專利名稱：固態(tài)圖像拾取器件和相機(jī)系統(tǒng)的制作方法
固態(tài)圖像拾取器件和相機(jī)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本公開涉及以互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器為代表的固態(tài)圖像拾取器件和相機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為固態(tài)圖像拾取器件(圖像傳感器)的電荷耦合器件(CCD)的輸出電路典型地是單通道(ch)輸出，對其使用包括浮置擴(kuò)散(FD)層的FD放大器。
另一方面，CMOS圖像傳感器包括用于其中的每個像素的FD放大器，并且其輸出典型地是列并行輸出類型，其中在像素陣列中選擇特定行，并且在列方向上同時讀取。
這是因為難以利用像素內(nèi)提供的FD放大器獲得足夠的驅(qū)動能力，因此數(shù)據(jù)速率降低，這可以通過并行處理有利地實現(xiàn)。
這樣的CMOS圖像傳感器廣泛用于圖像拾取裝置(如數(shù)字相機(jī)、便攜式攝像機(jī)、監(jiān)視相機(jī)或車載相機(jī))作為圖像拾取器件。
圖1是圖示其中以二維陣列安排像素的CMOS圖像傳感器的一般配置示例的圖。
圖1所示的CMOS圖像傳感器10包括像素陣列單元11、行選擇電路12和讀取電路 (列處理電路AFE) 13。
在像素陣列單元11中，以具有M行和N列的矩陣安排像素電路。
電源電壓VDD直接提供給像素陣列單元11。
行選擇電路12控制像素陣列單元11中的任意行中安排的像素的操作。行選擇電路12通過 控制線LSEL、LRST和LTRG控制像素。
讀取電路13通過信號輸出線LSGN，接收關(guān)于通過行選擇電路12經(jīng)歷讀取控制的像素行的數(shù)據(jù)，并且將該數(shù)據(jù)傳送給后級的信號處理電路。
讀取電路13包括相關(guān)倍采樣(⑶S)電路和模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。
圖2是圖示包括四個晶體管的CMOS圖像傳感器中的像素電路的示例的圖。
像素電路20例如包括具有光電二極管(PD)的光電轉(zhuǎn)換元件(以下也簡稱為ro) 21。對于該單個光電轉(zhuǎn)換元件21，像素電路20包括四個晶體管(S卩，傳送晶體管22、重置晶體管23、放大晶體管24和選擇晶體管25)作為有源元件。
光電轉(zhuǎn)換元件21根據(jù)入射光量，將入射光轉(zhuǎn)換為特定量的電荷(這里，電子)。
傳送晶體管22連接在光電轉(zhuǎn)換元件21和浮置擴(kuò)散FD (以下也簡稱為FD)之間， 并且傳送信號(驅(qū)動信號)TRG通過傳送控制線LTRG提供給傳送晶體管22的柵極(傳送柵極)。
因此，已經(jīng)通過光電轉(zhuǎn)換元件21經(jīng)歷光電轉(zhuǎn)換的電子傳送到浮置擴(kuò)散FD。
重置晶體管23連接在電源線LVDD和浮置擴(kuò)散FD之間，并且重置信號RST通過重置控制線LRST提供給重置晶體管23的柵極。
因此，浮置擴(kuò)散FD的電勢重置為電源線LVDD的電勢。
放大晶體管24的柵極連接到浮置擴(kuò)散FD。放大晶體管24通過選擇晶體管25連接到信號線26 (圖1所示的LSGN)以配置像素外的恒流源和源極跟隨器。
地址信號(選擇信號)SEL通過選擇控制線LSEL提供給選擇晶體管25的柵極，并且導(dǎo)通選擇晶體管25。
當(dāng)選擇晶體管25已經(jīng)導(dǎo)通時，放大晶體管24放大浮置擴(kuò)散FD的電勢，并且輸出根據(jù)該電勢的電壓到信號線26。通過信號線26從每個像素輸出的電壓輸出到讀取電路。
在每個像素的重置操作中，光電轉(zhuǎn)換元件21中累積的電荷傳送到浮置擴(kuò)散FD，然后通過導(dǎo)通傳送晶體管22放電。
此時，重置晶體管23事先導(dǎo)通，并且將電荷放電到電源側(cè)，使得浮置擴(kuò)散FD可以接收光電轉(zhuǎn)換元件21中的電荷。可替代地，重置晶體管23在傳送晶體管22導(dǎo)通的同時導(dǎo)通，以便直接將電荷放電到電源。
該一系列操作將簡稱為“像素重置操作”或“快門操作”。
另一方面，在讀取操作中，首先，重置晶體管23導(dǎo)通以重置 浮置擴(kuò)散FD，并且選擇晶體管25在該狀態(tài)下導(dǎo)通以輸出電荷到輸出信號線26。這稱為“P階段輸出”。
接著，傳送晶體管22導(dǎo)通以將光電轉(zhuǎn)換元件21中累積的電荷傳送到浮置擴(kuò)散FD， 并且將浮置擴(kuò)散FD的輸出輸出到輸出信號線26。這稱為“D階段輸出”。
在像素電路外部獲得D階段輸出和P階段輸出之間的差，并且抵消浮置擴(kuò)散FD的重置噪聲以獲得圖像信號。
該一系列操作將簡稱為“像素讀取操作”。
傳送控制線LTRG、重置控制線LRST和選擇控制線LSEL通過行選擇電路12順序地驅(qū)動。
作為像素電路的配置，可以采用三晶體管配置(3Tr型)像素電路、五晶體管配置 (5Tr型)像素電路等來替代四晶體管配置(4Tr型)像素電路。
3Tr型像素電路不包括傳送晶體管，其根據(jù)傳送控制線LTRG的電勢控制電荷從光電轉(zhuǎn)換元件(PD) 21到浮置擴(kuò)散FD的移動。
圖3是圖示包括四個晶體管的CMOS圖像傳感器中的像素電路的另一示例的圖。
在圖3所示的像素電路20A中，重置晶體管連接到與電源線LVDD不同的電源線 LVREF0
也就是說，在像素電路20A中，重置晶體管23連接在電源線LVREF和浮置擴(kuò)散FD 之間，并且重置信號RST通過重置控制線LRST提供到重置晶體管23的柵極。
因此，浮置擴(kuò)散FD的電勢被重置到電源線LVREF的電勢。
在日本未審專利申請公開No. 2008-283501中，描述了用于驅(qū)動包括電源電壓的提供的像素電路的技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述技術(shù)中，電源電壓VDD基本上直接提供給像素陣列單元11。
結(jié)果，當(dāng)噪聲已經(jīng)疊加在像素電源上時，噪聲可能混入從像素輸出的讀取信號，這是不利的。
此外，當(dāng)電源電壓高時，高電壓提供給像素中的晶體管，從而隨著時間劣化特性， 這也是不利的。具體地，當(dāng)傳送晶體管截止的同時將負(fù)電壓提供給傳送晶體管的柵極時，特性趨于劣化。
期望提供一種固態(tài)圖像拾取器件和相機(jī)系統(tǒng)，其能夠防止噪聲混入像素的讀取信號，并且抑制形成像素的晶體管的特性隨著時間劣化。
根據(jù)本公開第一實施例的一種固態(tài)圖像拾取器件包括像素陣列單元，其包括光電轉(zhuǎn)換元件，并且其中按照行和列安排多個像素，該多個像素輸出通過由放大器元件執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號作為像素信號并且驅(qū)動信號線，對該放大器元件提供像素電源電壓；像素電源單元，其從電源電壓生成像素電源電壓，該像素電源電壓低于該電源電壓，并且將該像素電源電壓提供給該像素的每個中的放大器元件；以及像素信號讀取單元，其從該多個像素中讀取像素信號。該像素電源單元包括像素電源電路，其生成具有目標(biāo)電壓的像素電源電壓，同時衰減電源電壓，使得至少疊加在電源電壓上的噪聲不傳輸?shù)揭敵龅南袼靥枴?br> 根據(jù)本公開第二實施例的一種相機(jī)系統(tǒng)包括固態(tài)圖像拾取器件；以及光學(xué)系統(tǒng)，其在該固態(tài)圖像拾取器件上形成被圖像。該固態(tài)圖像拾取器件，包括像素陣列單元，其包括光電轉(zhuǎn)換元件，并且其中按照行和列安排多個像素，該多個像素輸出通過由放大器元件執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號作為像素信號并且驅(qū)動信號線，對該放大器元件提供像素電源電壓；像素電源單元，其從電源電壓生成像素電源電壓，該像素電源電壓低于該電源電壓，并且將該像素電源電壓提供給該像素的每個中的放大器元件；以及像素信號讀取單元， 其從該多個像素中讀取像素信號。該像素電源單元包括像素電源電路，其生成具有目標(biāo)電壓的像素電源電壓，同時衰減電源電壓，使得至少疊加在電源電壓上的噪聲不傳輸?shù)揭敵龅南袼匦盘枴?br> 根據(jù)本技術(shù)，能夠防止噪聲混入像素的讀取信號，并且抑制形成像素的晶體管的特性隨著時間劣化。


圖1是圖示其中以二維陣列安排像素的CMOS圖像傳感器(固態(tài)圖像拾取器件)的一般配置不例的圖2是圖示包括四個晶體管的CMOS圖像傳感器中的像素電路的示例的圖；
圖3是圖示包括四個晶體管的CMOS圖像傳感器中的像素電路的另一示例的圖4是圖示根據(jù)本技術(shù)實施例的CMOS圖像傳感器(固態(tài)圖像拾取器件)的配置示例的圖5是圖示根據(jù)實施例的包括四個晶體管的CMOS圖像傳感器中的像素的示例的圖6是圖示根據(jù)實施例的像素電源單元和像素陣列單元的配置的第一示例的圖7是圖示根據(jù)實施例的像素電源單元和像素陣列單元的配置的第二示例的圖8是圖示根據(jù)實施例的像素電源電路的配置的第一示例的電路圖9是圖示根據(jù)實施例的像素電源電路的配置的第二示例的電路圖10是圖示根據(jù)實施例的像素電源電路的配置的第三示例的電路圖
圖11是圖示根據(jù)實施例的像素電源電路的配置的第四示例的電路圖
圖12是圖示根據(jù)實施例的像素電源電路的配置的第五示例的電路圖
圖13是圖示根據(jù)實施例的像素電源電路的配置的第六示例的電路圖14是圖示根據(jù)實施例的安裝列并行ADC的固態(tài)圖像拾取器件(CMOS圖像傳感器)的配置示例的框圖15是圖示作為像素安排示例的拜耳模式的圖16是圖示根據(jù)實施例的像素劃分的概念圖17是圖示其中執(zhí)行相加處理的、圖14中所示的安裝列并行ADC的固態(tài)圖像拾取器件(CMOS圖像傳感器)的部分的圖18是圖示根據(jù)實施例的包括四個晶體管的CMOS圖像傳感器中的劃分像素的示例的圖；以及
圖19是圖示對其應(yīng)用根據(jù)本技術(shù)實施例的固態(tài)圖像拾取器件的相機(jī)系統(tǒng)的配置示例的圖。
具體實施方式
以下將參考附圖描述本技術(shù)的實施例。
將按照該順序描述以下項目。
1.固態(tài)圖像拾取器件的整體的示意性配置
2.像素電源單元和像素陣列單元的配置的第一示例
3.像素電源單元和像素陣列單元的配置的第二示例
4.像素電源電路的配置的具體示例
5.安裝列并行ADC的固態(tài)圖像拾取器件(CMOS圖像傳感器)的配置示例·
6.相機(jī)系統(tǒng)的配置示例
1.固態(tài)圖像拾取器件的整體的示意性配置
圖4是圖示根據(jù)實施例的CMOS圖像傳感器(固態(tài)圖像拾取器件)的配置示例的圖。
CMOS圖像傳感器100包括像素陣列單元110、行選擇電路(Vdec) 120、列讀取電路 (AFE) 130和像素電源單元140。
像素信號讀取單元包括行選擇電路120和列讀取電路130。
在像素陣列單元110中，多個像素電路IlOA以二維(S卩，以M行和N列(以矩陣)) 安排。
圖5是圖示根據(jù)該實施例的包括四個晶體管的CMOS圖像傳感器中的像素的示例的圖。
像素電路110A例如包括具有光電二極管(PD)的光電轉(zhuǎn)換元件(以下也簡稱為 “PD”)111。
對于該單個光電轉(zhuǎn)換元件111，像素電路110A包括四個晶體管(S卩，傳送晶體管 112、重置晶體管113、放大晶體管114和選擇晶體管115)作為有源元件。
光電轉(zhuǎn)換元件111根據(jù)入射光量，將入射光轉(zhuǎn)換為特定量的電荷(這里，電子)。
作為傳送元件的傳送晶體管112連接在光電轉(zhuǎn)換元件111和作為輸入節(jié)點的浮置擴(kuò)散FD之間，并且作為控制信號的傳送信號TRG通過傳送控制線LTRG提供給傳送晶體管 112的柵極(傳送柵極)。
因此，傳送晶體管112將作為通過光電轉(zhuǎn)換元件111的光電轉(zhuǎn)換的結(jié)果獲得的電子傳送到浮置擴(kuò)散FD。
重置晶體管113連接在對其提供像素電源電壓VDDPIX的電源線LVDDPIX和浮置擴(kuò)散FD之間，并且作為控制信號的重置信號RST通過重置控制線LRST提供給重置晶體管 113的柵極。
因此，作為重置元件的重置晶體管113將浮置擴(kuò)散FD的電勢重置為電源線 LVDDPIX的電勢。
作為放大器元件的放大晶體管114的柵極連接到浮置擴(kuò)散FD。也就是說，浮置擴(kuò)散FD用作作為放大器元件的放大晶體管114的輸入節(jié)點。
放大晶體管114和選擇晶體管115相互串聯(lián)地連接在對其提供像素電源電壓 VDDPIX的電源線LVDDPIX和信號線LSGN之間。
因此，放大晶體管114通過選擇晶體管連接到信號線LSGN以配置像素單元外的恒流源和源極跟隨器。
作為根據(jù)地址信號的控制信號的選擇信號SEL通過選擇控制線LSEL提供給 選擇晶體管115的柵極，并且選擇晶體管115導(dǎo)通。
當(dāng)選擇晶體管115已經(jīng)導(dǎo)通時，放大晶體管114放大浮置擴(kuò)散FD的電勢，并且將根據(jù)放大的電勢的電壓輸出到信號線LSGN。通過對應(yīng)的信號線LSGN從每個像素輸出的電壓輸出到列讀取電路130。
例如，因為傳送晶體管112、重置晶體管113和選擇晶體管115的柵極以行為單元連接，所以對于相同行中的像素同時執(zhí)行這些操作。
像素陣列單元110中提供的重置控制線LRST、傳送控制線LTRG和選擇控制線 LSEL作為像素安排中的單元對每行提供。
提供的控制線LRST、LTRG和LSEL的數(shù)量為M。
重置控制線LRST、傳送控制線LTRG和選擇控制線LSEL由行選擇電路120驅(qū)動。
行選擇電路120控制像素陣列單元110中的任意行中安排的像素的操作。行選擇電路120通過控制線LSEL、LRST和LTRG控制像素。
行選擇電路120例如根據(jù)快門模式切換信號，通過在對每行執(zhí)行曝光的滾動快門方法和同時對所有像素執(zhí)行曝光的全局快門方法之間切換曝光方法，執(zhí)行圖像驅(qū)動控制。
列讀取電路130通過信號輸出線LSGN，接收關(guān)于已經(jīng)通過行選擇電路120對其執(zhí)行讀取控制的像素行的數(shù)據(jù)，并且將該數(shù)據(jù)傳送到后級的信號處理電路。
列讀取電路130包括⑶S電路和ADC。
根據(jù)該實施例的像素電源單元140包括像素電源電路，并且從提供的電源電壓 VDD生成像素電源電壓VDDPIX，然后通過電源線LVDDPIX將生成的像素電源電壓VDDPIX提供給像素電路110A。
像素電源單元140生成具有適當(dāng)值的像素電源電壓VDDPIX，使得即使噪聲已經(jīng)疊加在電源電壓VDD上，噪聲也不傳輸給像素讀取信號，并且像素中包括的晶體管不隨著時間劣化，然后將像素電源電壓VDDPIX提供給像素電路110A。
2.像素電源單元和像素陣列單元的配置的第一示例
圖6是圖示根據(jù)實施例的像素電源單元和像素陣列單元的配置的第一示例的圖。
圖6所示的像素電源單元140包括像素電源電路141。
如上所述，像素電源電路141從提供的電源電壓VDD生成像素電源電壓VDDPIX， 并且將生成的像素電源電壓VDDPIX通過電源線LVDDPIX提供給像素電路110A。電源線 LVDDPIX對應(yīng)于第一電源線。
電源線LVDDPIX連接到每個像素電路IlOA的放大晶體管114和重置晶體管113 的電源側(cè)端子(漏極)。
因此，像素電源電路141通過電源線LVDDPIX，將生成的像素電源電壓VDDPIX提供給每個像素電路IlOA的放大晶體管114和重置晶體管113的電源側(cè)端子(漏極)。
如稍后將描述的，像素電源電路141配置為通過低壓差(LDO)調(diào)節(jié)器和金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)，提供電源電壓給像素，使得噪聲衰減并且不傳輸給像素。
通過使用LDO調(diào)節(jié)器和MOSFET減少提供給像素的電源電壓，像素電源電路141減弱像素的晶體管中生成的電場，從而抑制(減少)特性的劣化。
要注意的是，LDO調(diào)節(jié)器是線性電壓調(diào)節(jié)器，其即使在輸入電壓剛剛超過期望輸出電壓時也操作。
此外，在圖6中，圖示用于像素的源極跟隨器電路電流源電路150。
源極跟隨器電路150包括連接到電源的恒流源151、連接到恒流源151的電流鏡晶體管152、和分別作為負(fù)載連接到垂直信號線LSGN-1到LSGN-N的晶體管153-1到153-N。
晶體管152和153-1到153-N例如由η溝道MOSFET形成。
對其提供像素電源電壓VDDPIX并且用作像素的電源的電源線LVDDPIX用于像素的源極跟隨器，并且在圖5和6所示的示例中，放大晶體管114的漏極(以及重置晶體管113 的漏極)連接到電源線LVDDPIX。
用于像素的源極跟隨器的電源假設(shè)在從像素讀取信號到垂直信號線LSGN時輸出大電流。例如，如果當(dāng)像素陣列中的列數(shù)為3000時對每個列輸出6μ A的電流，則要提供 18mA的電流。
因此，用于像素的源極跟隨器的電源假設(shè)具有足夠的電流提供能力，并且從VDD 側(cè)來看的電阻假設(shè)在比CDS的帶寬高的頻率處高。
3.像素電源單元和像素陣列單元的配置的第二示例
圖7是圖示根據(jù)實施例的像素電源單元和像素陣列單元的配置的第二示例的圖。
圖7所示的像素電源單元140A除了像素電源電路141A還包括低通濾波器(LPF) 142。
如上所述，像素電源電路141A從提供的電源電壓VDD生成像素電源電壓VDDPIX， 并且將生成的像素電源電壓VDDPIX通過電源線LVDDPIX提供給像素電路110A。
在圖7中，電源線LVDDPIX連接到每個像素電路IlOA的放大晶體管114的電源側(cè)端子(漏極)。
因此，像素電源電路141A通過電源線LVDDPIX，將生成的像素電源電壓VDDPIX提供給每個像素電路IlOA的放大晶體管114的電源側(cè)端子(漏極)。
低通濾波器142提取電源電壓VDD的低頻分量，并且將提取的像素重置電源電壓 VDDRST輸出給電源線LVDDRST。電源線LVDDRST對應(yīng)于第二電源線。
在圖7中，電源線LVDDRST連接到每個像素電路IlOA的重置晶體管113的電源側(cè)端子(漏極)。
因此，低通濾波器142通過電源線LVDDRST，將提取的重置電源電壓VDDRST提供給每個像素電路IlOA的重置晶體管113的電源側(cè)端子(漏極)。
稍后將描述為什么在像素電源單元140A中使用兩條電源線的原因。
對其提供像素電源電壓VDDPIX并且用作像素的電源的電源線LVDDPIX用于每個像素的源極跟隨器，并且在圖7所示的示例中，放大晶體管114的漏極連接到電源線 LVDDPIX。
對其提供像素重置電源電壓VDDRST并用作像素重置電源的電源線LVDDRST連接到重置晶體管113的漏極。
如上所述，用于像素的源極跟隨器的電源假設(shè)在從像素讀取信號到垂直信號線 LSGN時輸出大電流。例如，如果當(dāng)像素陣列中的列數(shù)為3000時對每個列輸出6 μ A的電流， 則要提供18mA的電流。
因此，用于像素的源極跟隨器的電源假設(shè)具有足夠的電流提供能力，并且從VDD 側(cè)來看的電阻假設(shè)在比CDS的帶寬高的頻率處高。
另一方面，像素重置電源不輸出大的恒定電流。因此，電流可以通過簡單的低通濾波器(包括電阻器R、電容器C、開關(guān)電容器等)提供。
4.像素電源電路的配置的具體示例
接著，將描述形成根據(jù)實施例的像素電源單元的像素電源電路的配置的具體示例。
在下面的描述中，使用像素電源電路200。
4.1像素電源電路的配置的第一示例
圖8是圖示根據(jù)實施例的像素電源電路的配置的第一示例的電路圖。
圖8所示的像素電源電路200包括壓降η型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)晶體管 201、運(yùn)算放大器202、電容器Cl、參考電壓提供端TVREF和像素電源電壓VDDPIX的輸出端 TVDDPIX。
像素電源電路200形成為包括壓降NMOS晶體管201和運(yùn)算放大器202的LDO電路。
如上所述，LDO電路是線性電壓調(diào)節(jié)器，其即使在輸入電壓剛剛超過期望輸出電壓時也操作。
NMOS晶體管201的漏極連接到對其提供電源電壓VDD的電源線LVDD，并且NMOS 晶體管201的源極連接到運(yùn)算放大器202的反相輸入端(_)和輸出端TVDDPIX。
NMOS晶體管201的柵極連接到運(yùn)算放大器202的輸出，并且運(yùn)算放大器202的非反相輸入端(+ )連接到參考電壓提供端TVREF。
此外，電容器Cl連接在NMOS晶體管201的柵極和參考電勢VSS之間。
在像素電源電路200中，通過將輸入的電源電壓VDD經(jīng)過NMOS晶體管201使得輸入的電源電壓VDD (例如，3. 3V)下降，并且輸出輸出的像素電源電壓(例如，2. 7V)。
像素電源電路200使用運(yùn)算放大器202比較 參考電壓(例如，2. 7V)和輸出的電壓， 并且使用根據(jù)比較結(jié)果的運(yùn)算放大器202的輸出信號控制NMOS晶體管201的導(dǎo)通電阻，以便保持輸出的電壓恒定。
因此，圖8所示的像素電源電路200配置為對其應(yīng)用作為壓降(無源器件)晶體管的NMOS晶體管201的LDO調(diào)節(jié)器。
當(dāng)電源電壓VDD充分高于輸出的像素電源電壓VDDPIX的目標(biāo)電壓(例如，2. 7V)時 (例如，高O. 5V)，像素電源電路200是有效的。
像素電源電路200可以精確地匹配像素電源電壓VDDPIX和目標(biāo)電壓的值。
根據(jù)像素電源電路200，即使噪聲已經(jīng)疊加在電源電壓VDD上，直到幾MHz的低頻分量也難以傳輸?shù)较袼仉娫措妷篤DDPIX。
通常，如果對垂直信號線LSGN的電壓VSL執(zhí)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換的讀取電路(未示出)的帶寬大約為幾MHz，則它是足夠的。
即使處于高于帶寬的頻率的噪聲疊加在像素電源上，也可能使得讀取電路不對噪聲執(zhí)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換。
此外，通常因為穩(wěn)定電容器連接到傳感器的電源，所以處于高于幾百MHz的頻率的噪聲不可能進(jìn)入傳感器。
實際上可能疊加在電源電壓VDD上的處于幾十到幾百MHz的噪聲不影響傳感器的輸出。
4. 2像素電源電路的配置的第二示例
圖9是圖示根據(jù)該實施例的像素電源電路的配置的第二示例的電路圖。
圖9所示的像素電源電路200A不具有LDO配置。NMOS晶體管201的柵極通過電阻器元件Rl連接到電源線LVDD。
因此，NMOS晶體管201的柵極電壓Vg的DC電平保持在VDD電平。
此外，電容器Cl連接在NMOS晶體管201和參考電勢VSS之間。
在像素電源電路200A中，如果當(dāng)電流(IXN)A流過NMOS晶體管201時NMOS晶體管201的柵極-源極電壓表示為 Vgs，則要輸出到電源線LVDDPIX的像素電源電壓VDDPIX 用以下表達(dá)式表示
VDDPIX=VDD-Vgs
如果NMOS晶體管201的柵極電壓Vg恒定，則疊加在電源電壓VDD上的噪聲難以傳輸?shù)较袼仉娫措妷篤DDPIX。
疊加在電源電壓VDD上的噪聲通過包括電阻器Rl和電容器Cl的低通濾波器傳輸給NMOS晶體管201的柵極。
等于或高于截止頻率fc=l/2 Ji RC的頻率通過該低通濾波器以20dB/dec的比率衰減。
通常，CMOS圖像傳感器在讀取期間執(zhí)行⑶S。在⑶S中，CMOS圖像傳感器作為高通濾波器操作以獲得信號電平和重置電平之間的差。
當(dāng)?shù)屯V波器的截止頻率fc設(shè)為充分低于CDS的帶寬時，噪聲可以在低頻側(cè)通過 CDS減少，并且在高頻側(cè)通過低通濾波器減少。
例如，如果采樣的間隔T⑶S是5μ s并且截止頻率fc是IkHz (R=IMQ并且C是 160pF)，則從電源電壓VDD傳輸?shù)较袼仉娫措妷篤DDPIX的噪聲可以在所有頻率低于或等于-20dB (1/10)。
4. 3像素電源電路的配置的第三示例
圖10是圖示根據(jù)實施例的像素電源電路的配置的第三示例的電路圖。
在圖10所示的像素電源電路200B中，NMOS晶體管201的柵極不連接到電阻器元件，而是通過開關(guān)SWl連接到電源電壓VDD的電源線LVDD。
在像素電源電路200B中，采樣并保持NMOS晶體管201的柵極電壓Vg。
例如，當(dāng)列讀取電路130包括模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器時，未圖示的控制系統(tǒng)控制開關(guān) SW1，使得開關(guān)SWl在模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換期間打開，并且在除了模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換以外的時段期間關(guān)閉。
因此，NMOS晶體管201的柵極電壓Vg在模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換期間通過保持操作保持， 并且恒定。
關(guān)于要輸出到電源線LVDDPIX的像素電源電壓VDDPIX，因為電流(I XN) A流過 NMOS晶體管201，所以NMOS晶體管201的柵極-源極電壓Vgs恒定。
因此，像素電源電壓VDDPIX也保持恒定。
如果噪聲疊加在電源上，則像素電源電壓VDDPIX的值在每次執(zhí)行采樣和保持時改變。然而，在圖7所不的傳感器的配置的情況下,噪聲難以傳輸?shù)捷敵龅酱怪毙盘柧€LSGN 的讀取信號VSL。
4. 4像素電源電路的配置的第四示例
圖11是圖示根據(jù)該實施例的像素電源電路的配置的第四示例的電路圖。
圖11所示的像素電源電路200C除了圖9所示的配置外，還包括連接在NMOS晶體管201的柵極和參考電勢VSS之間電阻器元件R2，并且配置為使用電阻器元件Rl和R2劃分電源電壓VDD。
在像素電源電路200C中，當(dāng)要減少像素電源電壓VDDPIX的值時，使用電阻器劃分電源電壓VDD，并且確定NM OS晶體管201的柵極電壓Vg的DC電平。
4. 5像素電源電路的配置的第五示例
圖12是圖示根據(jù)該實施例的像素電源電路的配置的第五示例的電路圖。
圖12中所示的像素電源電路200D對應(yīng)于圖8所示的LDO像素電源電路200，并且替代NMOS晶體管，應(yīng)用作為壓降晶體管的P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)晶體管203。
PMOS晶體管203的源極連接到電源線LVDD，并且PMOS晶體管203的漏極連接到運(yùn)算放大器202的反相輸入端(_)和輸出端TVDDPIX。
相應(yīng)地，電容器Cl連接在PMOS晶體管203的柵極和電源線LVDD之間。
該示例中參考電壓VRFE是2. 9V。
在像素電源電路200D中，可以使得像素電源電壓VDDPIX的目標(biāo)電壓高于使用 NMOS晶體管時。
然而，從電源電壓VDD傳輸?shù)较袼仉娫措妷篤DDPIX的噪聲量在高頻側(cè)趨于增加。
4. 6像素電源電路的配置的第六示例
圖13是圖示根據(jù)該實施例的像素電源電路的配置的第六示例的電路圖。
圖13所示的像素電源電路200E對應(yīng)于圖8所示的LDO像素電源電路200，并且提供增加NMOS晶體管201的柵極電壓的自舉電路204。
因此，即使在NMOS晶體管用作壓降晶體管時，通過增加NMOS晶體管201的柵極電壓，可以使得像素電源電壓VDDPIX的目標(biāo)電壓高。
在該示例中，電源電壓VDD是2. 7V，參考電壓VREF是2. 5V，并且自舉后電壓是3. 3V。
如上所述，根據(jù)該實施例，包括像素電源單元140，其從提供的電源電壓VDD生成像素電源電壓VDDPIX，并且通過電源線LVDDPIX將生成的像素電源電壓VDDPIX提供給像素電路IlOA0
通過提供像素電源單元140，可能生成具有適當(dāng)值的像素電源電壓VDDPIX，使得即使噪聲已經(jīng)疊加在電源電壓VDD上，噪聲也不傳輸給像素讀取信號，并且形成像素的晶體管不隨著時間劣化。
根據(jù)該實施例，通過使用LDO調(diào)節(jié)器和MOSFET減少要提供給像素的電源電壓，減弱了像素的晶體管中生成的電場，從而抑制了特性的劣化。
根據(jù)實施例的每個示例的CMOS圖像傳感器不特別限定，而是例如CMOS圖像傳感器可以配置為其上安裝列并行ADC的CMOS圖像傳感器。
圖14是圖示根據(jù)實施例的安裝列并行ADC的固態(tài)圖像拾取器件(CMOS圖像傳感器)的配置示例的框圖。
如圖14所示，固態(tài)圖像拾取器件300包括作為圖像拾取單元的像素陣列單元310、 作為像素驅(qū)動單元的行選擇電路320、水平傳送掃描電路330和定時控制電路340。
此外，固態(tài)圖像拾取器件300包括ADC組350、數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器(DAC) 360、放大器電路(S/A) 370、信號處理電路380和水平傳送線390。
固態(tài)圖像拾取器件300還包括像素電源單元400，其具有與上述像素電源單元140 相同的配置和功能。
因為已經(jīng)參考圖1到13詳細(xì)描述了像素電源單元400，在此省略了其進(jìn)一步描述。
像素陣列單元310包括例如以矩陣(行和列)安排的像素，諸如例如圖5所示的像素。每個像素包括光電二 極管和像素放大器。
此外，在固態(tài)圖像拾取器件300中，提供以下電路作為用于順序地從像素陣列單元310讀取信號的控制電路。
也就是說，在固態(tài)圖像拾取器件300中，提供生成內(nèi)部時鐘的定時控制電路340、 控制行地址和行掃描的行選擇電路320、以及控制列地址和列掃描的水平傳送掃描電路 330作為控制電路。
在ADC組350中，提供多個ADC，其每個包括比較器351、計數(shù)器352和鎖存器353。
比較器351比較其中DAC 360生成的參考電壓步進(jìn)地改變、具有斜坡波形(RAMP) 的參考電壓Vslop和通過相應(yīng)的垂直信號線從每行中的像素獲得的模擬信號。
計數(shù)器352測量比較器351完成比較所花的時間。
ADC組350具有轉(zhuǎn)換η位數(shù)字信號的功能，并且以垂直信號線(列線)為單位安排以配置列并行ADC塊。
每個鎖存器353的輸出連接到具有例如2η位間隔的水平傳送線390。
提供對應(yīng)于水平傳送線390的2η個放大器電路370和信號處理電路380。
在ADC組350中，通過為每列提供的比較器351，將讀取到相應(yīng)的垂直信號線的模擬信號(電勢Vsl)與參考電壓Vslop (具有其中電壓以特定傾斜線性改變的斜坡波形)比較。
此時，為每列提供的計數(shù)器352與比較器351 —起操作，并且具有斜坡的電勢Vslop和計數(shù)器值在具有相互一一對應(yīng)關(guān)系的同時改變，從而將垂直信號線的電勢(模擬信號)Vsl轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
參考電壓Vslop的改變用于將電壓的改變轉(zhuǎn)換為時間上的改變，并且使用特定時段(時鐘)測量時間并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。
當(dāng)模擬電信號Vsl和參考電壓Vslop交叉時，比較器351的輸出反相，并且計數(shù)器 352的輸入時鐘停止，從而完成模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換。
在模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換完成后，水平傳送掃描電路330將鎖存器353保持的數(shù)據(jù)通過水平傳送線390和放大器電路370輸入到信號處理電路380，并且生成二維圖像。
因此，執(zhí)行列并行輸出處理。
像素電源單元400應(yīng)用于參考圖4到13描述的像素電源單元140。
通過提供像素電源單元140，可能生成具有適當(dāng)值的像素電源電壓VDDPIX，使得即使噪聲已經(jīng)疊加在電源電壓VDD上，噪聲也不傳輸給像素讀取信號，并且形成像素的晶體管不隨著時間劣化。
通過使用LDO調(diào)節(jié)器和MOSFET減少要提供給像素的電源電壓，減弱了像素的晶體管中生成的電場，從而抑制了特性的劣化。
例如，在具有以下將描述的像素配置的固態(tài)圖像拾取器件中，提供像素電源單元 400的效果是顯著的。
如上所述，像素陣列單元310包括以矩陣(行和列)安排的多個像素。作為像素陣列單元310的像素安排，例如，采用圖15所示的拜耳模式。
在該示例中的像素陣列單元310中，例如，將像素劃分為多個劃分像素單元DPC， 每個包括由光電二極管形成的光電轉(zhuǎn)換元件。
更具體地，在安裝列并行ADC固態(tài)圖像拾取器件(CMOS圖像傳感器)300中，拜耳模式中具有相同顏色的濾色鏡下的像素被劃分為多個劃分像素單元DPC，其靈敏度或累積時段相互不同。
當(dāng)在列方向上像素信號經(jīng)歷模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換并且輸出時，劃分像素單元的輸出的劃分像素信號相加并經(jīng)歷模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換。此時，AD轉(zhuǎn)換器的輸入范圍以這樣的方式限幅， 使得恒定地低于或等于每個像素的飽和輸出電壓，從而確定每個像素的輸出值為特定數(shù)字值。
在下面的描述中，將描述單個像素DPC劃分為四個劃分像素單元DPC-A到DPC-D 的示例。
圖16是圖示根據(jù)本公開實施例的像素劃分的概念圖。
圖16圖示拜耳模式情況下的劃分方法以及具有相同顏色的濾色鏡下的像素劃分為四等份。作為劃分結(jié)果獲得的各個像素具有不同的靈敏度或累積時段。
在圖16中，圖示綠色(G)像素PCG劃分為四個像素DPC-A、DPC_B、DPC_C和DPC-D 的示例。
稍后將詳細(xì)描述該像素陣列單元310中的像素和劃分像素的配置、劃分形狀等。
例如，固態(tài)圖像拾取器件300順序地將像素內(nèi)放大的劃分像素信號傳輸?shù)酱怪毙盘柧€，并且列像素信號讀取單元中提供的ADC組350中的AD轉(zhuǎn)換器(AD轉(zhuǎn)換單元)執(zhí)行AD 轉(zhuǎn)換。
當(dāng)對第二劃分像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換操作時，固態(tài)圖像拾取器件300通過加上第一 AD轉(zhuǎn)換值對第二劃分像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換操作。
當(dāng)對第三劃分像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換操作時，固態(tài)圖像拾取器件300通過加上第二 AD轉(zhuǎn)換值對第三劃分像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換操作。
當(dāng)對第四劃分像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換操作時，固態(tài)圖像拾取器件300通過加上第三 AD轉(zhuǎn)換值對第四劃分像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換操作。
該示例中的固態(tài)圖像拾取器件300采樣劃分像素相加方法，其中多個劃分像素的像素信號以這樣的方式通過列單元中提供的AD轉(zhuǎn)換器順序地相加。
在ADC組350中，例如，通過計數(shù)器的上計數(shù)和下計數(shù)順序地執(zhí)行與劃分像素信號的數(shù)量相同的次數(shù)，而不重置計數(shù)器，從而實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的上述劃分像素相加。
圖17是圖示其中執(zhí)行相加處理的、圖14中所示的安裝列并行ADC的固態(tài)圖像拾取器件(CMOS圖像傳感器)的部分的圖。
在圖17中，虛線包圍的部分實際上可以執(zhí)行相加處理。細(xì)虛線指示現(xiàn)有技術(shù)的部分，并且粗虛線指示根據(jù)該實施例的部分。
當(dāng)前的用于將劃分像素的信號相加的方法通過諸如數(shù)字信號處理器(DSP)的信號處理單元執(zhí)行。
另一方面，在該實施例中，如上所述，計數(shù)器352對劃分為四等份的像素信號執(zhí)行 AD轉(zhuǎn)換的同時，在AD轉(zhuǎn)換期間順序地執(zhí)行相加處理。
也就是說，像素內(nèi)放大的劃分像素信號隨時間順序地傳輸?shù)酱怪毙盘柧€LSGN，并且列像素信號讀取單元中提供的ADC組350中的AD轉(zhuǎn)換器(AD轉(zhuǎn)換單元)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。
當(dāng)對第二劃分像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換操作時，ADC組350中的每個ADC通過加上第一AD轉(zhuǎn)換值，對第二劃分像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換操作。
當(dāng)對第三劃分像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換操作時，ADC組350中的每個ADC通過加上第 二AD轉(zhuǎn)換值，對第三劃分像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換操作。
當(dāng)對第四劃分像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換操作時，ADC組350中的每個ADC通過加上第三AD轉(zhuǎn)換值，對第四劃分像素信號執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換操作。
在經(jīng)過上述AD轉(zhuǎn)換時段后，水平傳送掃描電路330將鎖存器353保持的數(shù)據(jù)傳送到水平傳送線390，該數(shù)據(jù)然后通過放大器電路370輸入到信號處理電路380，以便通過特定信號處理生成二維圖像。
可以采用各種配置用于該示例中的劃分像素的配置、劃分形狀、劃分像素相加處理等。
這里，為了便于理解，將描述CMOS圖像傳感器中的劃分像素的基本配置示例。
圖18是圖示根據(jù)實施例的包括四個晶體管的CMOS圖像傳感器中的劃分像素的示例的圖。
該劃分像素DPCl具有和圖5所示的像素相同的配置。
劃分像素DPCl通過四個劃分像素的選擇晶體管115連接到共同的垂直信號線 LSGN。
該配置可以直接應(yīng)用于該示例中的劃分像素單元。
可替代地，可以采用這樣的配置，其中光電轉(zhuǎn)換元件和傳送晶體管包括在每個劃分像素單元中，并且劃分像素共享浮置擴(kuò)散單元FD。
在該情況下，可能以這樣的方式配置作為放大單元的放大晶體管、選擇晶體管和重置晶體管，以便允許共享。
具有這樣的效果的固態(tài)圖像拾取器件可以用作數(shù)字相機(jī)或攝像機(jī)中的圖像拾取器件。
6.相機(jī)系統(tǒng)的配置示例
圖19是圖示對其應(yīng)用根據(jù)本技術(shù)實施例的固態(tài)圖像拾取器件的相機(jī)系統(tǒng)的配置示例的圖。
如圖19所示，相機(jī)系統(tǒng)500包括對其可以應(yīng)用根據(jù)實施例的CMOS圖像傳感器個態(tài)圖像拾取器件)100或300的圖像拾取器件510。
此外，相機(jī)系統(tǒng)500包括光學(xué)系統(tǒng)，其將入射光(形成被攝體的圖像)引導(dǎo)到圖像拾取器件510的像素區(qū)域，即，例如使用入射光(圖像光)在圖像拾取表面上形成圖像的鏡頭 520。
相機(jī)系統(tǒng)500包括驅(qū)動圖像拾取器件510的驅(qū)動電路(DRV) 530和處理圖像拾取器件510的輸出信號的信號處理電路(PRC) 540。
驅(qū)動電路530包括定時生成器(未示出)，其生成包括用于驅(qū)動圖像拾取器件內(nèi)的電路的開始脈沖和時鐘脈沖的各種定時信號，并且使用特定的定時信號驅(qū)動圖像拾取器件 510。
此外，信號處理電路540對圖像拾取器件510的輸出信號執(zhí)行特定的信號 處理。
信號處理電路540處理的圖像信號記錄在例如諸如存儲器的記錄介質(zhì)上。記錄的記錄介質(zhì)上的圖像信息通過打印機(jī)等轉(zhuǎn)換為硬拷貝。此外，信號處理電路540處理的圖像信號投影到監(jiān)視器(如液晶顯示器)上作為運(yùn)動圖像。
如上所述，通過在圖像拾取裝置(如數(shù)字照相機(jī))上安裝上述圖像拾取器件100或 300作為圖像拾取器件510，能夠?qū)崿F(xiàn)其功耗低并且精度高的相機(jī)。
本技術(shù)可以具有以下配置。
(I). 一種固態(tài)圖像拾取器件，包括
像素陣列單元，其包括光電轉(zhuǎn)換元件，并且其中按照行和列安排多個像素，該多個像素輸出通過由放大器元件執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號作為像素信號并且驅(qū)動信號線， 對該放大器元件提供像素電源電壓；
像素電源單元，其從電源電壓生成像素電源電壓，該像素電源電壓低于該電源電壓，并且將該像素電源電壓提供給該像素的每個中的放大器元件；以及
像素信號讀取單元，其從該多個像素中讀取像素信號，
其中，該像素電源單元包括像素電源電路，其生成具有目標(biāo)電壓的像素電源電壓， 同時衰減電源電壓，使得至少疊加在電源電壓上的噪聲不傳輸?shù)揭敵龅南袼匦盘枴?br> (2).如(I)所述的固態(tài)圖像拾取器件，
其中，該多個像素的每個包括
放大器元件的輸入節(jié)點，
光電轉(zhuǎn)換元件，其將光信號轉(zhuǎn)換為電信號并累積信號電荷，
傳送元件，其通過傳送信號導(dǎo)通或截止，并且在導(dǎo)通狀態(tài)下將光電轉(zhuǎn)換元件中的電荷傳送到輸入節(jié)點，以及
重置元件，其通過重置信號導(dǎo)通或截止，并且在導(dǎo)通狀態(tài)下重置輸入節(jié)點，
其中，該放大器元件和該重置元件連接到對其提供像素電源電壓的電源線，以及
其中，該重置元件將該輸入節(jié)點重置到該電源線的電勢。
(3).如(I)所述的固態(tài)圖像拾取器件，
其中，該像素電源單元包括
像素電源電路，其從提供的電源電壓生成像素電源電壓，該像素電源電壓低于該電源電壓，并且輸出該像素電源電壓到第一電源線，以及
低通濾波器，其通過從提供的電源電壓提取低頻分量而生成獲得的重置電源電壓，并且輸出該重置電源電壓到第二電源線，
其中，該多個像素的每個包括
放大器元件的輸入節(jié)點，
光電轉(zhuǎn)換元件，其將光信號轉(zhuǎn)換為電信號并累積信號電荷，
傳送元件，其通過傳送信號導(dǎo)通或截止，并且在導(dǎo)通狀態(tài)下將光電轉(zhuǎn)換元件中的電荷傳送到輸入節(jié)點，以及
重置元件，其通過重置信號導(dǎo)通或截止，并且在導(dǎo)通狀態(tài)下重置輸入節(jié)點，
其中，該放大器元件連接到該第一電源線，以及
其中，該重置元件連接到該第二電源線，并且將該輸入節(jié)點重置到該第二電源線的電勢。
(4).如(I)到(3)的任一所述的固態(tài)圖像拾取器件，
其中，該像素電源電路包括壓降場效應(yīng)晶體管，其輸入端連接到對其提供電源電壓的電源線，并且其輸出端連接到對其輸出像素電源電壓的電源線，以及其中該像素電源電路通過以將該壓降場效應(yīng)晶體管的柵極電壓控制到特定電壓的方式從提供的電源電壓生成像素電源電壓，該像素電源電壓低于該電源電壓。
(5).如(4)所述的固態(tài)圖像拾取器件，
其中，該像素電源電路包括運(yùn)算放大器，其比較參考電壓和要輸出的像素電源電壓，以控制壓降場效應(yīng)晶體管的柵極電壓。
(6).如(5)所述的固態(tài)圖像拾取器件，
其中，該像素電源電路包括自舉電路，其增加壓降場效應(yīng)晶體管的柵極電壓。
(7).如(4)所述的固態(tài)圖像拾取器件，
其中，該像素電源電路包括
連接在壓降場效應(yīng)晶體管的柵極和對其提供電源電壓的電源線之間的電阻器元件，以及
連接在壓降場效應(yīng)晶體管的柵極和參考電勢之間的電容器。
(8).如(7)所述的固態(tài)圖像拾取器件，
其中，該像素電源電路進(jìn)一步包括連接在壓降場效應(yīng)晶體管的柵極和參考電勢之間的電阻器元件。
(9).如(4)所述的固態(tài)圖像拾取器件，
其中，該像素電源電路包括
連接在壓降場效應(yīng)晶體管的柵極和對其提供電源電壓的電源線之間的開關(guān)，以及
連接在壓降場效應(yīng)晶體管的柵極和參考電勢之間的電容器，以及
其中，該像素電源電路具有采樣和保持壓降場效應(yīng)晶體管的柵極電壓的功能。
(10).如(9)所述的固態(tài)圖像拾取器件，
其中，該像素信號讀取單元包括模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其對從該像素陣列單元讀取的像素信號執(zhí)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換，以及
其中，以這樣的方式控制該像素電源電路中的開關(guān)，使得在模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換期間打開，并且在除了模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換以外的時段期間關(guān)閉。
(11).如(I)到(10)的任一所述的固態(tài)圖像拾取器件，
其中，該像素信號讀取單元包括模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其對從該像素陣列單元讀取的像素信號執(zhí)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換，
其中，該像素陣列單元中的多個像素之一包括多個劃分像素，其已經(jīng)被劃分成光靈敏度或累積的電荷量相互不同的各區(qū)域，
其中，該像素信號讀取單元讀取該多個像素之一的劃分像素的每個的劃分像素信號，以及
其中，該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過對讀取的劃分像素信號執(zhí)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換并且將讀取的劃分像素信號相加，獲得該多個像素之一的像素信號。
(12). 一種相機(jī)系統(tǒng)，包括
固態(tài)圖像拾取器件；以及
光學(xué)系統(tǒng)，其在該固態(tài)圖像拾取器件上形成圖像，
其中，該固態(tài)圖像拾取器件，包括
像素陣列單元，其包括光電轉(zhuǎn)換元件，并且其中按照行和列安排多個像素，該多個像素輸出通過由放大器元件執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號作為像素信號并且驅(qū)動信號線， 對該放大器元件提供像素電源電壓；
像素電源單元，其從電源電壓生成像素電源電壓，該像素電源電壓低于該電源電壓，并且將該像素電源電壓提供給該像素的每個中的放大器元件；以及
像素信號讀取單元，其從該多個像素中讀取像素信號，
其中，該像素電源單元包括像素電源電路，其生成具有目標(biāo)電壓的像素電源電壓， 同時衰減電源電壓，使得至少疊加在電源電壓上的噪聲不傳輸?shù)揭敵龅南袼匦盘枴?br> 本公開包含與2011年9月12日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請 JP2011-198706中公開的主題有關(guān)的主題，在此通過引用并入其全部內(nèi)容。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計需要和其它因素，可以出現(xiàn)各種修正、組合、 部分組合和替換，只要其在權(quán)利要求或其等效的范圍內(nèi)即可。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)圖像拾取器件，包括像素陣列單元，其包括光電轉(zhuǎn)換元件，并且其中按照行和列安排多個像素，該多個像素輸出通過由放大器元件執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號作為像素信號并且驅(qū)動信號線，對該放大器元件提供像素電源電壓；像素電源單元，其從電源電壓生成像素電源電壓，該像素電源電壓低于該電源電壓，并且將該像素電源電壓提供給該多個像素中的放大器元件；以及像素信號讀取單元，其從該多個像素中讀取像素信號，其中，該像素電源單元包括像素電源電路，其生成具有目標(biāo)電壓的像素電源電壓，同時衰減電源電壓，使得至少疊加在電源電壓上的噪聲不傳輸?shù)揭敵龅南袼匦盘枴?br> 2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，該多個像素的每個包括放大器元件的輸入節(jié)點，光電轉(zhuǎn)換元件，其將光信號轉(zhuǎn)換為電信號并累積信號電荷，傳送元件，其通過傳送信號導(dǎo)通或截止，并且在導(dǎo)通狀態(tài)下將光電轉(zhuǎn)換元件中的電荷傳送到輸入節(jié)點，以及重置元件，其通過重置信號導(dǎo)通或截止，并且在導(dǎo)通狀態(tài)下重置輸入節(jié)點，其中，該放大器元件和該重置元件連接到對其提供像素電源電壓的電源線，以及其中，該重置元件將該輸入節(jié)點重置到該電源線的電勢。
3.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，該像素電源單元包括像素電源電路，其從提供的電源電壓生成像素電源電壓，該像素電源電壓低于該電源電壓，并且輸出該像素電源電壓到第一電源線，以及低通濾波器，其生成通過從提供的電源電壓提取低頻分量而獲得的重置電源電壓，并且輸出該重置電源電壓到第二電源線，其中，該多個像素的每個包括放大器元件的輸入節(jié)點，光電轉(zhuǎn)換元件，其將光信號轉(zhuǎn)換為電信號并累積信號電荷，傳送元件，其通過傳送信號導(dǎo)通或截止，并且在導(dǎo)通狀態(tài)下將光電轉(zhuǎn)換元件中的電荷傳送到輸入節(jié)點，以及重置元件，其通過重置信號導(dǎo)通或截止，并且在導(dǎo)通狀態(tài)下重置輸入節(jié)點，其中，該放大器元件連接到該第一電源線，以及其中，該重置元件連接到該第二電源線，并且將該輸入節(jié)點重置到該第二電源線的電勢。
4.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，該像素電源電路包括壓降場效應(yīng)晶體管，其輸入端連接到對其提供電源電壓的電源線，并且其輸出端連接到對其輸出像素電源電壓的電源線，以及其中該像素電源電路通過以將該壓降場效應(yīng)晶體管的柵極電壓控制到特定電壓的方式從提供的電源電壓生成像素電源電壓，該像素電源電壓低于該電源電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，該像素電源電路包括運(yùn)算放大器，其比較參考電壓和要輸出的像素電源電壓，以控制壓降場效應(yīng)晶體管的柵極電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，該像素電源電路包括自舉電路，其增加壓降場效應(yīng)晶體管的柵極電壓。
7.如權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，該像素電源電路包括連接在壓降場效應(yīng)晶體管的柵極和對其提供電源電壓的電源線之間的電阻器元件，以及連接在壓降場效應(yīng)晶體管的柵極和參考電勢之間的電容器。
8.如權(quán)利要求7所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，該像素電源電路進(jìn)一步包括連接在壓降場效應(yīng)晶體管的柵極和參考電勢之間的電阻器兀件。
9.如權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，該像素電源電路包括連接在壓降場效應(yīng)晶體管的柵極和對其提供電源電壓的電源線之間的開關(guān)，以及連接在壓降場效應(yīng)晶體管的柵極和參考電勢之間的電容器，以及其中，該像素電源電路具有采樣和保持壓降場效應(yīng)晶體管的柵極電壓的功能。
10.如權(quán)利要求9所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，該像素信號讀取單元包括模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其對從該像素陣列單元讀取的像素信號執(zhí)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換，以及其中，以這樣的方式控制該像素電源電路中的開關(guān)，使得在模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換期間打開， 并且在除了模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換以外的時段期間關(guān)閉。
11.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取器件，其中，該像素信號讀取單元包括模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其對從該像素陣列單元讀取的像素信號執(zhí)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換，其中，該像素陣列單元中的多個像素之一包括多個劃分像素，其已經(jīng)被劃分成光靈敏度或累積的電荷量相互不同的各區(qū)域，其中，該像素信號讀取單元讀取該多個像素之一的劃分像素的每個的劃分像素信號，以及其中，該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過對讀取的劃分像素信號執(zhí)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換并且將讀取的劃分像素信號相加，獲得該多個像素之一的像素信號。
12.—種相機(jī)系統(tǒng),包括固態(tài)圖像拾取器件；以及光學(xué)系統(tǒng)，其在該固態(tài)圖像拾取器件上形成被攝體的圖像，其中，該固態(tài)圖像拾取器件，包括像素陣列單元，其包括光電轉(zhuǎn)換元件，并且其中按照行和列安排多個像素，該多個像素輸出通過由放大器元件執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號作為像素信號并且驅(qū)動信號線，對該放大器元件提供像素電源電壓；像素電源單元，其從電源電壓生成像素電源電壓，該像素電源電壓低于該電源電壓，并且將該像素電源電壓提供給該多個像素中的放大器元件；以及像素信號讀取單元，其從該多個像素中讀取像素信號，以及其中，該像素電源單元包括像素電源電路，其生成具有目標(biāo)電壓的像素電源電壓，同時衰減電源電壓，使得至少疊 加在電源電壓上的噪聲不傳輸?shù)揭敵龅南袼匦盘枴?br> 全文摘要
一種固態(tài)圖像拾取器件包括像素陣列單元，其包括光電轉(zhuǎn)換元件，并且其中按照行和列安排多個像素，該多個像素輸出通過由放大器元件執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換獲得的電信號作為像素信號并且驅(qū)動信號線，對該放大器元件提供像素電源電壓；像素電源單元，其從電源電壓生成像素電源電壓，該像素電源電壓低于該電源電壓，并且將該像素電源電壓提供給該多個像素中的放大器元件；以及像素信號讀取單元，其從該多個像素中讀取像素信號。
文檔編號H04N5/3745GK103002231SQ201210326409
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月12日
發(fā)明者海老原弘知, 淺山豪 申請人:索尼公司