摄像器件和电子设备制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摄像器件和电子设备
本专利技术涉及摄像器件和电子设备。
技术介绍
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
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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专利技术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专利技术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专利技术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是示出作为根据本专利技术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专利技术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是示出作为本专利技术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是示出作为本专利技术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(tailcurrent)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是示出根据本专利技术的技术的应用例的图。图33是示出作为本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摄像器件，包括：/n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/n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，/n其中，所述比较器包括：/n差分对晶体管；/n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/n第二负载晶体管，其与所述差分对的第二晶体管串联连接，/n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，/n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/n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。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180202 JP 2018-016994;20180626 JP 2018-1205571.一种摄像器件，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，

【专利技术属性】
技术研发人员：冨田和寿，池田裕介，曙佐智雄，马上崇，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP