固態(tài)成像裝置、AD轉(zhuǎn)換器和電子設(shè)備的制作方法

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本發(fā)明涉及一種固態(tài)成像裝置、AD轉(zhuǎn)換器以及電子設(shè)備，并特別涉及用于改進串擾特性的固態(tài)成像裝置、AD轉(zhuǎn)換器以及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)的諸如數(shù)字靜態(tài)照相機和數(shù)字攝像機等具有成像功能的電子設(shè)備中，使用了諸如電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器和互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器等固態(tài)成像裝置。在固態(tài)成像裝置的像素中組合有多個晶體管以及用于光電轉(zhuǎn)換的光電二極管(PD)，并且基于從平面地布置的多個像素輸出的像素信號來構(gòu)建圖像。此外，由針對像素的每個列設(shè)置的多個AD(模擬至數(shù)字)轉(zhuǎn)換器對從像素輸出的像素信號進行AD轉(zhuǎn)換，并輸出像素信號。

近年來，隨著安裝有固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備的小型化，也將固態(tài)成像裝置小型化或者減小固態(tài)成像裝置的面積。像素和AD轉(zhuǎn)換器的布置節(jié)距間隔變窄。這將引起相鄰像素或相鄰AD轉(zhuǎn)換器之間的串擾。作為對策，通過引入用于在像素之間的邊界處形成溝槽的工藝來改進像素之間的串擾。

另外，本申請人例如提出了一種通過使預(yù)定列中的構(gòu)成比較器的多個分割晶體管的布置圖案與該預(yù)定列的相鄰列中的構(gòu)成比較器的多個分割晶體管的布置圖案差異化來改進串擾特性的成像設(shè)備(例如，參見專利文獻1)。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：日本專利申請公開第2014-23065號

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

如上所述，雖然現(xiàn)有技術(shù)嘗試對串擾特性進行改進，但是難以抑制例如通過由AD轉(zhuǎn)換器的電容之間的寄生電容引起的耦合產(chǎn)生的串擾。

鑒于這些情況做出本發(fā)明，并且本發(fā)明旨在進一步改進串擾特性。

技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的方面的固態(tài)成像裝置包括：像素區(qū)域，在所述像素區(qū)域中，多個用于輸出與照射光的量相對應(yīng)的像素信號的像素布置成陣列；列信號處理電路，其用于通過多個AD(模擬至數(shù)字)轉(zhuǎn)換器并行地對所述像素信號進行AD轉(zhuǎn)換，所述多個AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)量對應(yīng)于所述像素的列數(shù)；以及參考信號生成電路，其用于生成參考信號，當所述AD轉(zhuǎn)換器對所述像素信號進行AD轉(zhuǎn)換時，所述AD轉(zhuǎn)換器參考所述參考信號，其中，所述AD轉(zhuǎn)換器包括：比較器，其用于比較所述像素信號和所述參考信號；像素信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸所述像素信號的像素信號信號線與所述比較器的一個輸入端子之間；和參考信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸所述參考信號的參考信號信號線與所述比較器的另一輸入端子之間，并且其中，所述像素信號側(cè)電容器和所述參考信號側(cè)電容器以使第一寄生電容和第二寄生電容基本上相同的方式形成，所述第一寄生電容是在與相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器連接的像素信號側(cè)電容器的像素信號線側(cè)節(jié)點與所述參考信號側(cè)電容器的比較器側(cè)節(jié)點之間產(chǎn)生的，所述第二寄生電容是在與所述相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器連接的所述像素信號側(cè)電容器的所述像素信號線側(cè)節(jié)點與所述像素信號側(cè)電容器的比較器側(cè)節(jié)點之間產(chǎn)生的。

根據(jù)本發(fā)明的方面的AD轉(zhuǎn)換器包括：第一信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸所述第一信號的第一信號信號線與所述比較器的一個輸入端子之間；以及第二信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸所述第二信號的第二信號信號線與所述比較器的另一輸入端子之間，其中，所述第一信號側(cè)電容器和所述第二信號側(cè)電容器以使第一寄生電容和第二寄生電容基本上相同的方式形成，所述第一寄生電容是在與相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器連接的第一信號側(cè)電容器的第一信號線側(cè)節(jié)點與所述第二信號側(cè)電容器的比較器側(cè)節(jié)點之間產(chǎn)生的，所述第二寄生電容是在與所述相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器連接的所述第一信號側(cè)電容器的所述第一信號線側(cè)節(jié)點與所述第一信號側(cè)電容器的比較器側(cè)節(jié)點之間產(chǎn)生的。

根據(jù)本發(fā)明的方面的包括固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備，所述固態(tài)成像裝置包括：像素區(qū)域，在所述像素區(qū)域中，多個用于輸出與照射光的量相對應(yīng)的像素信號的像素布置成陣列；列信號處理電路，其用于通過多個AD轉(zhuǎn)換器并行地對所述像素信號進行AD轉(zhuǎn)換，所述多個AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)量對應(yīng)于所述像素的列數(shù)；以及參考信號生成電路，其用于生成參考信號，當所述AD轉(zhuǎn)換器對所述像素信號進行AD轉(zhuǎn)換時，所述AD轉(zhuǎn)換器參考所述參考信號，其中，所述AD轉(zhuǎn)換器包括：比較器，其用于比較所述像素信號和所述參考信號；像素信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸所述像素信號的像素信號信號線與所述比較器的一個輸入端子之間；和參考信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸所述參考信號的參考信號信號線與所述比較器的另一輸入端子之間，并且其中，所述像素信號側(cè)電容器和所述參考信號側(cè)電容器以使第一寄生電容和第二寄生電容基本上相同的方式形成，所述第一寄生電容是在與相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器連接的像素信號側(cè)電容器的像素信號線側(cè)節(jié)點與所述參考信號側(cè)電容器的比較器側(cè)節(jié)點之間產(chǎn)生的，所述第二寄生電容是在與所述相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器連接的所述像素信號側(cè)電容器的所述像素信號線側(cè)節(jié)點與所述像素信號側(cè)電容器的比較器側(cè)節(jié)點之間產(chǎn)生的。

本發(fā)明的方面包括：比較器，其用于比較像素信號(第一信號)和參考信號(第二信號)；像素信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸像素信號的像素信號信號線與所述比較器的一個輸入端子之間；及參考信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸參考信號的參考信號信號線與所述比較器的另一輸入端子之間，其中，所述像素信號側(cè)電容器和所述參考信號側(cè)電容器以使第一寄生電容和第二寄生電容基本上相同的方式形成，所述第一寄生電容是在與相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器連接的像素信號線側(cè)電容器的像素信號線側(cè)節(jié)點與所述參考信號側(cè)電容器的比較器側(cè)節(jié)點之間產(chǎn)生的，第二寄生電容是在與所述相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器連接的所述像素信號側(cè)電容器的所述像素信號線側(cè)節(jié)點與所述像素信號側(cè)電容器的比較器側(cè)節(jié)點之間產(chǎn)生的。

有益效果

根據(jù)本發(fā)明的方面，可改進串擾特性。

附圖說明

圖1是示出了本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的實施例的構(gòu)造示例的框圖。

圖2是用于說明固體攝像裝置的列的構(gòu)造的示圖。

圖3是示出了現(xiàn)有技術(shù)中的固態(tài)成像裝置的構(gòu)造示例的框圖。

圖4是示出了現(xiàn)有技術(shù)中的固態(tài)成像裝置的電容器的平面布局的示圖。

圖5是示出了電容器的平面布局的示圖。

圖6是用于說明當拍攝HDR圖像時用于讀出所有像素中的每者的像素信號的讀出方法的示圖。

圖7是用于說明當拍攝HDR圖像時通過在FD中執(zhí)行像素相加來讀出像素信號的讀出方法的示圖。

圖8是示出了被安裝至電子設(shè)備的成像裝置的構(gòu)造示例的框圖。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖來詳細說明本發(fā)明的具體實施例。

圖1是示出了本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的實施例的構(gòu)造示例的框圖。

在圖1中，固態(tài)成像裝置11包括像素區(qū)域12、垂直驅(qū)動電路13、列信號處理電路14、水平驅(qū)動電路15、輸出電路16、斜坡信號生成電路(RAMP)17和控制電路18。

多個像素21在像素區(qū)域12中布置成陣列。每個像素21經(jīng)由水平信號線22連接至垂直驅(qū)動電路13，并且經(jīng)由垂直信號線23連接至列信號處理電路14。多個像素21中的每者輸出與經(jīng)由光學系統(tǒng)(未示出)照射的光的量相對應(yīng)的像素信號。根據(jù)像素信號產(chǎn)生在像素區(qū)域12中成像的對象的圖像。

例如，在圖1的右側(cè)放大地示出像素21的構(gòu)造。在垂直驅(qū)動電路13的驅(qū)動下，經(jīng)由傳輸晶體管32將在作為光電轉(zhuǎn)換單元的PD 31處生成的電荷傳送到作為浮動擴散區(qū)域的浮置擴散部(FD)33。此后，當像素21被讀出時，在垂直驅(qū)動電路13的驅(qū)動下，選擇晶體管35導通。經(jīng)由選擇晶體管35將處于與在PD 33上累積的電荷相對應(yīng)的信號電平的像素信號(D相)從放大晶體管34輸出到垂直信號線23。而且，當復位晶體管36導通時，累積在FD 33上的電荷被復位，并且經(jīng)由選擇晶體管35將處于復位電平的像素信號(P相)從放大晶體管34輸出到垂直信號線23。

針對布置在像素區(qū)域12中的每一行的多個像素21，垂直驅(qū)動電路13經(jīng)由水平信號線22將用于驅(qū)動(傳送、選擇、復位等)每個像素21的驅(qū)動信號順序地饋送到像素21。

列信號處理電路14對經(jīng)由垂直信號線23從多個像素21輸出的像素信號執(zhí)行相關(guān)雙采樣(CDS，Correlated Double Sampling)處理，由此對像素信號進行AD轉(zhuǎn)換并去除復位噪聲。例如，列信號處理電路14包括多個AD轉(zhuǎn)換器24，AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)量對應(yīng)于像素21的列數(shù)，并且列信號處理電路可對像素21的每一列并行地執(zhí)行CDS處理。具體地，在列信號處理電路14中，AD轉(zhuǎn)換器24對從像素21輸出的P相像素信號進行AD轉(zhuǎn)換，并且AD轉(zhuǎn)換器24對從像素21輸出的D相像素信號進行AD轉(zhuǎn)換。此后，確定P相像素信號和D相像素信號之間的差值。

對于布置在像素區(qū)域12中的多個像素21的每一列，水平驅(qū)動電路15將用于從列信號處理電路14向數(shù)據(jù)輸出信號線25輸出像素信號的驅(qū)動信號順序地饋送到列信號處理電路14。

輸出電路16按照根據(jù)水平驅(qū)動電路15的驅(qū)動信號的時序來放大經(jīng)由數(shù)據(jù)輸出信號線25從列信號處理電路14饋送的像素信號，并將它們輸出到后級的圖像處理電路。

斜坡信號生成電路17生成斜坡信號，并將該斜坡信號饋送至列信號處理電路14，斜坡信號具有根據(jù)運行時間以恒定斜率下降的波形，并且當像素信號被AD轉(zhuǎn)換時，斜坡信號用作被列信號處理電路14參考的參考信號。

控制電路18控制固體攝像器件11內(nèi)部的每個模塊的驅(qū)動。例如，控制電路18根據(jù)每個模塊的驅(qū)動周期來生成時鐘信號，并將生成的時鐘信號饋送至每個模塊。

固態(tài)成像裝置11具有如上所述的構(gòu)造。與一條垂直信號線23連接的AD轉(zhuǎn)換器24對從與該條垂直信號線23連接的一列的多個像素21依次輸出的像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。因此，在下文中，將垂直方向上的包括與一條垂直信號線23和AD轉(zhuǎn)換器24連接的一列的多個像素21的組稱為“列”。

同時，隨著固體成像裝置11的小型化或者隨著固體成像裝置11的面積的減小，列之間的沿水平方向的節(jié)距間隔變窄。人們擔心在相鄰列之間產(chǎn)生串擾。因此，固態(tài)成像裝置11被構(gòu)造成抑制串擾的產(chǎn)生。

參照圖2，將說明固態(tài)成像裝置11的列構(gòu)造。

例如，圖2示出了在沿著固態(tài)成像裝置11的水平方向布置的多個列41之中的作為偶數(shù)列布置的列41a和作為奇數(shù)列布置的41b。

在列41a中，多個像素21a(圖2中的兩個像素21a-1和21a-2)和恒定電流源42a連接至垂直信號線23a，并且AD轉(zhuǎn)換器24a連接至垂直信號線23a的端部。類似地，在列41b中，多個像素21b(圖2中的兩個像素21b-1和21b-2)和恒定電流源42b連接至垂直信號線23b，并且AD轉(zhuǎn)換器24b連接至垂直信號線23b的端部。另外，斜坡信號生成電路17包括可變電流源51和電阻52。經(jīng)由斜坡信號線53將在斜坡信號生成電路17中生成的斜坡信號饋送至AD轉(zhuǎn)換器24a和24b。

AD轉(zhuǎn)換器24a包括兩個電容器61a和62a、比較器63a以及計數(shù)器64a。

電容器61a的一個節(jié)點連接至垂直信號線23a，且電容器61a的另一節(jié)點連接至比較器63a的輸入端子。垂直信號線側(cè)的電容器61a保持與經(jīng)由垂直信號線23a饋送的像素信號相對應(yīng)的電位。

電容器62a的一個節(jié)點連接至斜坡信號線53，且電容器62a的另一節(jié)點連接至比較器63a的輸入端子。斜坡信號線側(cè)的電容器62a保持與經(jīng)由斜坡信號線53饋送的斜坡信號相一致的電位。

將由電容器61a保持的與像素信號相對應(yīng)的電位和由電容器62a保持的與斜坡信號相對應(yīng)的電位輸入至比較器63a。比較器63a通過比較這兩個電位來輸出比較結(jié)果信號。例如，比較器63a輸出的比較結(jié)果信號在與具有以恒定斜率下降的波形的斜坡信號相對應(yīng)的電位變成低于與像素信號相對應(yīng)的電位的時間點處反轉(zhuǎn)。

例如，計數(shù)器64a對從斜坡信號開始下降到比較器63a輸出的比較結(jié)果信號出現(xiàn)反轉(zhuǎn)之間的時間進行計數(shù)，并將計數(shù)值作為像素信號的AD轉(zhuǎn)換值輸出至數(shù)據(jù)輸出信號線25。

與AD轉(zhuǎn)換器24a類似，AD轉(zhuǎn)換器24b包括兩個電容器61b和62b、比較器63b和計數(shù)器64b，因此將省略對其結(jié)構(gòu)的詳細說明。

另外，在固態(tài)成像裝置11中，隨著列41之間的節(jié)距間隔變窄，在電容器62a的比較器63a側(cè)處的節(jié)點與電容器61b的垂直信號線23b側(cè)處的節(jié)點之間產(chǎn)生寄生電容71。相應(yīng)地，在固態(tài)成像裝置11中，電容器61a和電容器62a形成為使得產(chǎn)生與(電容器61a的比較器63a側(cè)處的節(jié)點與電容器61b的垂直信號線23b側(cè)處的節(jié)點之間的)寄生電容71基本上相同的寄生電容72。

因此，通過以使寄生電容71和寄生電容72變得基本上相同的方式形成電容器61a和電容器62a，例如可防止由于經(jīng)由列41b的垂直信號線23b傳輸?shù)南袼匦盘枌牧?1a輸出的像素信號的影響而產(chǎn)生的串擾。以此方式，固態(tài)成像裝置11可改進串擾特性。

例如，通過對比具有圖3示出的現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造的固態(tài)成像裝置11'來說明串擾的產(chǎn)生。在圖3示出的固態(tài)成像裝置11'中，使用相同的附圖標記來表示與圖2中的固態(tài)成像裝置11相同部件，因此在下文中將省略這些部件的說明。

如圖3所示，在現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像裝置11'中，隨著列41之間的節(jié)距間隔變窄，僅在電容器62a'的比較器63a側(cè)處的節(jié)點與電容器61b'的垂直信號線23b側(cè)處的節(jié)點之間產(chǎn)生寄生電容71'。原因在于如下布局：電容器62a'布置在列41b側(cè)，即比電容器61a'更靠近垂直信號線23b。

如果在例如經(jīng)由列41b的垂直信號線23b傳輸比經(jīng)由列41a的垂直信號線23a傳輸?shù)南袼匦盘柎蟮南袼匦盘枙r產(chǎn)生這種寄生電容71'，經(jīng)由寄生電容71'不期望地將與較大像素信號相關(guān)的信號相關(guān)噪聲(誤差電壓)輸入到比較器63a。因此，現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像裝置11'的串擾特性降低。

當電容器61和電容器62采用金屬氧化物金屬(MOM，Metal Oxide Metal)電容(其中，金屬布線夾持絕緣層，并使用多層式布線)時，這種寄生電容71'趨于增加。因此，串擾特性受到很大影響。

下面，圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)中的固態(tài)成像裝置的電容器61'和電容器62'的平面布局。

如圖4所示，電容器61a'包括與垂直信號線23a連接的梳狀金屬布線81a'和與比較器63a連接的梳狀金屬布線82a'。金屬布線81a'和金屬布線82a'包括在從垂直信號線23a到比較器63a的垂直方向上延伸的多個細長梳狀齒，并且這些齒以夾持絕緣層的方式交替地布置。在圖4所示的示例中，金屬布線81a'形成三個齒，且金屬布線82a'形成兩個齒。

另外，電容器62a'包括與斜坡信號生成電路17連接的梳狀金屬布線83a'和與比較器63a連接的梳狀金屬布線84a'。類似于金屬布線81a'和金屬布線82a'，金屬布線83a'和金屬布線84a'包括在垂直方向上延伸的多個細長梳狀齒，并且這些齒以夾持絕緣層的方式交替地布置。

因此，在列41a中，電容器61a'和電容器62a'以在金屬布線之間夾持絕緣層的方式形成。

類似于列41a，在列41b中，電容器61b'包括與垂直信號線23b連接的金屬布線81b'和與比較器63b連接的金屬布線82b'。此外，電容器62b'包括與斜坡信號生成電路17連接的金屬布線83b'和與比較器63b連接的金屬布線84b'。

即使在以此方式構(gòu)造的列41a與列41b之間布置屏蔽件85，該特性也不可避免地會受到MOM電容器的邊緣部分(flinge component)影響。因此，難以防止在與比較器63a連接的金屬布線84a'和與垂直信號線23b連接的金屬布線81b'之間產(chǎn)生寄生電容71'。

相反，在根據(jù)本實施例的固態(tài)成像裝置11中，如上面參照圖2所述，并不是避免產(chǎn)生寄生電容71'，而是將電容器61a和電容器62a形成為使得寄生電容71和寄生電容72基本上相同。

下面，圖5示出了電容器61和電容器62的平面布局。

如圖5所示，電容器61a包括與垂直信號線23a連接的梳狀金屬布線81a和與比較器63a連接的梳狀金屬布線82a。金屬布線81a和金屬布線82a具有在從垂直信號線23a到比較器63a的垂直方向上延伸的多個細長梳狀齒，并且這些齒以夾持絕緣層的方式交替地布置。在圖5的實施例中，金屬布線81a具有三個齒，且金屬布線82a具有兩個齒。

電容器62a包括與斜坡信號生成電路17連接的梳狀金屬布線83a和與比較器63a連接的梳狀金屬布線84a。類似于金屬布線81a和金屬布線82a，金屬布線83a和金屬布線84a具有在垂直方向上延伸的多個細長梳狀齒，并且這些齒以夾持絕緣層的方式交替地布置。

此外，電容器61a和電容器62a形成為部分地且交替地交換它們的位置。此時，使它們的位置交換的部分形成為使得電容器61a的靠近電容器61b的部分的總長度和電容器62a的靠近電容器61b的部分的總長度基本上相同。

例如，在圖5的實施例中，在像素區(qū)域12側(cè)處的第一段中，將電容器62a的靠近電容器61b的部分的長度標注為“a”。在第二段中，電容器61a的靠近電容器61b的部分的長度變?yōu)椤?a”。另外，在第三段中，電容器62a的靠近電容器61b的部分形成為長度變?yōu)椤?a”，并且在第四段中，電容器61a的靠近電容器61b的部分的長度變?yōu)椤?a”。此外，在第五段中，電容器62的靠近電容器61b的部分的長度變?yōu)椤?a”。通過如上所述的設(shè)計，在整體上，電容器62a的靠近電容器61b的部分的總長度變?yōu)椤?a”，并且電容器61a的靠近電容器61b的部分的總長度變?yōu)椤?a”。

因此，在列41a中，電容器61a的靠近電容器61b的部分的總長度和電容器62a的靠近電容器61b的部分的總長度相同(“8a”)，由此寄生電容71和寄生電容72基本上相同。這防止了在列41a和列41b之間產(chǎn)生串擾。

類似地，對于列41b，在列41b與相鄰列41c之間，使二者位置交換的部分形成為使得電容器61b的靠近電容器61c的部分的總長度和電容器62b的靠近電容器61c的部分的總長度基本上相同。具體地，在圖5的實施例中，在整體上，電容器62b的靠近電容器61c的部分的總長度變?yōu)椤?a”，并且電容器61b的靠近電容器61c的部分的總長度變?yōu)椤?a”。

因此，能夠防止在列41b與列41c之間產(chǎn)生串擾。類似于列41a，列41c設(shè)置成偶數(shù)列，并且電容器61c和62c分別以與電容器61a和62a類似的布局形成。

另外，還布置有作為與列41c相鄰的奇數(shù)列且類似于列41b的列(未示出)?？傊?，在固態(tài)成像裝置11中，在布置在奇數(shù)列中的AD轉(zhuǎn)換器24中，電容器61和電容器62的布局形成為相同，并且在布置在偶數(shù)列中的AD轉(zhuǎn)換器24中，電容器61和電容器62的布局形成為相同。

此外，在圖5中，在使電容器61a和電容器62a的位置互換的部分處，重疊地示出了構(gòu)成各電容器的金屬布線81a至84a。然而，電容器61a和電容器62a實際上包括多層的布線層。因此，金屬布線81a至84a被構(gòu)造成在不同的布線層上重疊，由此部分地交換電容器61a和電容器62a的位置。另外，在圖5中，盡管示出了平面布局，但是形成了多層的具有類似布局的金屬布線81a至84a，由此增加電容器61a和電容器62a的電容量。在這種情況下，類似于圖5示出的布局，在所有布線層處均部分地交換電容器61a和電容器62a的位置。可將類似構(gòu)造應(yīng)用至電容器61b和電容器62b。

如上所述，在固態(tài)成像裝置11中，在電容器61a和電容器61b之間以及在電容器62a和電容器61b之間相等地耦合有寄生電容，由此減少串擾的產(chǎn)生。具體地，考慮到被輸入到與電容器61a和電容器62a連接的比較器63a的差分信號。寄生電容的影響可能相同，并且在差分之間可抵消寄生電容的影響，由此大大地降低串擾。

因此，例如，與通過加寬列之間的空間來改進串擾特性的結(jié)構(gòu)相比，通過固態(tài)成像裝置11，可以改進串擾特性，而無需增加布局尺寸。

另外，例如，具有上述構(gòu)造的固態(tài)成像裝置11可采用包括共用FD 33的預(yù)定數(shù)量的像素21的像素共用結(jié)構(gòu)。另外，基于從被短時間曝光的像素21的像素信號和從被長時間曝光的像素21讀出的像素信號，固態(tài)成像器件11可拍攝用于表現(xiàn)寬動態(tài)范圍的高動態(tài)范圍(HDR)圖像。

在現(xiàn)有技術(shù)中，在采用像素共用結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像裝置11中，當使用通過將電荷存儲在FD 33中來讀出像素信號的讀出方法拍攝HDR圖像時，如上所述串擾可能造成極大影響。

參照圖6和圖7，將對當在固態(tài)成像裝置11中拍攝HDR圖像時用于讀出像素信號的讀出方法進行說明。

在圖6和圖7中，每個像素21由正方形表示，并示出了布置在固態(tài)成像裝置11的像素區(qū)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列這八列以及水平方向上的第0行到第7行這八行)。這里，將垂直方向上的第0個和水平方向上的第0個像素稱為像素21(00)，將垂直方向上的第0個和水平方向上的第1個像素稱為像素21(10)，將垂直方向上的第1個和水平方向上的第0個像素稱為像素21(01)。在下文中，類似地，將垂直方向上的第七列和水平方向上的第七行的像素稱為像素21(77)。

固態(tài)成像裝置11采用包括共用FD 33的八個像素21(即垂直方向上的四個像素和水平方向上的兩個像素)的像素共用結(jié)構(gòu)。另外，在圖6和7中，添加到像素21的帶白圓圈的數(shù)字表示像素信號的讀出次序，在垂直信號線23-1至23-4的下方分別示出根據(jù)該讀出次序讀出的像素信號。

圖6示出了用于讀出所有像素21的每個像素信號的讀出方法。

在圖6示出的讀出方法中，從次序0到次序3讀出被長時間曝光的像素信號，并且從次序4到次序7讀出被短時間曝光的像素信號。

例如，在次序0處，經(jīng)由垂直信號線23-1讀出像素21(00)的像素信號，經(jīng)由垂直信號線23-2讀出像素21(22)的像素信號，經(jīng)由垂直信號線23-3讀出像素21(40)的像素信號，并且經(jīng)由垂直信號線23-4讀出像素21(62)的像素信號。由于所有這些像素信號均被長時間曝光，因此在所有列中讀出具有較大值的像素信號。

類似地，例如，在次序4處，經(jīng)由垂直信號線23-1讀出像素21(02)的像素信號，經(jīng)由垂直信號線23-2讀出像素21(20)的像素信號，經(jīng)由垂直信號線23-2讀出像素21(42)的像素信號，并且經(jīng)由垂直信號線23-4讀出像素21(60)的像素信號。由于所有這些像素信號均被短時間曝光，因此在所有列中讀出具有較小值的像素信號。

下面，圖7示出了用于通過在FD 33中執(zhí)行像素相加來讀出像素信號的讀出方法。

在圖7示出的讀出方法中，在次序0處讀出被長時間曝光的像素信號，同時在次序1和次序2處讀出被長時間曝光的像素信號和被短時間曝光的像素信號，并且在次序3處讀出被短時間曝光的像素信號。類似地，在次序4處讀出被長時間曝光的像素信號，同時在次序5和次序6處讀出被長時間曝光的像素信號和被短時間曝光的像素信號，并且在次序7處讀出被短時間曝光的像素信號。

例如，在次序1處，在FD 33處將像素21(00)和像素21(02)的像素信號相加并經(jīng)由垂直信號線23-1讀出，并且在FD 33處將像素21(20)和像素21(22)的像素信號相加并經(jīng)由垂直信號線23-2讀出。另外，在FD 33處將像素21(40)和像素21(42)的像素信號相加并經(jīng)由垂直信號線23-3讀出，并且在FD 33處將像素21(60)和像素21(62)的像素信號相加并經(jīng)由垂直信號線23-4讀出。此時，像素21(00)和像素21(02)的像素信號以及像素21(40)和像素21(42)的像素信號被長時間曝光，并且像素21(20)和像素21(22)的像素信號以及像素21(60)和像素21(62)的像素信號被短時間曝光。

以此方式，當讀出被長時間曝光的像素信號及相鄰的被短時間曝光的像素信號時(即，當讀出具有較大值的像素信號及相鄰的具有較小值的像素信號時)，在現(xiàn)有技術(shù)的固態(tài)成像裝置11'中，串擾造成極大影響，并擔心被長時間曝光的像素信號對被短時間曝光的像素信號產(chǎn)生不利影響。

相反，在固態(tài)成像裝置11中，如上所述，可改進串擾特性，由此可避免被長時間曝光的像素信號對被短時間曝光的像素信號產(chǎn)生不利影響。換言之，在采用像素共用結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像裝置11中，當拍攝HDR圖像并且執(zhí)行用于在FD 33中進行像素相加并讀出像素信號的讀出方法時，可有效地實現(xiàn)抑制串擾的效果。

例如，根據(jù)上述實施例的固態(tài)成像裝置11可應(yīng)用于各種電子設(shè)備，諸如數(shù)字靜態(tài)照相機和數(shù)字攝像機等的成像系統(tǒng)、具有成像功能的移動電話或其它具有成像功能的設(shè)備。

圖8是示出了被安裝至電子設(shè)備的成像裝置的構(gòu)造示例的框圖。

如圖8所示，成像設(shè)備101包括光學系統(tǒng)102、成像裝置103、信號處理電路104、監(jiān)視器105和存儲器106，并可拍攝靜止圖像和視頻圖像。

光學系統(tǒng)102包括一個或多個透鏡，將來自成像對象的圖像光(入射光)引導到成像裝置103，并將其聚焦在成像裝置103的光接收表面(傳感器單元)上。

對于成像裝置103，采用根據(jù)上述實施例的固態(tài)成像裝置11。在成像裝置103中，在取決于經(jīng)由光學系統(tǒng)102被聚焦在光接收表面上的圖像的特定時間段內(nèi)積累電子。將與在成像器件103中累積的電子相一致的信號饋送至信號處理電路104。

信號處理電路104對從成像裝置103輸出的像素信號執(zhí)行各種信號處理。將通過信號處理電路104執(zhí)行信號處理所得到的圖像(圖像數(shù)據(jù))饋送至并顯示在監(jiān)視器105上，或饋送至并存儲(記錄)在存儲器106上。

在以此方式構(gòu)造的成像設(shè)備101中，通過采用根據(jù)上述實施例的固態(tài)成像裝置11，例如，可以改進串擾特性。因此，可獲得具有較高質(zhì)量的圖像。

本技術(shù)也可具有以下構(gòu)造。

(1)一種固態(tài)成像裝置，其包括：

像素區(qū)域，在所述像素區(qū)域中，多個用于輸出與照射光的量相對應(yīng)的像素信號的像素布置成陣列；

列信號處理電路，其用于通過多個AD(模擬至數(shù)字)轉(zhuǎn)換器并行地對所述像素信號進行AD轉(zhuǎn)換，所述多個AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)量對應(yīng)于所述像素的列數(shù)；以及

參考信號生成電路，其用于生成參考信號，當所述AD轉(zhuǎn)換器對所述像素信號進行AD轉(zhuǎn)換時，所述AD轉(zhuǎn)換器參考所述參考信號，

其中，所述AD轉(zhuǎn)換器包括：

比較器，其用于比較所述像素信號和所述參考信號；

像素信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸所述像素信號的像素信號信號線與所述比較器的一個輸入端子之間；和

參考信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸所述參考信號的參考信號信號線與所述比較器的另一輸入端子之間，并且

其中，所述像素信號側(cè)電容器和所述參考信號側(cè)電容器以使第一寄生電容和第二寄生電容基本上相同的方式形成，所述第一寄生電容是在與相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器連接的像素信號側(cè)電容器的像素信號線側(cè)節(jié)點與所述參考信號側(cè)電容器的比較器側(cè)節(jié)點之間產(chǎn)生的，所述第二寄生電容是在與所述相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器連接的所述像素信號側(cè)電容器的所述像素信號線側(cè)節(jié)點與所述像素信號側(cè)電容器的比較器側(cè)節(jié)點之間產(chǎn)生的。

(2)根據(jù)(1)所述的固態(tài)成像裝置，其中，

所述像素信號側(cè)電容器和所述參考信號側(cè)電容器在平面布局中形成為部分地且交替地交換相互的位置。

(3)根據(jù)(1)或(2)所述的固態(tài)成像裝置，其中，

使所述像素信號側(cè)電容器和所述參考信號側(cè)電容器交換相互的位置的部分以如下方式形成：所述像素信號側(cè)電容器的與所述相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器的所述像素信號側(cè)電容器相靠近的部分的總長度和所述像素信號側(cè)電容器的與所述相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器的所述像素信號側(cè)電容器相靠近的部分的總長度基本上相同。

(4)根據(jù)(1)至(3)任一項所述的固態(tài)成像裝置，其中，

所述像素信號側(cè)電容器和所述參考信號側(cè)電容器的布局在布置在奇數(shù)列中的所述AD轉(zhuǎn)換器中形成為相同，并且在布置在偶數(shù)列中的所述AD轉(zhuǎn)換器中形成為相同。

(5)根據(jù)(1)至(4)任一項所述的固態(tài)成像裝置，其中，

像素共用結(jié)構(gòu)被采用，在所述像素共用結(jié)構(gòu)中，預(yù)定數(shù)量的所述像素共用浮動擴散區(qū)，并且

當基于從被短時間曝光的所述像素中讀出的像素信號和從被長時間曝光的所述像素中讀出的像素信號來拍攝用于表現(xiàn)寬動態(tài)范圍的圖像時，在所述浮動擴散區(qū)中存儲電荷，以進行像素信號讀出。

(6)一種AD轉(zhuǎn)換器，所述AD轉(zhuǎn)換器包括：

比較器，其用于比較第一信號和第二信號；

第一信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸所述第一信號的第一信號信號線與所述比較器的一個輸入端子之間；以及

第二信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸所述第二信號的第二信號信號線與所述比較器的另一輸入端子之間，

其中，所述第一信號側(cè)電容器和所述第二信號側(cè)電容器以使第一寄生電容和第二寄生電容基本上相同的方式形成，所述第一寄生電容是在與相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器連接的第一信號側(cè)電容器的第一信號線側(cè)節(jié)點與所述第二信號側(cè)電容器的比較器側(cè)節(jié)點之間產(chǎn)生的，所述第二寄生電容是在與所述相鄰的其它AD轉(zhuǎn)換器連接的所述第一信號側(cè)電容器的所述第一信號線側(cè)節(jié)點與所述第一信號側(cè)電容器的比較器側(cè)節(jié)點之間產(chǎn)生的。

(7)一種包括固態(tài)成像裝置的電子設(shè)備，所述固態(tài)成像裝置包括：

像素區(qū)域，在所述像素區(qū)域中，多個用于輸出與照射光的量相對應(yīng)的像素信號的像素布置成陣列；

列信號處理電路，其用于通過多個AD轉(zhuǎn)換器并行地對所述像素信號進行AD轉(zhuǎn)換，所述多個AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)量對應(yīng)于所述像素的列數(shù)；以及

參考信號生成電路，其用于生成參考信號，當所述AD轉(zhuǎn)換器對所述像素信號進行AD轉(zhuǎn)換時，所述AD轉(zhuǎn)換器參考所述參考信號，

其中，所述AD轉(zhuǎn)換器包括：

比較器，其用于比較所述像素信號和所述參考信號；

像素信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸所述像素信號的像素信號信號線與所述比較器的一個輸入端子之間；和

參考信號側(cè)電容器，其連接在用于傳輸所述參考信號的參考信號信號線與所述比較器的另一輸入端子之間，并且

本實施例不限于上述實施例，并且在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以進行變化和修改。

附圖標記列表

11 固態(tài)成像裝置 12 像素區(qū)域

13 垂直驅(qū)動電路 14 列信號處理電路