 200803472 (3) 1 1 . 一種固態成像裝置之驅動方法’該固態成像裝置包含一成行並列配置方式的類比一數位轉換器單元，該類比-數位轉換器單元具有配置成使入射光量轉換成電信號的多個像素’其中獲得自該像素的類比信號被轉換成數位 ' 信號， - 該方法包含下列步驟：藉由一比較器而使一由該像素所取得之類比信號係自其輸出之行信號線的値與一參考線的値做比較，藉由一計數器來測量於當由該比較器所進行的比較完成結束時之時段，並儲存該比較結果，以及根據該比較器之輸出而控制該比較器之該輸出。 12.—種照相機，包含：一固態成像裝置，具有一成行並列配置方式的類比-數位轉換器單元，該類比-數位轉換器單元具有配置成使入射光量轉換成電信號的多個像素，其中獲得自該像素的 φ 類比信號被轉換成數位信號，其中該類比-數位轉換器單元係由下列所組構的：一比較器，係可操作來使一由該像素所取得之類比信號係自其輸出之行信號線的値與一參考線的値做比較，以 _ 及一計數器，係可操作來測量在當由該比較器所進行的比較完成結束時之時段，並儲存該比較結果，其中該固態成像裝置進一步包含：用以控制該比較器之輸出的機構，係可操作來根據該 -26- 200803472 (4) 比較器之該輸出而控制該比較器之該輸出。 13·—種固態成像裝置，包含：一成行並列配置方式的類比-數位轉換器單元，該類比-數位轉換器單元具有配置成使入射光量轉換成電信號 • 的多個像素，其中獲得自該像素的類比信號被轉換成數位 - 信號，其中該類比-數位轉換器單元係由下列所組構的： $ —比較器，係可操作來使一由該像素所取得之類比信號係自其輸出之行信號線的値與一參考線的値做比較，以及一計數器，係可操作來測量在當由該比較器所進行的比較完成結束時之時段，並儲存該比較結果’ 其中該固態成像裝置進一步包含：用以控制該比較器之輸出的模組，係可操作來根據該比較器之該輸出而控制該比較器之該輸出。 | 14.一種照相機，包含：一固態成像裝置，具有一成行並列配置方式的類比一數位轉換器單元，該類比-數位轉換器單元具有配置成使 • 入射光量轉換成電信號的多個像素，其中獲得自該像素的 • 類比信號被轉換成數位信號，其中該類比-數位轉換器單元係由下列所組構的：一比較器，係可操作來使一由該像素所取得之類比信號係自其輸出之行信號線的値與一參考線的値做比較’以及 -27- 200803472 (5) 一計數器，係可操作來測量在當由該比較器所進行的比較完成結束時之時段，並儲存該比較結果，其中該固態成像裝置進一步包含：用以控制該比較器之輸出的模組，係可操作來根據該 - 比較器之該輸出而控制該比較器之該輸出。

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