攝像器件的制作方法

文檔序號：12730507閱讀：196來源：國知局

技術領域

本技術涉及固體攝像器件、固體攝像器件驅(qū)動方法和電子設備，且更具體地，涉及能夠以高的準確度來抑制AD轉(zhuǎn)換時的線性(linearity)的劣化和因量子化誤差而引起的量子化豎條紋(quantization vertical streak)的固體攝像器件、固體攝像器件驅(qū)動方法和電子設備。

背景技術：

CMOS(互補金屬氧化物半導體：complementary metal oxide semiconductor)圖像傳感器能夠利用與CMOS集成電路(IC：integrated circuit)一樣的制造工藝而被制造出來、能夠被單一電源驅(qū)動、且能夠利用CMOS工藝而與模擬電路或邏輯電路一起被安裝在同一芯片內(nèi)。因此，CMOS圖像傳感器具有能夠減少周邊IC的數(shù)量等方面的一些優(yōu)勢。

因此，近年來，CMOS圖像傳感器作為代替CCD(電荷耦合器件：charge coupled device)圖像傳感器的圖像傳感器而已經(jīng)引起了關注。

在CMOS圖像傳感器中，在把像素信號讀出至外部時，對布置有多個單元像素的像素陣列部執(zhí)行地址控制，且任意地選擇來自各單元像素的像素信號。

而且，在CMOS圖像傳感器中，通過將坡面型AD(模擬數(shù)字：analog to digital)轉(zhuǎn)換電路布置成列從而形成的列型AD轉(zhuǎn)換電路能夠被用作對從像素陣列部讀取的模擬像素信號進行AD轉(zhuǎn)換從而使其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路。

在這種類型的列型AD轉(zhuǎn)換電路中，當通過增加被布置于像素陣列部中的像素數(shù)量來提高處理速度或幀速率時，被用作AD轉(zhuǎn)換時的基準電壓(斜坡狀電壓)的參考信號RAMP的坡面傾斜度變得更陡峭。由于這個影響，特別是在低增益或低灰度(低位)讀取時，各列的AD轉(zhuǎn)換點集中在坡面的一點上，且因此，發(fā)生了因為電源波動的影響而造成的線性的劣化或因為由低灰度所引起的量子化誤差而造成的豎條紋。

作為用于防止這種現(xiàn)象的技術，本申請的申請人曾經(jīng)提出了專利文獻1中的技術。

專利文獻1披露了如下的技術：通過在垂直信號線的復位讀取時增大像素的復位脈沖的脈沖寬度或調(diào)節(jié)比較器的復位脈沖的脈沖寬度，且在用于對模擬像素信號與參考信號RAMP進行比較的比較器的輸入電容的建立時期(settling period of time)的途中執(zhí)行信號采樣，由此嵌入噪聲。

因為能夠通過使用這種技術進行驅(qū)動而使復位電平分布擴展開，所以可以通過使列型AD轉(zhuǎn)換電路的操作時期發(fā)生改變來防止能量的集中且抑制因量子化誤差而引起的量子化豎條紋。

引用文獻列表

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開JP 2009-38834A

技術實現(xiàn)要素：

要解決的技術問題

同時，在利用專利文獻1中所披露的技術的驅(qū)動中，因為是在復位建立時期的途中執(zhí)行信號采樣，所以出現(xiàn)了如下的現(xiàn)象：在復位電平分布被擴展開的同時，復位電平平均值發(fā)生偏移。

在參考信號RAMP的坡面太陡峭的現(xiàn)狀下，為了通過這個技術使復位電平擴展開，比較器的復位脈沖必須與像素的復位脈沖同時被解除，否則很難獲得效果。在這種狀況下，當復位電平平均值明顯地偏移時，它可能是防止計數(shù)器的計數(shù)被不正確地執(zhí)行且會致使AD轉(zhuǎn)換被適當?shù)貓?zhí)行的因素。

因此，需要能夠在不會使復位電平平均值發(fā)生偏移的前提下使復位電平分布擴展開的驅(qū)動技術。

本技術是鑒于前述情況而做出的，且所期望的是，通過在采用能夠使復位電平分布擴展開且不會使復位電平平均值偏移的技術的前提下進行驅(qū)動，以高的準確度來抑制AD轉(zhuǎn)換時的線性的劣化和由量子化誤差而引起的量子化豎條紋。

解決技術問題所采取的技術方案

根據(jù)本技術的一個方面，提供了一種攝像器件，其包括：像素部，所述像素部具有第一像素單元和第二像素單元，所述第一像素單元和所述第二像素單元各者都被配置成執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換；第一列信號線，所述第一列信號線沿第一方向延伸，且被配置成傳輸從所述第一像素單元輸出的第一像素信號；第二列信號線，所述第二列信號線沿所述第一方向延伸，且被配置成傳輸從所述第二像素單元輸出的第二像素信號，所述第二列信號線與所述第一列信號線相鄰布置著；參考信號生成部，所述參考信號生成部被配置成生成參考信號；第一比較器，所述第一比較器被配置成基于所述參考信號與經(jīng)由所述第一列信號線傳輸過來的所述第一像素信號的比較而將所述第一像素信號轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字信號；以及開關電路，所述開關電路經(jīng)由所述第一列信號線被連接至所述第一像素單元，且經(jīng)由所述第二列信號線被連接至所述第二像素單元。這里，所述第一比較器經(jīng)由第一電容器被連接至所述像素部，所述第一比較器經(jīng)由第二電容器被連接至所述參考信號生成部。所述第一比較器具有第一晶體管和第二晶體管，所述第一晶體管的柵極被連接至所述第一電容器，所述第二晶體管的柵極被連接至所述第二電容器，所述第一晶體管的源極和漏極中的至少一者被連接至所述第二晶體管的源極和漏極中的至少一者。所述開關電路的第一端子被連接至所述第一像素單元，所述第一像素單元包括被配置成接收透過第一彩色濾光片的光的第一光電二極管。所述開關電路的第二端子被連接至所述第二像素單元，所述第二像素單元包括被配置成接收透過第二彩色濾光片的光的第二光電二極管。所述第一彩色濾光片和所述第二彩色濾光片被配置成透射同一種顏色光。所述開關電路具有第三晶體管，并且所述第三晶體管的源極是所述開關電路的所述第一端子和所述第二端子之中的一者，所述第三晶體管的漏極是所述開關電路的所述第一端子和所述第二端子之中的另一者。

在上述攝像器件中，所述第一像素單元和所述第二像素單元各者都包括多個光電二極管；并且所述第一像素單元和所述第二像素單元至少一者中的所述多個光電二極管共用浮動擴散部、放大晶體管和選擇晶體管中的至少一者。

上述攝像器件還包括第二比較器，所述第二比較器被配置成基于所述參考信號與經(jīng)由所述第二列信號線傳輸過來的所述第二像素信號的比較而將所述第二像素信號轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字信號。

在上述攝像器件中，所述第二比較器經(jīng)由第三電容器被連接至所述像素部，并且所述第二比較器經(jīng)由第四電容器被連接至所述參考信號生成部。

在上述攝像器件中，所述第二比較器具有第四晶體器和第五晶體器，所述第四晶體器的柵極被連接至所述第三電容器，并且所述第五晶體器的柵極被連接至所述第四電容器。

在上述攝像器件中，所述開關電路的所述第一端子經(jīng)由所述第一電容器被連接至所述第一比較器。

在上述攝像器件中，所述開關電路的所述第二端子經(jīng)由所述第三電容器被連接至所述第二比較器。

上述攝像器件還包括：第三列信號線，所述第三列信號線沿所述第一方向延伸，且被配置成傳輸從所述像素部的第三像素單元輸出的第三像素信號；和第三比較器，所述第三比較器被配置成基于所述參考信號與經(jīng)由所述第三列信號線傳輸過來的所述第三像素信號的比較而將所述第三像素信號轉(zhuǎn)換成第三數(shù)字信號。

根據(jù)本技術的一個方面，提供了一種攝像器件，其包括：像素部，所述像素部具有多個紅色像素單元、多個綠色像素單元和多個藍色像素單元；第一列信號線，所述第一列信號線沿第一方向延伸，且被連接至第一紅色像素單元和第一綠色像素單元；第二列信號線，所述第二列信號線沿所述第一方向延伸，且被連接至第一藍色像素單元和第二綠色像素單元；第三列信號線，所述第三列信號線沿所述第一方向延伸，且被連接至第二紅色像素單元和第三綠色像素單元，所述第二列信號線被布置于所述第一列信號線與所述第三列信號線之間；參考信號生成部，所述參考信號生成部被配置成生成參考信號；第一比較器，所述第一比較器被配置成基于所述參考信號與經(jīng)由所述第一列信號線傳輸過來的第一像素信號的比較而將所述第一像素信號轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字信號；第二比較器，所述第二比較器被配置成基于所述參考信號與經(jīng)由所述第二列信號線傳輸過來的第二像素信號的比較而將所述第二像素信號轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字信號；第三比較器，所述第三比較器被配置成基于所述參考信號與經(jīng)由所述第三列信號線傳輸過來的第三像素信號的比較而將所述第三像素信號轉(zhuǎn)換成第三數(shù)字信號；以及開關電路，所述開關電路被連接至所述第一列信號線和所述第三列信號線。這里，所述第一比較器經(jīng)由第一電容器被連接至所述像素部，所述第一比較器經(jīng)由第二電容器被連接至所述參考信號生成部。所述第一比較器具有第一晶體管和第二晶體管，所述第一晶體管的柵極被連接至所述第一電容器，所述第二晶體管的柵極被連接至所述第二電容器，所述第一晶體管的源極和漏極中的至少一者被連接至所述第二晶體管的源極和漏極中的至少一者。所述開關電路的第一端子在所述像素部與所述第一比較器之間被連接至所述第一列信號線，所述開關電路的第二端子在所述像素部與所述第三比較器之間被連接至所述第三列信號線。所述開關電路具有第三晶體管，并且所述第三晶體管的源極是所述開關電路的所述第一端子和所述第二端子中的一者，所述第三晶體管的漏極是所述開關電路的所述第一端子和所述第二端子中的另一者。

在上述攝像器件中，所述第一列信號線不與所述多個藍色像素單元連接；述第二列信號線不與所述多個紅色像素單元連接；并且所述第三列信號線不與所述多個藍色像素單元連接。

根據(jù)本技術的一個方面，提供了一種固體攝像器件，其包括：像素部，所述像素部被構造成包括以矩陣形式布置的多個像素，所述多個像素執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換；列信號線，所述列信號線被構造成把從所述像素輸出的像素信號以列為單元進行傳輸；AD轉(zhuǎn)換部，所述AD轉(zhuǎn)換部被構造成包括比較器，所述比較器對作為斜坡波的參考信號與經(jīng)由所述列信號線而被傳輸?shù)乃鱿袼匦盘栠M行比較，且所述AD轉(zhuǎn)換部基于所述比較器的比較結果而將所述像素信號的基準電平和信號電平獨立地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；開關，所述開關被構造成與所述列信號線連接；以及控制部，所述控制部被構造成僅在所述比較器被復位的時期中的一定時期內(nèi)接通所述開關且致使所述列信號線短路。

所述多個像素可以與顏色濾光片對應地被布置于所述像素部中，在所述顏色濾光片中以特定的重復單元布置著顏色。所述開關可以被連接至同一顏色的所述像素的各所述列信號線。

所述控制部可以根據(jù)由所述AD轉(zhuǎn)換部執(zhí)行的AD轉(zhuǎn)換的增益來調(diào)節(jié)所述開關的接通時期。

所述控制部可以根據(jù)由所述AD轉(zhuǎn)換部執(zhí)行的所述AD轉(zhuǎn)換的所述增益來調(diào)節(jié)所述比較器的復位時期。

由所述AD轉(zhuǎn)換部執(zhí)行的所述AD轉(zhuǎn)換的所述增益可以具有與取決于各顏色而不同的所述參考信號對應的值。

所述開關可以是晶體管。所述晶體管可以包括柵極、源極和漏極，所述柵極經(jīng)由控制線而被連接至所述控制部，所述源極和所述漏極被連接至行方向上的與所述列信號線連接的行信號線。

所述開關可以是晶體管。所述晶體管可以包括柵極、源極和漏極，所述柵極經(jīng)由控制線而被連接至所述控制部，所述源極被連接至所述列信號線，所述漏極被連接至行方向上的行信號線。

所述開關可以與所有的所述列信號線連接。

所述列信號線可以以特定單元被劃分為各塊。所述開關可以以各所述塊為單元與所述列信號線連接。

以所述矩陣形式被布置于所述像素部中的所述多個像素可以與其他像素共用至少放大晶體管和所述列信號線。

所述固體攝像器件還可以包括噪聲添加部，所述噪聲添加部被構造成將噪聲添加到經(jīng)由所述列信號線而被傳輸?shù)乃鱿袼匦盘栔校鲈肼暡浑S時間而變動且在二維空間內(nèi)是不規(guī)則的。

根據(jù)本技術的一個方面的固體攝像器件驅(qū)動方法和電子設備是與本技術上述方面的固體攝像器件對應的驅(qū)動方法和電子設備。

在根據(jù)本技術的一個方面的固體攝像器件、固體攝像器件驅(qū)動方法和電子設備中，基于對作為斜坡波的參考信號與經(jīng)由列信號線(所述列信號線用來傳輸從以矩陣形式布置有用于執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的多個像素的像素部輸出的像素信號)而被傳輸?shù)乃鱿袼匦盘栠M行比較的比較器的比較結果，所述像素信號的基準電平和信號電平被獨立地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且與所述列信號線連接的所述開關僅在所述比較器被復位的時期中的一定時期內(nèi)被接通以使所述列信號線短路。

本發(fā)明的效果

根據(jù)本技術的一方面，能夠以很高的準確度來抑制AD轉(zhuǎn)換時的線性的劣化和因量子化誤差而引起的量子化豎條紋。

附圖說明

圖1是圖示了相關技術的CMOS圖像傳感器的構造的圖。

圖2是圖示了單元像素的構造和連接方式的圖。

圖3是圖示了比較器的構造的圖。

圖4是用來說明其中對像素復位脈沖RST的脈沖寬度進行調(diào)節(jié)的驅(qū)動的圖。

圖5是用來說明其中對比較器復位脈沖PSET的脈沖寬度進行調(diào)節(jié)的驅(qū)動的圖。

圖6是用來說明使復位電平平均值發(fā)生偏移的機制的圖。

圖7是示意性地圖示了當復位電平平均值發(fā)生偏移時的復位電平分布的圖。

圖8是圖示了根據(jù)本技術的CMOS圖像傳感器的構造的圖。

圖9是圖示了開關的構造和連接方式的圖。

圖10是用來說明利用控制脈沖VSLCNT的驅(qū)動的圖。

圖11是示意性地圖示了當復位電平平均值發(fā)生偏移時的復位電平分布的圖。

圖12是用來說明利用電容元件來調(diào)節(jié)復位電平分布的圖。

圖13是用來說明利用電容元件來調(diào)節(jié)復位電平分布的圖。

圖14是圖示了用于常規(guī)驅(qū)動的電路的圖。

圖15是用來說明常規(guī)驅(qū)動的時序圖。

圖16是圖示了用于根據(jù)本技術的驅(qū)動的電路的圖。

圖17是用來說明根據(jù)本技術的驅(qū)動的時序圖。

圖18是用來說明根據(jù)本技術的驅(qū)動的時序圖。

圖19是圖示了由于AD轉(zhuǎn)換而獲得的圖像的對照示例的圖。

圖20是用來說明以同一顏色的像素為單元而被執(zhí)行的驅(qū)動的圖。

圖21是用來說明其中AD轉(zhuǎn)換增益與控制脈沖VSLCNT聯(lián)動的驅(qū)動的圖。

圖22是用來說明其中AD轉(zhuǎn)換增益與自動調(diào)零時期聯(lián)動的驅(qū)動的圖。

圖23是圖示了其中生成各種顏色的參考信號的構造的圖。

圖24是圖示了開關的構造和連接方式的另一個示例的圖。

圖25是圖示了攝像設備的構造示例的圖。

具體實施方式

以下，將會參照附圖來說明本技術的實施例。

這里，為了幫助理解本技術和闡明本技術的背景，將會參照圖1至圖7來說明在專利文獻1中披露的相關技術的CMOS圖像傳感器的構造及其問題，然后將會說明根據(jù)本技術的CMOS圖像傳感器。

相關技術的CMOS圖像傳感器

相關技術的CMOS圖像傳感器的構造

圖1是圖示了相關技術的CMOS圖像傳感器的構造的圖。

如圖1所示，CMOS圖像傳感器1包括像素陣列部11和周邊電路部，像素陣列部11被形成于半導體基板(芯片)上，所述周邊電路部與像素陣列部11被集成在同一個半導體基板上。所述周邊電路部包括垂直驅(qū)動部12、讀取電流源部13、列處理部14、參考信號生成部15、水平驅(qū)動部16、通信時序控制部17、輸出部18和噪聲添加部19。

在像素陣列部11中，單元像素30以二維的方式被布置成矩陣狀，各單元像素30包括光電轉(zhuǎn)換元件，該光電轉(zhuǎn)換元件生成具有與入射光量對應的電荷量的電荷且將所生成的電荷積累于其內(nèi)。

在圖1中，為了簡化說明，省略了一些行和列，但是事實上，許多單元像素30被布置于每行和每列中。代表性地，各單元像素30包括：充當光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管；和設有諸如晶體管等放大用半導體器件的像素內(nèi)放大器。例如，浮動擴散放大器被用作像素內(nèi)放大器。

而且，在像素陣列部11中，針對于矩陣狀的像素陣列，行控制線20以行為單元被形成于像素行的像素陣列方向(圖1中的水平方向)上，且垂直信號線21以列為單元被形成于像素列的像素陣列方向(圖1中的垂直方向)上。

垂直驅(qū)動部12由移位寄存器和地址解碼器等構成，且根據(jù)來自通信時序控制部17的控制信號對像素陣列部11中的像素同時或以行為單元進行驅(qū)動。垂直驅(qū)動部12的具體構造沒有被圖示，但是垂直驅(qū)動部12通常被構造成包括兩個掃描系統(tǒng)，即，讀取掃描系統(tǒng)和清除掃描系統(tǒng)。

從被垂直驅(qū)動部12選擇性地掃描的像素行中的單元像素30輸出的信號經(jīng)由垂直信號線21而被提供給列處理部14。而且，垂直信號線21具有延伸至列處理部14側的一端，且讀取電流源部13被連接在垂直信號線21的該路徑中。讀取電流源部13與單元像素30中的放大晶體管一起構成源極跟隨器，該源極跟隨器被提供有基本上恒定的操作電流(讀取電流)。

列處理部14具有如下的AD轉(zhuǎn)換功能和差分處理功能：該AD轉(zhuǎn)換功能用于，針對于像素陣列部11中的各像素列把從所選出行中的各單元像素30經(jīng)由垂直信號線21而傳輸過來的像素信號的復位電平(該復位電平充當基準電平)和信號電平獨立地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；該差分處理功能用于，獲得由所述復位電平的AD轉(zhuǎn)換結果與所述信號電平的AD轉(zhuǎn)換結果之間的差所表示的信號成分的數(shù)字信號。

具體地，從各單元像素30輸出的像素信號經(jīng)由垂直信號線21而被輸入到列處理部14中的列型AD轉(zhuǎn)換部41。參考信號生成部(數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC：digital analog converter))15根據(jù)來自通信時序控制部17的控制信號而生成具有斜坡狀電壓的參考信號RAMP，且將參考信號RAMP提供給各列型AD轉(zhuǎn)換部41。

接著，當從參考信號生成部15提供了參考信號RAMP時，各列型AD轉(zhuǎn)換部41在從參考信號生成部15提供參考信號RAMP的同時開始對時鐘信號進行計數(shù)。然后，各列型AD轉(zhuǎn)換部41比較所輸入的像素信號與參考信號RAMP，且執(zhí)行計數(shù)直到作為比較的結果而發(fā)現(xiàn)所輸入的像素信號與參考信號RAMP一致，由此執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。

稍后將會說明列處理部14和參考信號生成部15的細節(jié)。

水平驅(qū)動部16由移位寄存器和地址解碼器等構成，且根據(jù)來自通信時序控制部17的控制信號而順序地選擇列處理部14中的與像素列對應的單元電路。通過水平驅(qū)動部16的選擇性掃描功能，列處理部14中所保持的計數(shù)值被讀出。

水平信號線22包括具有與列型AD轉(zhuǎn)換部41的位寬度對應的n位寬度的信號線，且經(jīng)由與各輸出線(未圖示)對應的n個感測電路(未圖示)而被連接至輸出部18。

通信時序控制部17由時序發(fā)生器等構成，該時序發(fā)生器生成各部件的操作所必需的時鐘或特定時序的脈沖信號等。通信時序控制部17基于從外部獲得的主時鐘(CLK)或用于指示操作模式等的數(shù)據(jù)(DATA)而生成時鐘或脈沖信號，且執(zhí)行CMOS圖像傳感器1中的諸如垂直驅(qū)動部12、列處理部14、參考信號生成部15和水平驅(qū)動部16等各部件的驅(qū)動控制。

噪聲添加部19將特定噪聲添加到經(jīng)由垂直信號線21而被傳輸?shù)南袼匦盘栔小?/p>

具體地，噪聲添加部19改變用來驅(qū)動單元像素30的驅(qū)動脈沖的接通/切斷時刻(例如，稍后將會說明的比較器44的復位解除時刻)和AD轉(zhuǎn)換時刻，且控制垂直信號線21的偏置電流(對單元像素30的讀取電流)。而且，經(jīng)由垂直信號線21而被傳輸?shù)南袼匦盘栔邪瞬浑S時間而變動、但是具有取決于二維像素位置而有所不同的噪聲電平的噪聲信號。

換言之，當隨時間而變動的噪聲被添加到像素信號中時，該噪聲很難被消除；但是不隨時間發(fā)生變動的二維空間隨機噪聲卻能夠通過針對于同一像素位置處的像素信號執(zhí)行復位電平與信號電平之間的差分處理而被消除。如上所述，噪聲添加部19能夠與列型AD轉(zhuǎn)換部41的一些功能協(xié)作地操作。

通過上述的構造，從像素陣列部11中以行為單元而順序地輸出各垂直列的像素信號。于是，獲得了與以矩陣狀布置有光電轉(zhuǎn)換元件的像素陣列部11對應的一個圖像，即1幀的圖像，以作為整個像素陣列部11的像素信號的集合。

列處理部和參考信號生成部的詳細構造

這里，將會說明圖1中的列處理部14和參考信號生成部15的詳細構造。

參考信號生成部15基于來自通信時序控制部17的控制信號而生成臺階狀鋸齒波(斜坡波形)。參考信號生成部15將所生成的鋸齒波作為AD轉(zhuǎn)換用的參考信號RAMP(ADC基準電壓)而提供給列處理部14中的列型AD轉(zhuǎn)換部41。

從通信時序控制部17提供給參考信號生成部15的控制信號包括如下的信息：該信息用來使數(shù)字信號相對于時間的變化率均一化以使得各比較處理的斜坡電壓具有相同的傾斜度(變化率)。具體地，較佳的是，針對每個單位時間而一個接一個地改變計數(shù)值。

列型AD轉(zhuǎn)換部41對應于構成像素陣列部11的單元像素30的各列而被設置著。各列型AD轉(zhuǎn)換部41包括由電容元件42、電容元件43、比較器44、計數(shù)器45、開關46和存儲器47。

電容元件42的一個電極與其他電容元件42的一個電極同樣地被連接至與該電容元件42對應的垂直列的垂直信號線21，且來自單元像素30的像素信號被輸入到一個電容元件42的所述一個電極。而且，比較器44的一個輸入端子被連接至該電容元件42的另一個電極。

電容元件43的一個電極與其他電容元件43的一個電極共同地接收來自參考信號生成部15的參考信號RAMP，且電容元件43的另一個電極與比較器44的另一個輸入端子連接。

電容元件42和43被用于信號耦合，且截斷(DC截斷)向比較器44輸入的信號中的直流成分。

比較器44的所述一個輸入端子被連接至電容元件42的所述另一個電極，且接收經(jīng)過DC截斷的像素信號，并且比較器44的所述另一個輸入端子被連接至電容元件43的所述另一個電極，且接收經(jīng)過DC截斷的參考信號RAMP。

針對各行控制線20(V0、V1、…、Vv)，比較器44比較參考信號RAMP和經(jīng)由垂直信號線21(H0、H1、…、Hh)從單元像素30獲得的像素信號。比較器44的輸出端子被連接至計數(shù)器45，且比較器44將比較處理結果輸出至計數(shù)器45。

通信時序控制部17具有根據(jù)比較器44是否對像素信號的復位電平和信號電平執(zhí)行比較處理來切換計數(shù)器45中的計數(shù)處理的模式的功能。而且，計數(shù)模式包括向下計數(shù)模式和向上計數(shù)模式。

來自通信時序控制部17的計數(shù)時鐘被共同地輸入到計數(shù)器45的時鐘端子和其他計數(shù)器45的時鐘端子。計數(shù)器45被構造成能夠：不管計數(shù)模式如何都可以使用共同的向上/向下計數(shù)器(U/D CNT)來交替地切換向下計數(shù)操作和向上計數(shù)操作，且執(zhí)行計數(shù)處理。

計數(shù)器45具有保持計數(shù)結果的鎖存功能，且保持計數(shù)器值直到通過來自水平驅(qū)動部16的控制信號而被給出指令。

而且，n位存儲器47和開關46被設置在計數(shù)器45的后面，n位存儲器47保存計數(shù)器45中所保持的計數(shù)值，開關46根據(jù)來自通信時序控制部17的計數(shù)器值傳輸指令而執(zhí)行開關操作。開關46根據(jù)來自通信時序控制部17的傳輸指令而將計數(shù)器45的計數(shù)器值傳輸至存儲器47，且致使該計數(shù)器值被存儲于存儲器47中。

存儲器47保持從計數(shù)器45獲得的計數(shù)值直到通過來自水平驅(qū)動部16的控制信號而被給出指令。存儲器47中所保持的計數(shù)值通過水平驅(qū)動部16而被讀出。

如上所述，具有上述構造的列型AD轉(zhuǎn)換部41對應于各垂直信號線21(H0、H1、…、Hh)而被布置著，由此構成了充當列平行構造的ADC模塊的列處理部14。在這個構造中，列型AD轉(zhuǎn)換部41在與水平消隱時期對應的像素信號讀取時期內(nèi)執(zhí)行計數(shù)操作，且以特定時序輸出計數(shù)結果。

換言之，比較器44比較具有以特定傾斜度上升或下降的斜坡波形的參考信號RAMP的電壓電平與來自單元像素30的像素信號之中的像素信號的電壓電平，且當這兩個電壓電平彼此相等時，使其輸出反轉(zhuǎn)。而且，計數(shù)器45與從參考信號生成部15輸出的斜坡波形電壓同步地開始向下計數(shù)模式或向上計數(shù)模式的計數(shù)操作，且當被通知了比較器44的輸出被反轉(zhuǎn)的信息時，計數(shù)器45停止計數(shù)操作，且通過保持這個時間點處的計數(shù)值而完成AD轉(zhuǎn)換。

隨后，基于利用以特定時序從水平驅(qū)動部16輸入的水平選擇信號而實現(xiàn)的移位操作，計數(shù)器45將其內(nèi)所保持的像素數(shù)據(jù)通過輸出部18等而順序地輸出至具有像素陣列部11等的芯片的外部。

在圖1中，為了簡化說明，例如，未圖示出不是直接地涉及對本實施例的說明的各種電路，但是例如，存在著包括作為CMOS圖像傳感器1的組件的信號處理電路等的情況。

圖1中的CMOS圖像傳感器1具有上述構造。

單元像素的構造

接下來，將會參照圖2來說明被布置于圖1所示的CMOS圖像傳感器1的像素陣列部11中的單元像素30的構造示例以及驅(qū)動控制線與像素晶體管之間的連接方式。

如圖2所示，作為像素陣列部11中的單元像素30的構造，例如，可以使用包括4個晶體管的4TR結構。

單元像素30包括例如作為光電轉(zhuǎn)換元件的二極管51，且包括作為一個光電二極管51的有源元件的4個晶體管，即傳輸晶體管52、復位晶體管53、放大晶體管54和垂直選擇晶體管55。單元像素30還包括由浮動擴散部56構成的浮動擴散放大器結構(floating diffusion AMP(FDA))的像素信號生成部57。

光電二極管51進行將入射光轉(zhuǎn)換成與光量對應的電荷量的光電轉(zhuǎn)換。傳輸晶體管52被布置于光電二極管51與浮動擴散部56之間。

當驅(qū)動脈沖TRG經(jīng)由傳輸線59從傳輸驅(qū)動緩存器58被施加給傳輸柵極時，傳輸晶體管52將通過光電二極管51中的光電轉(zhuǎn)換而獲得的電子傳輸至浮動擴散部56。

浮動擴散部56與放大晶體管54的柵極連接。放大晶體管54經(jīng)由垂直選擇晶體管55而被連接至垂直信號線21，且與被設置于單元像素30外部的讀取電流源部13一起構成源極跟隨器(像素源極跟隨器)。

當從被連接至垂直信號線21的許多單元像素中選擇出單元像素30作為選擇像素時，經(jīng)由垂直選擇線61從選擇驅(qū)動緩存器60向垂直選擇晶體管55的柵極施加垂直選擇脈沖VSEL，垂直選擇晶體管55被接通，且放大晶體管54與垂直信號線21連接。放大晶體管54放大浮動擴散部56的電位，且將與該電位對應的電壓輸出至垂直信號線21。從各像素輸出的信號電壓作為像素信號(So)經(jīng)由垂直信號線21而被輸出至列處理部14。

復位晶體管53被連接于電源線VRD與浮動擴散部56之間，且當經(jīng)由復位線63從復位驅(qū)動緩存器62施加了像素復位脈沖RST時，復位晶體管53使浮動擴散部56的電位復位。

更具體地，當像素被復位時，接通傳輸晶體管52以將留在光電二極管51中的電荷排出，然后切斷傳輸晶體管52，并且光電二極管51將光信號轉(zhuǎn)換成電荷且積累該電荷。

在讀取的時候，接通復位晶體管53以使浮動擴散部56復位，然后切斷復位晶體管53，且此時浮動擴散部56中的電荷通過放大晶體管54和垂直選擇晶體管55而被輸出。這時的輸出是復位電平輸出(P階段輸出)。

然后，接通傳輸晶體管52以便將光電二極管51中所積累的電荷傳輸至浮動擴散部56，且此時浮動擴散部56的電壓通過放大晶體管54而被輸出。這時的輸出是信號電平輸出(D階段輸出)。

然后，信號電平輸出(D階段輸出)與復位電平輸出(P階段輸出)之間的差分被用作像素信號，且因此在防止了各像素的輸出DC成分的差異的同時，能夠從像素信號中消除浮動擴散部56的復位噪聲。例如，上述這個操作是對一行中的各像素同時執(zhí)行的，因為傳輸晶體管52、垂直選擇晶體管55和復位晶體管53各自的柵極是以行為單元而被連接的。

讀取電流源部13包括：被設置于各垂直列中的NMOS晶體管71(以下，稱為“負載NMOS晶體管71”)；被所有垂直列共用的電流生成部72；以及包括NMOS晶體管74的基準電源部73。源極線75被連接至在垂直方向上的端部處充當基板偏壓的接地，且從芯片的左右兩端提供對于負載NMOS晶體管71的接地的操作電流(讀取電流)。

各負載NMOS晶體管71的漏極被連接至相應列的垂直信號線21，各負載NMOS晶體管71的源極被連接至充當接地線的源極線75。因此，各垂直列的負載NMOS晶體管71的柵極與基準電源部73中的晶體管74的柵極連接以構成電源鏡像電路，且負載NMOS晶體管71的柵極起到垂直信號線21上的電流源的作用。

用來只在必要時輸出特定電流的負載控制信號SFLACT從負載控制部(未圖示)被提供給電流生成部72。在讀取的時候，激活狀態(tài)的負載控制信號SFLACT被輸入到電流生成部72，且電流生成部72致使預定電流通過經(jīng)由垂直信號線21而被連接過去的負載NMOS晶體管71連續(xù)地流到各放大晶體管54中。

換言之，負載NMOS晶體管71與所選出行中的放大晶體管54一起構成源極跟隨器，并且將讀取電流提供給放大晶體管54，且將像素信號(So)輸出至垂直信號線21。

比較器的構造

接下來，將會參照圖3來說明被設置于圖1中的各列型AD轉(zhuǎn)換部41內(nèi)的比較器44的細節(jié)。

比較器44采用差分放大器構造作為基本構造，且包括差分晶體管對部81、負載晶體管對部82和電流源部83，負載晶體管對部82充當差分晶體管對部81的輸出負載。

差分晶體管對部81包括NMOS晶體管84和85。負載晶體管對部82包括PMOS晶體管86和87。電流源部83包括NMOS恒定電流源晶體管88，且將恒定的操作電流提供給差分晶體管對部81和負載晶體管對部82。

晶體管84和85的源極被共同地連接至電流源部83中的恒定電流源晶體管88的漏極，且晶體管84和85的漏極被連接至負載晶體管對部82中的相應的晶體管86和87的漏極。DC(直流)柵極電壓被輸入到恒定電流源晶體管88的柵極。

差分晶體管對部81的輸出(圖3的示例中的晶體管85的漏極)被連接至放大器(未圖示)、經(jīng)過緩存器(未圖示)、且被充分放大然后被輸出至計數(shù)器45(圖1)。

而且，設置有使比較器44的操作點復位的操作點復位部91。操作點復位部91起到偏離消除部的作用。換言之，比較器44被構造成具有偏離消除功能的電壓比較器。操作點復位部91包括開關晶體管92和93。

開關晶體管92被連接于晶體管84的柵極與漏極之間。開關晶體管93被連接于晶體管85的柵極與漏極之間。比較器復位脈沖PSET被共同地提供給開關晶體管92和93各者的柵極。

像素信號經(jīng)由用于信號耦合的電容元件42(圖1)而被輸入到晶體管84的柵極。而且，參考信號RAMP經(jīng)由用于信號耦合的電容元件43(圖1)而被輸入到晶體管85的柵極。

在上述構造中，操作點復位部91對通過電容元件42和43輸入過來的信號執(zhí)行采樣/保持功能。

換言之，比較器復位脈沖PSET只在像素信號和參考信號RAMP的比較即將開始之前才變?yōu)榧せ?例如，H(高)電平)，且差分晶體管對部81的操作點被復位到漏極電壓(讀取電位；用來讀取基準成分或信號成分的操作基準值)。

隨后，像素信號經(jīng)由電容元件42被輸入到晶體管84，參考信號RAMP經(jīng)由電容元件43被輸入到晶體管85，且進行比較直到像素信號和參考信號RAMP變成相同電位。然后，當像素信號和參考信號RAMP變成相同電位時，輸出被反轉(zhuǎn)。

在下面的說明中，比較器復位脈沖PSET變?yōu)榧せ畹臓顟B(tài)還被稱為“自動調(diào)零(AZ：auto zero)”。

而且，為了方便說明，圖1中的電容元件42和43已經(jīng)被說明為被設置于比較器44的外部，但是電容元件42和43可以被設置于圖3的比較器44中且被構造為操作點復位部91的一部分。在這種情況下，電容元件42被布置于用于輸入像素信號的輸入端子與晶體管84的柵極之間，且電容元件43被布置于用于輸入?yún)⒖夹盘朢AMP的輸入端子與晶體管85的柵極之間。而且，像素信號的輸入和參考信號RAMP的輸入可以調(diào)換。

相關技術的CMOS傳感器中的AD轉(zhuǎn)換的問題

同時，在CMOS圖像傳感器1中，當執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換時，通過由噪聲添加部19等注入特定噪聲且使復位電平分布擴展開，使得列型AD轉(zhuǎn)換部41的操作時期發(fā)生變化，防止了能量的集中，或抑制了因量子化誤差而引起的豎條紋，但是出現(xiàn)了如下的現(xiàn)象：其中，在復位電平分布擴展開的同時，復位電平的平均值發(fā)生偏移。

通過由本技術的發(fā)明人進行的詳細仿真，發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象發(fā)生的原因。在這方面，下面將會參照圖4至圖7來說明使復位電平平均值發(fā)生偏移的機制的細節(jié)。

這里，在像素信號的常規(guī)的讀取和AD轉(zhuǎn)換時，在出現(xiàn)于垂直信號線21上的復位電平被充分穩(wěn)定之后，然后對復位電平執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。另一方面，在CMOS圖像傳感器1中，在出現(xiàn)于垂直信號線21上的復位電平被穩(wěn)定之前就對復位電平執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換，因此，是對不穩(wěn)定狀態(tài)的復位電平執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。

這意味著復位噪聲被混入到AD轉(zhuǎn)換結果中，但是因為復位噪聲的量取決于各像素而有所不同，所以混入狀態(tài)也同樣會取決于各像素而有所不同，且因此，二維的不規(guī)則噪聲被混入到復位電平的AD轉(zhuǎn)換結果中。

而且，作為對不穩(wěn)定狀態(tài)的復位電平執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換的技術，專利文獻1披露了一種對像素復位脈沖RST被切斷時的時刻與用于使比較器44復位的比較器復位脈沖PSET被切斷時的時刻之間的間隔(以下，稱為“復位解除間隔TRelease”)進行調(diào)節(jié)以使該間隔小于通常所采用的間隔的技術。

換言之，如圖4所示，通過使像素復位脈沖RST被切斷時的時刻偏移至稍后的時刻且減小復位解除間隔TRelease，比較器44的復位狀態(tài)在復位噪聲不穩(wěn)定的時刻被有意地解除。因此，不規(guī)則噪聲能夠被注入到復位電平的AD轉(zhuǎn)換結果中。

類似地，如圖5所示，通過使比較器復位脈沖PSET被切斷時的時刻偏移至稍前的時刻且減小復位解除間隔TRelease，不規(guī)則噪聲能夠被注入到復位電平的AD轉(zhuǎn)換結果中。

如上所述，在CMOS圖像傳感器1中，通過在比較器44的輸入電容的建立時期的途中執(zhí)行信號采樣，不規(guī)則噪聲被注入到復位電平的AD轉(zhuǎn)換結果中，且復位電平分布被擴展開。

具體地，如圖6的時序圖所示，根據(jù)如圖6中的虛線所示的常規(guī)驅(qū)動時序，在像素復位脈沖RST被輸入且然后出現(xiàn)于垂直信號線21上的復位噪聲成分被穩(wěn)定之后，切斷用于比較器44的比較器復位脈沖PSET，因此，像素信號(So)的偏離成分被完全消除。

另一方面，根據(jù)如實線所示的CMOS圖像傳感器1的驅(qū)動時序，當注入噪聲成分時，像素復位脈沖RST被切斷時的時刻被有意地偏移至稍后的時刻，因此，復位解除間隔(TRelease)被減小了。結果，比較器44的復位狀態(tài)在復位噪聲不穩(wěn)定的時刻被有意地解除。這意味著，通過控制用于像素復位的像素復位脈沖RST的脈沖寬度和像素中的復位噪聲的建立量，二維的不規(guī)則噪聲被注入。

結果，不穩(wěn)定的復位噪聲成分被混入到復位電平的AD轉(zhuǎn)換結果中，但是如上所述因為復位噪聲的量取決于各像素而有所不同，所以混入狀態(tài)也是不同的，且因此，二維的不規(guī)則噪聲能夠被混入到復位電平的AD轉(zhuǎn)換結果中。

而且，因為存在著從比較器44的復位解除到實際的參考信號RAMP的坡面開始(即，AD轉(zhuǎn)換開始)的時間，所以這個時期被設定為其中垂直信號線21的復位噪聲成分處于完全穩(wěn)定的操作時機，且因此，復位電平不會在隨后的復位電平的AD轉(zhuǎn)換的時間與信號電平的AD轉(zhuǎn)換的時間之間發(fā)生改變。因此，不會含有在時間上隨機的噪聲成分，且圖像質(zhì)量不會劣化。

換言之，事實上，將相同量的二維不規(guī)則固定模式噪聲注入到像素信號的復位電平和信號電平中，執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換，且對各AD轉(zhuǎn)換結果進行差分處理，因此，在伴隨著該差分處理而生成的量子化噪聲在二維空間內(nèi)變得隨機的狀態(tài)下獲得了信號成分中的數(shù)字信號。

如上所述，CMOS圖像傳感器1根據(jù)圖6中的驅(qū)動時序進行操作，且使復位電平分布擴展開，因此，CMOS圖像傳感器1能夠防止能量的集中，能夠防止伴隨著差分處理而出現(xiàn)的量子化誤差相對于各列而被積累的現(xiàn)象，且能夠抑制豎條紋狀的不自然噪聲。

然而，在圖6的驅(qū)動時序的情況下，因為在建立時期的途中進行信號采樣，所以復位電平分布沒有擴展開，且出現(xiàn)了復位電平平均值偏移的現(xiàn)象。

圖7是示意性地圖示了當復位電平平均值發(fā)生偏移時的復位電平分布的圖。

在圖7中，水平軸表示復位電平輸出值，且垂直軸表示其頻率。而且，在圖7中，根據(jù)由圖6中的虛線所示的驅(qū)動時序的驅(qū)動被稱為“常規(guī)驅(qū)動”，且根據(jù)由圖6中的實線所示的驅(qū)動時序的驅(qū)動被稱為“抖動驅(qū)動”。

在常規(guī)驅(qū)動中，因為沒有執(zhí)行噪聲注入，所以如圖7中的虛線所示，復位電平分布沒有向外張開，而是集中在平均值附近。而且，因為沒有執(zhí)行噪聲注入，所以復位電平的輸出值不會變?yōu)榇蟮闹?。因此，復位電平輸出值沒有超過復位電平計數(shù)最大值。

另一方面，在抖動驅(qū)動中，因為通過噪聲添加部19等執(zhí)行了噪聲注入，所以復位電平分布擴展開，但是隨著噪聲的注入，復位電平輸出值相應地增大，因此，與常規(guī)驅(qū)動的情況比較而言，平均值向圖7中的右邊偏移。于是，出現(xiàn)了復位電平輸出值超過復位電平計數(shù)最大值的情況。

如上所述，當復位電平平均值顯著地偏移以致于復位電平輸出值超過復位電平能夠被計數(shù)的最大值時，可能不會執(zhí)行計數(shù)器45的正確計數(shù)，且可能不會適當?shù)貓?zhí)行AD轉(zhuǎn)換。為了防止這種現(xiàn)象，有必要抑制復位電平平均值的偏移，但是本技術的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了用于抑制復位電平平均值的偏移的技術。在這方面，下面將會說明根據(jù)本技術的CMOS圖像傳感器。

根據(jù)本技術的CMOS圖像傳感器

根據(jù)本技術的CMOS圖像傳感器的構造示例

圖8是圖示了根據(jù)本技術的作為固體攝像器件的CMOS圖像傳感器的構造示例的圖。

在圖8的CMOS圖像傳感器101中，利用相同的附圖標記表示與圖1中的CMOS圖像傳感器1的部件對應的部件，且將適當?shù)厥÷运鼈兊恼f明。

換言之，CMOS圖像傳感器101與CMOS圖像傳感器1的不同之處在于：開關110被設置于像素陣列部11與讀取電流源部13之間。

開關110被連接至垂直信號線21。開關110根據(jù)經(jīng)由控制線23從通信時序控制部17輸入的控制脈沖VSLCNT來致使垂直信號線21短路。然后，當垂直信號線21短路時，各垂直信號線21的電位變成平均電位，且該電位被存儲，因此，能夠抑制復位電平平均值的偏移。

這里，將會參照圖9至圖13來進一步詳細地說明用于抑制復位電平平均值的偏移的技術。

在圖9中，為了方便說明，在以矩陣狀被布置于像素陣列部11中的單元像素30之中，僅圖示了單元像素30-1和單元像素30-2。在圖9中，利用相同的附圖標記表示與圖2中的部件對應的部件，且將省略它們的說明。

在單元像素30-1中，放大晶體管54-1經(jīng)由垂直選擇晶體管55-1而與垂直信號線21-1連接，且放大晶體管54-1與讀取電流源部13-1一起構成源極跟隨器。在圖9等中，利用“VSL1”表示該源極跟隨器的輸出。

列型AD轉(zhuǎn)換部41-1被連接至垂直信號線21-1。在列型AD轉(zhuǎn)換部41-1中，來自單元像素30-1的像素信號經(jīng)由電容元件42-1而被輸入到比較器44-1的一個輸入端子，且來自參考信號生成部15的參考信號RAMP經(jīng)由電容元件43-1而被輸入到比較器44-1的另一個輸入端子。在圖9等中，利用“VSL1D”表示電容元件42-1的輸出。

類似地，在單元像素30-2中，放大晶體管54-2和讀取電流源部13-2構成源極跟隨器。列型AD轉(zhuǎn)換部41-2被連接至垂直信號線21-2。在圖9等中，利用“VSL2”表示該源極跟隨器的輸出，且利用“VSL2D”表示電容元件42-2的輸出。

開關110由開關晶體管111構成。開關晶體管111的源極經(jīng)由行信號線112而與垂直信號線21-1連接，且開關晶體管111的漏極經(jīng)由行信號線112而與垂直信號線21-2連接。換言之，開關晶體管111通過借助于行信號線112在行方向上使垂直信號線21相互連接，將對應于各列而被構成的源極跟隨器的輸出連接起來。

來自通信時序控制部17的控制脈沖VSLCNT被輸入到開關晶體管111的柵極。因此，開關晶體管111根據(jù)來自通信時序控制部17的控制脈沖VSLCNT而執(zhí)行接通/切斷的開關操作。

例如，如圖10所示，僅在比較器44上的比較器復位脈沖PSET處于激活狀態(tài)的時期內(nèi)的一定時期中，控制脈沖VSLCNT具有H電平。而且，當被輸入到柵極的控制脈沖VSLCNT變成H電平時，開關晶體管111進入接通狀態(tài)，且致使被連接至行信號線112的垂直信號線21短路。當垂直信號線21短路時，各垂直信號線21的電位變成平均電位，且各列的源極跟隨器的輸出變成平均輸出。例如，在圖9中，源極跟隨器的輸出VSL1和VSL2被平均。

結果，各源極跟隨器的輸出的平均值作為輸入電容而被存儲在布置于各列型AD轉(zhuǎn)換部41中的比較器44的一個輸入端子中。

隨后，當被輸入到柵極的控制脈沖VSLCNT到達L電平時，開關晶體管111進入切斷狀態(tài)，且使被連接至行信號線112的垂直信號線21返回至在它們短路之前的初始狀態(tài)。結果，各列的各源極跟隨器的輸出從平均值返回至與各放大晶體管54的閾值電壓(Vth)的差異對應的輸出值。

在這個時候，從在比較器復位脈沖PSET處于激活狀態(tài)的時期(自動調(diào)零時期)內(nèi)被存儲的源極跟隨器的輸出的平均值開始、與各放大晶體管54的閾值電壓的差異對應的像素信號被輸入到比較器44的一個輸入端子。因此，布置于各列型AD轉(zhuǎn)換部41中的比較器44的輸出是根據(jù)各放大晶體管54的閾值電壓的差異而分布的。

而且，因為輸出分布是以源極跟隨器的輸出的平均值為中心而散布的，所以能夠使復位電平分布擴展開而不會出現(xiàn)上述的復位電平平均值的偏移。換言之，因為垂直信號線21被開關晶體管111短路，所以噪聲被添加到經(jīng)由垂直信號線21而被傳輸?shù)南袼匦盘栔小?/p>

圖11是示意性地圖示了當沒有出現(xiàn)復位電平平均值的偏移時的復位電平分布的圖。

在圖11的抖動驅(qū)動中，類似于圖7中的抖動驅(qū)動，復位電平分布被擴展開，但是因為復位電平分布是以源極跟隨器的輸出的平均值為中心而散布的，所以與常規(guī)驅(qū)動的情況相比較而言，復位電平平均值沒有偏移。因此，復位電平的輸出值沒有超過復位電平計數(shù)最大值，且計數(shù)器45能夠執(zhí)行正確計數(shù)。結果，能夠適當?shù)貓?zhí)行AD轉(zhuǎn)換，且能夠使分布擴展開。因此，使能量的集中得以緩和，且能夠以高的準確度抑制因電源波動而引起的線性的劣化和因量子化誤差而引起的量子化豎條紋。

利用用于信號耦合的電容元件42的特性使復位電平分布向外張開。圖12和圖13圖示了在自動調(diào)零時期(AZ時期)和復位電平時期內(nèi)電容元件42-1和42-2(圖9)中的DC截斷和在這個時間點的復位電平分布的具體示例。

與圖12中的B相比較地，圖12中的A示出了在常規(guī)驅(qū)動的情況下的DC截斷的電壓值和在這個時間點的復位電平分布。在這種情況下，因為各列的源極跟隨器的輸出沒有被平均，所以自動調(diào)零時期內(nèi)的電容元件42-1和42-2的輸入電壓是1.0V和2.0V，且輸出電壓通過DC截斷而變成1.8V。

隨后，在復位電平時期內(nèi)，電容元件42-1和42-2的輸入電壓分別是1.0V和2.0V，且輸出電壓通過DC截斷而變成1.8V。而且，在常規(guī)驅(qū)動中，類似于自動調(diào)零時期，復位電平時期內(nèi)的復位電平分布幾乎不擴展開，且沒有向外張開。

圖12中的B示出了當根據(jù)圖10中所示的驅(qū)動時序進行驅(qū)動時的DC截斷的電壓值和在這個時間點的復位電平分布。在這種情況下，開關晶體管111進入接通狀態(tài)，且各列的源極跟隨器的輸出被平均，因此，自動調(diào)零時期內(nèi)的電容元件42-1和42-2的輸入電壓變成1.5V。然后，通過電容元件42-1和42-2執(zhí)行DC截斷，且因此，兩個輸出電壓都變成1.8V。

隨后，開關晶體管111進入切斷狀態(tài)，且垂直信號線21-1和21-2返回至初始狀態(tài)，因此，復位電平時期內(nèi)的電容元件42-1和42-2的輸入電壓分別變成1.0V和2.0V。然后，當通過電容元件42-1和42-2執(zhí)行DC截斷時，輸出電壓根據(jù)電容元件42的特性而變成1.3V和2.3V。

于是，如圖12中的B所示，在自動調(diào)零時期內(nèi)，輸入電壓變成1.5V，該1.5V是源極跟隨器的輸出的平均值，且在隨后的復位電平時期內(nèi)，當1.0V和2.0V作為輸入電壓而被輸入時，輸出電壓改變?yōu)?.3V和2.3V，且因此，復位電平時期內(nèi)的復位電平分布具有增大的寬度。

如上所述，在根據(jù)本技術的圖12中的B所示的驅(qū)動中，復位電平分布的寬度能夠增大到大于圖12中的A所示的常規(guī)驅(qū)動中的寬度。

接下來，將會說明圖13中的具體示例。圖13中的A是為了與圖13中的B進行比較而圖示的，且圖13中的A與圖12中的A相同，因此，將省略它的說明。

圖13中的B示出了當根據(jù)圖10中所示的驅(qū)動時序進行驅(qū)動時的DC截斷的電壓值和在這個時間點的復位電平分布。在圖13的B中，開關晶體管111進入接通狀態(tài)，但是在各列的源極跟隨器的輸出被完全平均之前進入切斷狀態(tài)，因此，在自動調(diào)零時期內(nèi)，電容元件42-1和42-2的輸入電壓不會變成一個值，而是變成1.2V和1.8V。然后，通過電容元件42-1和42-2執(zhí)行DC截斷，因此，兩個輸出電壓都變成1.8V。

隨后，在復位電平時期內(nèi)，電容元件42-1和42-2的輸入電壓分別變成1.0V和2.0V。然后，當通過電容元件42-1和42-2執(zhí)行DC截斷時，輸出電壓根據(jù)電容元件42的特性而分別變成1.6V和2.0V。

于是，如圖13中的B所示，在自動調(diào)零時期內(nèi)，諸如1.2V和1.8V等輸入電壓變得更加靠近源極跟隨器的輸出的平均值(例如，1.5V)，且在隨后的復位電平時期內(nèi)，當1.0V和2.0V作為輸入電壓而被輸入時，輸出電壓改變成1.6V和2.0V，且因此，復位電平時期內(nèi)的復位電平分布具有增大的寬度。

因為輸入電壓沒有被完全平均，所以圖13中的B所示的復位電平時期內(nèi)的復位電平分布具有小于圖12中的B所示的復位電平時期內(nèi)的復位電平分布的寬度，但是隨著該分布被加寬，相應地就能夠注入噪聲。

如上所述，在根據(jù)本技術的圖13中的B所示的驅(qū)動中，復位電平分布具有比圖13中的A所示的常規(guī)驅(qū)動中的寬度大的寬度。

根據(jù)本技術的驅(qū)動

接下來，將進一步詳細地說明根據(jù)本技術的驅(qū)動。這里，為了有助于理解本技術和闡明本技術的背景，將會參照圖14和圖15來說明常規(guī)驅(qū)動，然后將會說明根據(jù)本技術的驅(qū)動。

常規(guī)驅(qū)動

圖14是圖示了用于常規(guī)驅(qū)動中的驅(qū)動電路的圖。

如圖14所示，在常規(guī)驅(qū)動中，因為各列的源極跟隨器的輸出沒有被平均，所以沒有行信號線112被連接至垂直信號線21-1和21-2，且沒有設置開關晶體管111。因此，按照如圖15中的時序圖所示來執(zhí)行常規(guī)驅(qū)動。

換言之，在時間t11，當在接通像素復位脈沖RST的同時接通比較器復位脈沖PSET時，源極跟隨器的輸出VSL1和VSL2的電壓值開始增大，且連續(xù)增大直到在時間t12時像素復位脈沖RST被切斷為止。而且，當時間t12已經(jīng)過去時，在自動調(diào)零時期內(nèi)，源極跟隨器的輸出VSL1和VSL2的電壓值減小，且分別變成2.0V和1.0V。

隨后，在從時間t13到時間t14的復位電平時期、從時間t14到時間t15的驅(qū)動脈沖TRG的接通時期和在時間t15之后的信號電平時期內(nèi)，輸出VSL1和VSL2分別變成恒定的電壓值2.0V和1.0V。

而且，因為電容元件42的輸出VSL1D和VSL2D如上面參照圖12中的A和圖13中的A所述是通過電容元件42而被DC截斷的，所以在所有時期內(nèi)，電容元件42的輸出VSL1D和VSL2D變成作為在DC截斷之后的電壓值的1.8V。

上面已經(jīng)說明了常規(guī)驅(qū)動。

根據(jù)本技術的驅(qū)動

圖16是圖示了用于根據(jù)本技術的驅(qū)動中的驅(qū)動電路的圖。

如圖16所示，在根據(jù)本技術的驅(qū)動中，因為各列的源極跟隨器的輸出被平均，所以行信號線112被連接至垂直信號線21-1和21-2，且進一步設置有開關晶體管111。因此，如圖17或圖18中的時序圖所示來執(zhí)行根據(jù)本技術的驅(qū)動。

如圖17所示，在時間t21，當在接通像素復位脈沖RST的同時接通比較器復位脈沖PSET時，源極跟隨器的輸出VSL1和VSL2的電壓值開始增大，且連續(xù)增大直到在時間t22時像素復位脈沖RST被切斷為止。類似地，電容元件42的輸出VSL1D和VSL2D的電壓值從時間t21到時間t22連續(xù)增大。

而且，當時間t22已經(jīng)過去時，在自動調(diào)零時期內(nèi)，源極跟隨器的輸出VSL1和VSL2的電壓值減小。然后，當在時間t23處接通控制脈沖VSLCNT時，通過開關晶體管111而使垂直信號線21短路，且各列的源極跟隨器的輸出被平均。結果，在時間t24處，輸出VSL1和VSL2變成平均值，該平均值是1.5V。換言之，垂直信號線21通過交叉耦合(cross coupling)而短路，且因此，源極跟隨器的輸出被平均。

而且，因為電容元件42的輸出VSL1D和VSL2D如上面參照圖12中的B所述是通過電容元件42而被DC截斷的，所以在時間t24處，輸出VSL1D和VSL2D變成作為在DC截斷之后的電壓值的1.8V。

隨后，在時間t24之后，控制脈沖VSLCNT被切斷，垂直信號線21返回至它們短路之前的初始狀態(tài)，因此，在復位電平時期內(nèi)，源極跟隨器的輸出VSL1和VSL2的電壓值分別變成2.0V和1.0V。然后，在從時間t25到時間t26的驅(qū)動脈沖TRG的接通時期和在時間t26之后的信號電平時期內(nèi)，輸出VSL1和VSL2分別變成恒定的電壓值2.0V和1.0V。

而且，當電容元件42的輸出VSL1D和VSL2D如上面參照圖12中的B所述通過電容元件42而被DC截斷時，輸出VSL1D和VSL2D根據(jù)電容元件42的特性而變成2.3V和1.3V。換言之，當控制脈沖VSLCNT被切斷時，各源極跟隨器的輸出變動，因此在DC截斷之后的節(jié)點追隨著各源極跟隨器的輸出，且復位電平分布擴展開。結果，噪聲被添加到經(jīng)由垂直信號線21而被傳輸?shù)南袼匦盘栔小?/p>

而且，如上所述，當開關晶體管111進入接通狀態(tài)時，雖然開關晶體管111在各列的源極跟隨器的輸出被完成平均之前進入接通狀態(tài)，但是也能夠使復位電平分布擴展開且能夠添加噪聲。例如，如圖18所示，當在時間t33接通控制脈沖VSLCNT時，但是在時間上早于各列的源極跟隨器的輸出被完全平均的時刻的時間t34處，控制脈沖VSLCNT被切斷，因此，輸出VSL1和VSL2分別變成1.8V和1.2V。

隨后，在時間t34之后，控制脈沖VSLCNT被切斷，且垂直信號線21返回至它們短路之前的初始狀態(tài)，因此，在復位電平時期內(nèi)，源極跟隨器的輸出VSL1和VSL2的電壓值分別變成2.0V和1.0V。而且，在從時間t35到時間t36的驅(qū)動脈沖TRG的接通時期和在時間t36之后的信號電平時期內(nèi)，輸出VSL1和VSL2分別變成恒定的電壓值2.0V和1.0V。

換言之，因為垂直信號線21被交叉耦合，所以輸出VSL1和VSL2被平均，但是即使當控制脈沖VSLCNT的脈沖寬度被減小且交叉耦合在途中被斷開時，也能夠根據(jù)源極跟隨器的輸出的變動而注入噪聲。

而且，因為電容元件42的輸出VSL1D和VSL2D如上面參照圖13中的B所述是通過電容元件42而被DC截斷的，所以在時間t34處，輸出VSL1D和VSL2D變成作為在DC截斷之后的電壓值的1.8V。隨后，在時間t34之后，輸出VSL1D和VSL2D根據(jù)電容元件42的特性而變成2.0V和1.6V。

換言之，這不是其中當控制脈沖VSLCNT被切斷時，各源極跟隨器的輸出變動，因此在DC截斷之后的節(jié)點追隨著各源極跟隨器的輸出、且源極跟隨器的輸出被完全平均的情況，但是復位電平分布也被擴展開。換言之，能夠根據(jù)控制脈沖VSLCNT的脈沖寬度來調(diào)節(jié)復位電平分布的寬度。

如上所述，在圖17和圖18的根據(jù)本技術的驅(qū)動中，能夠使復位電平分布的寬度增大到大于圖15的常規(guī)驅(qū)動中的寬度。

而且，為了簡化說明，圖15、圖17和圖18中的時序圖是以其中沒有光入射到光電二極管51上時的黑信號被讀取的示例為基礎的。換言之，當有光入射時，如果接通驅(qū)動脈沖TRG，那么光電二極管51中所積累的電荷被傳輸至浮動擴散部56，因而信號電平被讀取，且源極跟隨器的輸出VSL1和VSL2的值發(fā)生改變。

上面已經(jīng)說明了根據(jù)本技術的驅(qū)動。

在根據(jù)本技術的驅(qū)動中，當為了抑制能量的集中和量子化豎條紋等而注入噪聲時，不會出現(xiàn)復位電平平均值的偏移，且能夠使復位電平分布擴展開。結果，因為適當?shù)貓?zhí)行了AD轉(zhuǎn)換，所以能夠以高的準確度抑制AD轉(zhuǎn)換時的線性的劣化和因量子化誤差而引起的量子化豎條紋。

例如，如圖19中的A所示，在常規(guī)驅(qū)動的情況下，在每次通過執(zhí)行復位電平的AD轉(zhuǎn)換結果與信號電平的AD轉(zhuǎn)換結果之間的差分處理而獲得的結果中積累了量子化誤差，且在由此獲得的圖像中發(fā)現(xiàn)了因量子化誤差而引起的豎條紋狀噪聲。

另一方面，在根據(jù)本技術的驅(qū)動的情況下，因為噪聲被注入，所以針對各像素而不規(guī)則地生成了量子化誤差，且該量子化誤差不會針對于每列而被積累。因此，因為通過執(zhí)行差分處理而獲得的圖像是類似于圖19中的A而插入有量子化誤差的圖像，而這些量子化誤差是不規(guī)則地分散的，因此，如圖19中的B所示，根本不會識別到豎條紋形狀。

如上所述，僅通過將噪聲注入到作為差分處理的基準的復位電平中就能夠減少在差分處理之后因量子化噪聲而引起的豎條紋噪聲。在圖19中的A和圖19中的B中，甚至在差分處理之后殘留的噪聲量也沒有發(fā)生改變，但是當噪聲針對于各列而被積累且被識別為豎條紋噪聲時，人類的感知明顯地不同于當噪聲被不規(guī)則地分布時的感知，且當噪聲被不規(guī)則分布時，它能夠被更自然地接受。這歸因于人類的如下的認知心理學特征：當可能識別出幾何圖案的時候，意識就會集中在幾何圖案上。

而且，在復位電平平均值的偏移中，可以考慮執(zhí)行偏離調(diào)節(jié)，但是為了實施這一點，偏離增益聯(lián)動(offset gain linkage)或自動調(diào)節(jié)功能是必需的，且因此電路規(guī)模就增大了。在本技術中，因為能夠僅通過安裝有開關晶體管111來抑制復位電平平均值的偏移，所以電路規(guī)模不會增大。

而且，在本技術中，垂直信號線21被短路以使得噪聲被添加到經(jīng)由垂直信號線21而被傳輸?shù)南袼匦盘栔?，但是如圖8所示，可以通過噪聲添加部19來添加不會隨時間發(fā)生變動但是在二維空間內(nèi)呈不規(guī)則的噪聲。

其他實施例

同一顏色的各像素的驅(qū)動

此外，在圖8的CMOS圖像傳感器101中，被布置于像素陣列部11中的單元像素30對應于彩色成像。換言之，在以矩陣狀布置于像素陣列部11中的多個單元像素30中，包括用來攝取彩色圖像的多個顏色的顏色濾光片的組合的分色濾光片(color separation filter)中的任何一個顏色濾光片被設置于各光電二極管51的讓光入射的光接收面上。

在圖20所示的示例中，使用了呈所謂拜耳陣列(拜耳布置)的基本形式的顏色濾光片，且像素陣列部11被構造成使得以矩陣形狀呈二維布置的單元像素30對應于紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)這三種顏色濾光片，且分色濾光片的重復單元被布置成2×2像素的形式。

例如，用來感測第一顏色(例如，R)的第一顏色像素被布置于奇數(shù)行且奇數(shù)列的位置上，用來感測第二像素(例如，G)的第二顏色像素被布置于奇數(shù)行且偶數(shù)列的位置和偶數(shù)行且奇數(shù)列的位置上，并且用來感測第三顏色(例如，B)的第三顏色像素被布置于偶數(shù)行且偶數(shù)列的位置上。換言之，取決于各行而有所不同的R/G或G/B兩種顏色的顏色像素被布置成棋盤圖案的形狀。

在呈拜耳陣列的基本形式的顏色濾光片的顏色陣列中，在行方向和列方向這兩個方向上R/G或G/B兩種顏色都是兩個兩個地重復，但是也可以提供如下的構造：其中，針對每種顏色的顏色像素設置有開關晶體管111，針對每種顏色利用行信號線112將垂直信號線21連接起來，且同一顏色的源極跟隨器的輸出被組合起來。

例如，在圖20中，利用行信號線112-1把與奇數(shù)列(R或G)中的顏色像素連接的奇數(shù)列的垂直信號線21連接起來，且它們的源極跟隨器的輸出被連接起來。類似地，利用行信號線112-2把與偶數(shù)列(G或B)中的顏色像素連接的偶數(shù)列的垂直信號線21連接起來，且它們的源極跟隨器的輸出被連接起來。

開關晶體管111-1被設置于針對各顏色把奇數(shù)列的垂直信號線21連接起來的行信號線112-1中，控制脈沖VSLCNT被輸入到開關晶體管111-1的柵極。而且，開關晶體管111-2被設置于針對各顏色把偶數(shù)列的垂直信號線21連接起來的行信號線112-2中，控制脈沖VSLCNT被輸入到開關晶體管111-2的柵極。

而且，因為開關晶體管111-1和111-2根據(jù)控制脈沖VSLCNT而執(zhí)行開關操作，所以能夠使偶數(shù)列或奇數(shù)列的垂直信號線21短路，且能夠?qū)诟黝伾脑礃O跟隨器的輸出平均。

這里，普遍已知的是，鄰近的同一顏色的顏色像素輸出相同電平的信號，且不同顏色的顏色像素輸出不同電平的信號。換言之，因為同一顏色的源極跟隨器的輸出是相同電平的信號，所以通過使同一顏色的被連接起來的垂直信號線21短路，就能夠讓各顏色的使用復位電平平均值的分布擴展開，且因此，能夠以高的準確度防止能量的集中。

AD轉(zhuǎn)換增益和控制脈沖VSLCNT的聯(lián)動

在圖8的CMOS圖像傳感器101中，通過改變由參考信號生成部15生成的參考信號RAMP的坡面傾斜度來調(diào)節(jié)AD轉(zhuǎn)換增益。具體地，隨著參考信號RAMP的傾斜度變得越緩和，那么參考信號RAMP與經(jīng)由垂直信號線21而被傳輸?shù)南袼匦盘栠_成一致的時間點就延遲越多，因此，獲得了大量的數(shù)字信號，且AD轉(zhuǎn)換增益增大。相反地，當參考信號RAMP的傾斜度變得越陡峭時，AD轉(zhuǎn)換增益減小。

換言之，通過改變參考信號RAMP的傾斜度來調(diào)節(jié)參考信號RAMP與經(jīng)由垂直信號線21而被傳輸?shù)南袼匦盘栠_成一致的時間點。結果，即使當經(jīng)由垂直信號線21而被傳輸?shù)南袼匦盘柕男盘栯妷合嗤瑫r，也能調(diào)節(jié)在達成一致的時間點處的計數(shù)值，即信號電壓的數(shù)字信號。這意味著，參考信號RAMP的傾斜度的改變等效于AD轉(zhuǎn)換增益的調(diào)節(jié)。

這里，例如，當參考信號RAMP的傾斜度減半和AD轉(zhuǎn)換增益加倍的情況下，在獲取復位電平時傾斜度就變成1/2，且因此，當分布與在傾斜度減半之前的分布相同時，其會偏離參考信號RAMP的范圍，且很難獲取復位電平。

因此，當AD轉(zhuǎn)換增益被設定成高時，必須使復位電平分布變窄，且當AD轉(zhuǎn)換增益被設定成低時，必須使復位電平分布變寬，但是因為如上所述能夠根據(jù)控制脈沖VSLCNT的脈沖寬度來調(diào)節(jié)復位電平分布的寬度，所以它在這里是能夠應用的。

換言之，如圖21所示，僅在比較器44上的比較器復位脈沖PSET處于激活狀態(tài)的時期(自動調(diào)零時期)內(nèi)的一定時期中，控制脈沖VSLCNT才處于H電平，但是該H電平的時期可以根據(jù)AD轉(zhuǎn)換增益而被調(diào)節(jié)。具體地，當AD轉(zhuǎn)換增益被設定成高時，控制脈沖VSLCNT的脈沖寬度被減小，以使得復位電平分布不會變寬。另一方面，當AD轉(zhuǎn)換增益被設定成低時，控制脈沖VSLCNT的脈沖寬度被增大，以使得復位電平分布變寬。

結果，例如，當AD轉(zhuǎn)換增益被設定成低時，如果控制脈沖VSLCNT的脈沖寬度被增大，那么復位電平分布就變寬，且復位電平分布擴展開，因此，能夠以高的準確度防止能量的集中。

AD轉(zhuǎn)換增益和自動調(diào)零時期的聯(lián)動

此外，可以與AD轉(zhuǎn)換增益聯(lián)動地調(diào)節(jié)比較器復位脈沖PSET的脈沖寬度。

例如，當參考信號RAMP的傾斜度緩和且AD轉(zhuǎn)換增益低時，為了防止量子化誤差，將比較器復位脈沖PSET的脈沖寬度減小，以使得如圖22中的實線所示，比較器復位脈沖PSET的上升邊沿變得更接近像素復位脈沖RST的上升邊沿。換言之，通過減小復位解除間隔TRelease，在出現(xiàn)于垂直信號線21上的復位噪聲被穩(wěn)定之前利用比較器復位脈沖PSET切斷比較器44，因此，復位噪聲被積極地注入。

另一方面，當參考信號RAMP的傾斜度陡峭且AD轉(zhuǎn)換增益高時，AD轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定是優(yōu)先的，且如圖22中的虛線所示，將比較器復位脈沖PSET的脈沖寬度變寬。換言之，復位解除間隔TRelease被增大到與常規(guī)時序時的程度相同的程度，且在復位噪聲穩(wěn)定之后，利用比較器復位脈沖PSET切斷比較器44。

通過根據(jù)AD轉(zhuǎn)換增益連續(xù)地控制比較器復位脈沖PSET的脈沖寬度(自動調(diào)零時期)，能夠光滑地改變上述兩個狀態(tài)，或者通過根據(jù)AD轉(zhuǎn)換增益階梯狀地控制比較器復位脈沖PSET的脈沖寬度(自動調(diào)零時期)，能夠階梯狀地改變上述兩個狀態(tài)。結果，當執(zhí)行噪聲注入時，可以通過使比較器復位脈沖PSET被切斷時的時刻以適合于AD轉(zhuǎn)換增益的程度偏移至稍前的時刻，與AD轉(zhuǎn)換增益聯(lián)動地調(diào)節(jié)復位解除間隔TRelease。

各顏色的AD轉(zhuǎn)換增益

如圖20所示，在圖8的CMOS圖像傳感器101中，例如，使用了呈拜耳陣列的基本形式的顏色濾光片，且根據(jù)拜耳陣列來布置單元像素30。而且，如上所述，以兩行兩列為單元來重復顏色濾光片。這里，以行為單元來讀取像素信號，且像素信號被輸入到對應于各列而被設置于各垂直信號線21中的列型AD轉(zhuǎn)換部41，因此，只有R/G或G/B兩種顏色的像素信號出現(xiàn)在一個處理目標行中。

因此，如圖23所示，CMOS圖像傳感器101能夠采用其中設置有與奇數(shù)列對應的DAC 15a和與偶數(shù)列對應的DAC 15b的構造。

DAC 15a和15b基于來自通信時序控制部17的控制信號而生成臺階狀鋸齒波(斜坡波形)。DAC 15a和15b將所生成的臺階狀鋸齒波作為參考信號RAMPa和RAMPb提供給列處理部14中的列型AD轉(zhuǎn)換部41。

換言之，在參考信號生成部15中，當從通信時序控制部17提供了用來生成參考信號RAMPa和RAMPb的控制信號時，DAC 15a生成參考信號RAMPa，該參考信號RAMPa具有與存在于行控制線20上的一類顏色(奇數(shù)列中的R或G)的顏色像素特性相符合的傾斜度βa、且具有總體上以鋸齒狀的方式隨時間發(fā)生變動的臺階狀波形。然后，DAC 15a將所生成的參考信號RAMPa經(jīng)由電容元件43而提供給與奇數(shù)列對應的列型AD轉(zhuǎn)換部41中的比較器44的所述另一個輸入端子。

類似地，DAC 15b生成參考信號RAMPb，該參考信號RAMPb具有與存在于行控制線20上的另一類顏色(偶數(shù)列中的G或B)的顏色像素特性相符合的傾斜度βb、且具有總體上以鋸齒狀的方式隨時間發(fā)生變動的臺階狀波形。然后，DAC 15b將所生成的參考信號RAMPb經(jīng)由電容元件43而提供給與偶數(shù)列對應的列型AD轉(zhuǎn)換部41中的比較器44的所述另一個輸入端子。

換言之，在參考信號生成部15中，沒有為分色濾光片中的所有顏色的顏色濾光片都配備用來生成參考信號RAMP的DAC，而是將DAC設置成在數(shù)量上取決于與根據(jù)顏色的類型或陣列而被決定的顏色的重復周期對應的特定顏色的組合。而且，當處理目標行被切換時，存在于處理目標行中的特定顏色的組合也被切換。因此，響應于該切換，由DAC15a和15b生成的參考信號RAMPa和RAMPb的變化特性(例如，傾斜度βa和βb)或初始值根據(jù)顏色濾光片的特性(即，像素信號的特性)而被切換。

因為如上所述是針對各顏色而生成參考信號RAMP，所以AD轉(zhuǎn)換增益也針對各顏色而被改變。而且，AD轉(zhuǎn)換增益與控制脈沖VSLCNT等聯(lián)動，但是因為即使AD轉(zhuǎn)換增益針對各顏色而被改變時原理也根本不會改變，所以能夠致使控制脈沖VSLCNT等與各顏色的AD轉(zhuǎn)換增益聯(lián)動。

例如，如圖23所示，由于根據(jù)各顏色的AD轉(zhuǎn)換增益來調(diào)節(jié)控制脈沖VSLCNT的脈沖寬度，所以控制脈沖VSLCNTa被輸入到開關晶體管111-1的柵極，且控制脈沖VSLCNTb被輸入到開關晶體管111-2的柵極。結果，能夠獨立地控制開關晶體管111-1和111-2、能夠?qū)⒗缭礃O跟隨器的輸出平均、或能夠?qū)臀浑娖椒植嫉膶挾冗M行調(diào)節(jié)。

而且，本申請的申請人已經(jīng)在日本專利文獻特開JP 2005-328135A(特許JP 4449565B)中提出了用于切換各顏色的參考信號RAMP的技術。

開關晶體管的其他連接方式

作為開關晶體管111的連接方式，可以使用除了圖9所示的連接方式以外的其他連接方式。圖24圖示了開關晶體管111的另一種連接方式。

如圖24所示，在開關晶體管111-1中，柵極經(jīng)由控制線23而與通信時序控制部17連接，源極被連接至垂直信號線21-1，且漏極被連接至行信號線112。類似地，在開關晶體管111-2中，柵極被連接至控制線23，源極被連接至垂直信號線21-2，且漏極被連接至行信號線112。

在這種連接方式中，開關晶體管111-1和111-2根據(jù)被輸入到它們的柵極的控制脈沖VSLCNT來執(zhí)行開關操作，以便垂直信號線21-1和21-2能夠短路。

而且，圖24中的連接方式僅僅是開關晶體管111的另一種連接方式的示例，但是也可以使用任何其他的連接方式。簡言之，優(yōu)選的是，開關晶體管111能夠通過開關操作而致使垂直信號線21短路，且垂直信號線21與行信號線112之間的連接方式是任意的。

而且，開關晶體管111可以與所有的垂直信號線21(H0、H1、…、Hh)連接或可以與所有的垂直信號線21(H0、H1、…、Hh)中的一些垂直信號線21(例如，奇數(shù)列的H0、H2、H4、…等)連接。而且，當開關晶體管111與一些垂直信號線21連接時，例如，這些垂直信號線21可以以特定單元被劃分為各塊，且開關晶體管111可以與各塊連接。

而且，像素陣列部11可以采用如下的像素共用構造：在該像素共用構造中，以矩陣形式布置的多個單元像素30與其他的單元像素共用放大晶體管54和垂直信號線21。

而且，在本說明書中，固體攝像器件中的“固體”的意思是它可以使用半導體而被制造出來。

需要注意的是，本技術的申請不局限于針對固體攝像器件的申請。即，本技術適用于使用固體攝像器件作為攝像部(光電轉(zhuǎn)換部)的一般電子設備，該一般電子設備包括：諸如數(shù)碼相機或攝影機等攝像設備；具有攝像功能的移動終端設備；和使用固體攝像器件作為圖像讀取部的復印機等。所述固體攝像器件可以被形成為一個芯片，或可以被形成為如下的具有攝像功能的模塊：在該模塊中，攝像部與信號處理部或者攝像部與光學系統(tǒng)被包裝在一起。

應用了本技術的電子設備的構造示例

圖25是作為應用了本技術的電子設備的攝像設備的構造示例的框圖。

圖25中的攝像設備300包括：光學部301，其由透鏡組等形成；固體攝像器件(攝像器件)302，其采用前述的單元像素30的構造；以及數(shù)字信號處理器(DSP：Digital Signal Processor)電路303，其是相機信號處理電路。攝像設備300還包括幀存儲器304、顯示部305、記錄部306、操作部307和電源部308。DSP電路303、幀存儲器304、顯示部305、記錄部306、操作部307和電源部308經(jīng)由總線309而彼此連接。

光學部301接收來自被攝對象的入射光(圖像光)從而在固體攝像器件302的成像表面上形成圖像。固體攝像器件302將入射光的光量以像素為單位轉(zhuǎn)換成電信號，且輸出所述電信號以作為像素信號，所述入射光被用來通過光學部301在所述成像表面上形成圖像。作為固體攝像器件302，可以使用諸如前述實施例的CMOS圖像傳感器1等固體攝像器件，即通過利用全局曝光而能夠拍攝出沒有畸變的圖像的固體攝像器件。

顯示部305包括諸如液晶面板或有機電致發(fā)光(EL：Electro Luminescence)面板等平板顯示設備，且顯示出由固體攝像器件302拍攝的運動圖像或靜態(tài)圖像。記錄部306將由固體攝像器件302拍攝的運動圖像或靜態(tài)圖像記錄在記錄介質(zhì)中。

操作部307根據(jù)用戶的操作而發(fā)出用于攝像設備300的各種功能的操作指令。電源部308向DSP電路303、幀存儲器304、顯示部305、記錄部306和操作部307適當?shù)靥峁╇娏?，以便致使這些部件運行。

此外，已經(jīng)通過以如下的情況作為示例而說明了前述實施例：該情況中，本技術被應用于包括以矩陣形式布置的單元像素30的CMOS圖像傳感器中，各所述單元像素均用于感測作為物理量的、與可見光的光量相應的信號電荷。然而，本技術的申請不局限于針對CMOS圖像傳感器的申請。本技術適用于普遍的、包括對應于各像素列而被布置于像素陣列部中的列型處理部的列型固體攝像器件。

本技術的申請不局限于針對通過感測可見光的入射光量的分布而拍攝圖像的固體攝像器件的申請。本技術還適用于：基于紅外線、X射線、或粒子等的入射量的分布而拍攝圖像的固體攝像器件；以及廣義上的普遍的固體攝像器件(物理量分布感測器件)，例如通過感測諸如壓力或靜電電容等其他物理量的分布而拍攝圖像的指紋感測傳感器。

本領域技術人員應當理解，依據(jù)設計要求和其他因素，可以在本發(fā)明隨附的權利要求或其等同物的范圍內(nèi)進行各種修改、組合、次組合以及改變。

此外，本技術還可以被構造如下。

(1)一種固體攝像器件，其包括：

像素部，所述像素部被構造成包括以矩陣形式布置的多個像素，所述多個像素執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換；

列信號線，所述列信號線被構造成把從所述像素輸出的像素信號以列為單元進行傳輸；

AD轉(zhuǎn)換部，所述AD轉(zhuǎn)換部被構造成包括比較器，所述比較器將作為斜坡波的參考信號與經(jīng)由所述列信號線而被傳輸?shù)乃鱿袼匦盘栠M行比較，且所述AD轉(zhuǎn)換部基于所述比較器的比較結果而將所述像素信號的基準電平和信號電平獨立地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；

開關，所述開關被構造成與所述列信號線連接；以及

控制部，所述控制部被構造成僅在所述比較器被復位的時期中的一定時期內(nèi)接通所述開關且致使所述列信號線短路。

(2)根據(jù)(1)所述的固體攝像器件，其中

所述多個像素與顏色濾光片對應地被布置于所述像素部中，在所述顏色濾光片中以特定的重復單元布置著顏色，并且

所述開關被連接至同一顏色的所述像素的各所述列信號線。

(3)根據(jù)(1)或(2)所述的固體攝像器件，其中

所述控制部根據(jù)由所述AD轉(zhuǎn)換部執(zhí)行的AD轉(zhuǎn)換的增益來調(diào)節(jié)所述開關的接通時期。

(4)根據(jù)(1)到(3)中任一項所述的固體攝像器件，其中

所述控制部根據(jù)由所述AD轉(zhuǎn)換部執(zhí)行的AD轉(zhuǎn)換的增益來調(diào)節(jié)所述比較器的復位時期。

(5)根據(jù)(1)到(4)中任一項所述的固體攝像器件，其中

由所述AD轉(zhuǎn)換部執(zhí)行的AD轉(zhuǎn)換的增益具有與取決于各顏色而不同的所述參考信號對應的值。

(6)根據(jù)(1)到(5)中任一項所述的固體攝像器件，其中

所述開關是晶體管，并且

所述晶體管包括：柵極，它經(jīng)由控制線而被連接至所述控制部；以及源極和漏極，它們被連接至行方向上的與所述列信號線連接的行信號線。

(7)根據(jù)(1)到(5)中任一項所述的固體攝像器件，其中

所述開關是晶體管，并且

所述晶體管包括：柵極，它經(jīng)由控制線而被連接至所述控制部；源極，它被連接至所述列信號線；以及漏極，它被連接至行方向上的行信號線。

(8)根據(jù)(1)到(7)中任一項所述的固體攝像器件，其中

所述開關與所有的所述列信號線連接。

(9)根據(jù)(1)到(7)中任一項所述的固體攝像器件，

所述列信號線以特定單元被劃分為各塊，并且

所述開關以各所述塊為單元與所述列信號線連接。

(10)根據(jù)(1)到(9)中任一項所述的固體攝像器件，其中

以所述矩陣形式被布置于所述像素部中的所述多個像素與其他像素共用至少放大晶體管和所述列信號線。

(11)根據(jù)(1)到(10)中任一項所述的固體攝像器件，其還包括：

噪聲添加部，所述噪聲添加部被構造成將噪聲添加到經(jīng)由所述列信號線而被傳輸?shù)乃鱿袼匦盘栔?，所述噪聲不隨時間而變動且在二維空間內(nèi)是不規(guī)則的。

(12)一種固體攝像器件驅(qū)動方法，所述固體攝像器件包括：

像素部，所述像素部被構造成包括以矩陣形式布置的多個像素，所述多個像素執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換；

列信號線，所述列信號線被構造成把從所述像素輸出的像素信號以列為單元進行傳輸；

AD轉(zhuǎn)換部，所述AD轉(zhuǎn)換部被構造成包括比較器，所述比較器對作為斜坡波的參考信號與經(jīng)由所述列信號線而被傳輸?shù)乃鱿袼匦盘栠M行比較，且所述AD轉(zhuǎn)換部基于所述比較器的比較結果而將所述像素信號的基準電平和信號電平獨立地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；以及

開關，所述開關被構造成與所述列信號線連接，

所述驅(qū)動方法包括如下的步驟：利用所述固體攝像器件，僅在所述比較器被復位的時期中的一定時期內(nèi)接通所述開關且致使所述列信號線短路。

(13)一種電子設備，其包括固體攝像器件，所述固體攝像器件包括：

像素部，所述像素部被構造成包括以矩陣形式布置的多個像素，所述多個像素執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換；

列信號線，所述列信號線被構造成把從所述像素輸出的像素信號以列為單元進行傳輸；

開關，所述開關被構造成與所述列信號線連接；以及

控制部，所述控制部被構造成僅在所述比較器被復位的時期中的一定時期內(nèi)接通所述開關且致使所述列信號線短路。

附圖標記列表

1、101：CMOS圖像傳感器

11：像素陣列部

13：讀取電流源部

14：列處理部