CN114788263A - 摄像装置 - Google Patents

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CN114788263A
CN114788263A CN202080084410.2A CN202080084410A CN114788263A CN 114788263 A CN114788263 A CN 114788263A CN 202080084410 A CN202080084410 A CN 202080084410A CN 114788263 A CN114788263 A CN 114788263A
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西村佳寿子
阿部豊
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    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
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Abstract

摄像装置(100)具备:放大晶体管(200),具有与电荷积蓄部(FD)连接的栅极;反馈晶体管(300),源极及漏极中的一方与电荷积蓄部(FD)电连接,另一方与放大晶体管(100)的源极及漏极中的一方连接;电流供给部(9),向第1节点(MD)供给电流;第1选择晶体管(500),源极及漏极中的一方与放大晶体管(200)的源极及漏极中的另一方连接;第2选择晶体管(501),源极及漏极中的一方与放大晶体管(200)的上述一方连接;电流源电压源切换电路(60),使第1选择晶体管(500)的源极及漏极中的另一方与电流源(6)和第1电压供给电路(64)中的一方选择性地连接;以及第2电压供给电路(8),与第2选择晶体管(501)的源极及漏极中的另一方连接。

Description

摄像装置
技术领域
本公开涉及摄像图像的摄像装置。
背景技术
在摄像装置的领域中要求减小噪声。特别是,存在希望减小在复位时产生的kTC噪声(也称为“复位噪声”)的需求。
例如,在专利文献1中公开了通过像素内反馈来减小复位噪声的技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-127593号公报
发明内容
本发明所要解决的课题
提供能够有效地减小复位噪声的摄像装置。
用于解决课题的手段
本公开的一个方式所涉及的摄像装置具备像素、第2选择晶体管、电流源电压源切换电路和第2电压供给电路,所述像素包括:光电转换部,将光转换为信号电荷;电荷积蓄部,积蓄所述信号电荷;放大晶体管,具有与所述电荷积蓄部连接的栅极;反馈晶体管,源极及漏极中的一方与所述电荷积蓄部电连接,源极及漏极中的另一方与所述放大晶体管的源极及漏极中的一方连接;电流供给部,向所述放大晶体管与所述反馈晶体管之间的第1节点供给电流;以及第1选择晶体管,源极及漏极中的一方与所述放大晶体管的源极及漏极中的另一方连接;所述第2选择晶体管的源极及漏极中的一方与所述放大晶体管的源极及漏极中的所述一方连接;所述电流源电压源切换电路包括电流源及第1电压供给电路,使所述第1选择晶体管的源极及漏极中的另一方与所述电流源及所述第1电压供给电路中的某一方选择性地连接;所述第2电压供给电路与所述第2选择晶体管的源极及漏极中的另一方连接。
本公开的一个方式所涉及的摄像装置具备像素、电流源和第1电压供给电路,所述像素包括:光电转换部,将光转换为信号电荷;电荷积蓄部,积蓄所述信号电荷;放大晶体管,具有与所述电荷积蓄部连接的栅极;反馈晶体管,源极及漏极中的一方与所述电荷积蓄部电连接,源极及漏极中的另一方与所述放大晶体管的源极及漏极中的一方连接;电流供给部,仅在将所述电荷积蓄部复位的期间之中的一部分期间,向所述放大晶体管与所述反馈晶体管之间的第1节点供给电流;以及第1选择晶体管,源极及漏极中的一方与所述第1节点连接;所述电流源与所述第1选择晶体管的源极及漏极中的另一方连接;所述第1电压供给电路与所述放大晶体管的源极及漏极中的另一方连接,供给相互不同的至少2个电压。
发明效果
提供能够有效地减小复位噪声的摄像装置。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的摄像装置的构成的示意图。
图2A是表示实施方式1所涉及的像素的例示性的构成的示意图。
图2B是表示实施方式1所涉及的光检测器的构成例的示意图。
图2C是表示实施方式1所涉及的光检测器的构成例的示意图。
图3是表示实施方式1所涉及的信号读出电路的构成的示意图。
图4是表示实施方式1所涉及的信号读出电路的动作的定时图。
图5是表示实施方式2所涉及的像素的例示性的构成的示意图。
图6是表示实施方式2所涉及的信号读出电路的构成的示意图。
图7是表示实施方式2所涉及的信号读出电路的动作的定时图。
图8是表示实施方式3所涉及的摄像装置的构成的分解斜视图。
图9是表示实施方式4所涉及的相机***的构成的框图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本公开的一个方式所涉及的摄像装置等的具体例。此外,以下说明的实施方式均示出概括性或者具体性的例子。以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接方式等是一例,其意图不在于限定本公开。此外,各图是示意图,不一定必须被严密地图示。
(实施方式1)
图1是表示实施方式1所涉及的摄像装置100的构成的示意图。摄像装置100作为一例是层叠型的摄像元件,具有在半导体基板上层叠的对入射光进行光电转换的光电转换膜。
摄像装置100具备多个像素110、以及周边电路。在摄像装置100中,多个像素110以2维配置为阵列状,由此形成感光区域(像素区域)。此外,多个像素110也可以以1维排列为列状。在该情况下,摄像装置100是线传感器。在此,作为多个像素110在行方向及列方向上配置为阵列状进行说明。列方向是像素以阵列状排列而成的像素阵列中的列延伸的方向,行方向是像素阵列中的行延伸的方向。
多个像素110各自与电源线120连接。多个像素110各自被经由电源线120供给规定的电源电压。
另外,多个像素110各自连接有积蓄控制线130。多个像素110各自被经由积蓄控制线130供给向光电转换膜整体施加的相同的固定电压。但是,在进行用于抑制变动等的控制的情况下,也可以将光电转换膜分为几个区域,并对于各个区域供给不同的电压。也可以对于光电转换膜的整体或者几个区域供给多个电压。
周边电路包括垂直扫描电路141、列信号处理电路142、水平信号读出电路143和电流源144。垂直扫描电路也称为行扫描电路,水平信号读出电路也称为列扫描电路。列信号处理电路142及电流源144可以按像素阵列中的每列配置。列信号处理电路142及电流源144也可以在像素阵列中的一列中配置n个,每m列配置1个。
以下说明周边电路的构成的一例。
垂直扫描电路141与选择控制信号线CON500及放大控制信号线CON300、复位控制信号线CON400连接。选择控制信号线也称为地址信号线。垂直扫描电路141通过向选择控制信号线CON500施加规定的电压,以行单位对像素阵列的各行中配置的多个像素110进行选择。由此,读出被选择的像素110的信号电压。
列信号处理电路142按像素阵列的各列配置,经由各列中配置的垂直信号线170,与各列中配置的像素110各自电连接。垂直信号线也称为信号读出信号线。列信号处理电路142对于从像素110读出的信号,进行以相关双采样为代表的噪音抑制信号处理及模拟-数字转换(AD转换)等。
水平信号读出电路143与多个列信号处理电路142连接,从多个列信号处理电路142读出信号,并向水平共通信号线180输出信号。
像素110由将光转换为电信号的光电转换部、以及读出由光电转换部转换后的信号电荷的信号读出电路构成。
接下来,参照图2A、图2B、图2C说明像素110的构造。
图2A是表示像素110的例示性的电路构成的示意图。
如图2A所示,像素110具备光电转换部1、放大部2、反馈控制部3、电荷积蓄部FD和电源选择部5A。
光电转换部1将光转换为信号电荷。
电荷积蓄部FD积蓄由光电转换部1转换后的信号电荷。
由放大部2、反馈控制部3、电荷积蓄部FD和电源选择部5A形成信号读出电路。
图2B是表示作为图1所示的光电转换部1的一例的光检测器1A的构成例的示意图,图2C是表示作为图1所示的光电转换部1的一例的光检测器1E的构成例的示意图。
光电转换部1例如图2B所示,能够由使用光电转换膜、作为一例使用有机光电转换膜1B的光检测器1A实现。
光检测器1A例如图2B所示,由上部电极1C、下部电极1D以及隔在它们之间的有机光电转换膜1B构成。通过向上部电极1C施加基准电压Vp,并将形成电荷积蓄部FD的节点的一端与下部电极1D连接,从而产生电场,能够将光检测器1A所转换的信号电荷积蓄至电荷积蓄部FD。经由图1所示的积蓄控制线130供给基准电压Vp。
光电转换部1例如图2B所示,能够由使用光电二极管的光检测器1E实现。通过向光电二极管的一端施加接地电位或者基准电压Vp,并将形成电荷积蓄部FD的节点的一端与光电二极管的另一端连接,能够将光检测器1E所转换的信号电荷积蓄至电荷积蓄部FD。经由图1所示的积蓄控制线130供给接地电位或者基准电压Vp。
光电转换部1也可以由其他具有光转换功能的元件实现。
再次返回图2A,继续针对像素110的构成进行说明。
电荷积蓄部FD通过布线层与光电转换部1连接。电荷积蓄部FD还与放大部2的输入连接。
放大部2对与电荷积蓄部FD中积蓄的信号电荷相应的信号进行放大,并向反馈控制部3和输出选择部5(参照图3)输出。
放大部2和反馈控制部3经由电荷积蓄部FD形成反馈电路30。通过反馈电路30,从电荷积蓄部FD读出的信号经过放大部2和反馈控制部3被反馈至电荷积蓄部FD。
电源选择部5A与电源线70连接。电源线70对应于图1所示的电源线120。电源线70与电压电路8连接。
在上述构成中,摄像装置100在期望的期间、例如形成反馈电路30的期间中,使电源选择部5A截断,即成为关断状态。由此,电源线70的负载、即时间常数的影响得到抑制,能够高速地抑制噪声。
以下说明信号读出电路的详细情况。
图3是表示信号读出电路50的构成的示意图。在图3中,针对与图1、图2A、图2B、图2C中图示的构成要素同样的构成要素,附加相同的标记进行图示。
如图3所示,信号读出电路50包括电荷积蓄部FD、放大部2、反馈控制部3、电流供给部9、输出选择部5、电源选择部5A、电流源电压源切换电路60和电压电路8。以下,将电压电路8也称为第2电压供给电路8。
如图3所示,像素110不仅包括光电转换部1,而且包括信号读出电路50之中的电荷积蓄部FD、放大部2、反馈控制部3、电流供给部9、输出选择部5和电源选择部5A。
如图3所示,放大部2包括放大晶体管200。反馈控制部3包括反馈晶体管300、噪声保持部RD、复位晶体管400、第1电容元件320和第2电容元件310。输出选择部5包括第1选择晶体管500。电源选择部5A包括第2选择晶体管501。
即,像素110包括光电转换部1、电荷积蓄部FD、放大晶体管200、反馈晶体管300、电流供给部9、第1选择晶体管500、第2选择晶体管501、第1电容元件320、第2电容元件310和复位晶体管400。
放大晶体管200的栅极与电荷积蓄部FD连接。
反馈晶体管300的源极及漏极中的一方经由第1电容元件320与电荷积蓄部FD连接。即,第1电容元件320的一端与电荷积蓄部FD连接,第1电容元件320的另一端与反馈晶体管300的源极及漏极中的一方连接。反馈晶体管300的源极及漏极中的另一方与放大晶体管200的源极及漏极中的一方连接。在此,将反馈晶体管300的源极及漏极中的一方与第1电容元件320之间的节点称为噪声保持部RD。电荷积蓄部FD的信号经过放大晶体管200、反馈晶体管300及第1电容元件320被负反馈至电荷积蓄部FD。
复位晶体管400的源极及漏极中的一方与电荷积蓄部FD连接。复位晶体管400使电荷积蓄部FD的电位初始化。复位晶体管400的源极及漏极中的另一方与噪声保持部RD连接。即,复位晶体管400与第1电容元件320并联连接。
第2电容元件310的一端与反馈晶体管300的源极及漏极中的一方连接。第2电容元件310的另一端与被配置在像素110内部或像素110外部的基准电位VC1连接。
电流供给部9包括电流源600。电流供给部9向放大晶体管200与反馈晶体管300之间的第1节点MD供给电流。
第1选择晶体管500的源极及漏极中的一方与放大晶体管200的源极及漏极中的另一方连接。
第2选择晶体管501的源极及漏极中的一方与放大晶体管200的源极及漏极中的一方连接。
电流源电压源切换电路60包括电流源6及第1电压供给电路64,使第1选择晶体管500的源极及漏极的另一方与电流源6及第1电压供给电路64中的某一方选择性地连接。在此,第1选择晶体管500的源极及漏极中的另一方经由信号读出线7,与电流源6及第1电压供给电路64中的某一方选择性地连接。电流源6对应于图1所示的电流源144。信号读出线7对应于图1所示的垂直信号线170。
第2电压供给电路8与第2选择晶体管501的源极及漏极中的另一方连接。在此,第2选择晶体管501的源极及漏极中的另一方经由电源线70与第2电压供给电路8连接。
kTC噪声由于使复位晶体管400和反馈晶体管300成为关断状态而一并产生。在此,对其中的反馈晶体管300的kTC噪声而言,施加在电荷积蓄部FD的电压上的kTC噪声的大小,是在像素110中不设置第1电容元件320及第2电容元件310而将反馈晶体管300的源极及漏极中的一方与电荷积蓄部FD直接连接的情况下的如下倍:
[数1]
Figure BDA0003678822130000071
在此,Cfd、Cc及Cs分别表示电荷积蓄部FD的电容、第1电容元件320的电容及第2电容元件310的电容。
像这样,第2电容元件310的电容Cs越大,则产生的噪声自身越小。另外,第1电容元件320的电容Cc越小,则衰减率越大。因此,通过恰当地设定第1电容元件320的电容Cc及第2电容元件310的电容Cs,能够充分地减小kTC噪声。
此外,在复位晶体管400及反馈晶体管300为关断状态时,第2电容元件310经由第1电容元件320与电荷积蓄部FD连接。在此,设想不经由第1电容元件320而将电荷积蓄部FD与第2电容元件310直接连接的情况。此时,电荷积蓄部FD的实质的电容成为(Cfd+Cs)。由此,在第2电容元件310的电容Cs比较大的情况下,电荷积蓄部FD的实质的电容也成为较大的值,因此无法得到高增益。在此所谓高增益,也可以说成高SN比。于是,在本实施方式中,将第2电容元件310经由第1电容元件320与电荷积蓄部FD连接。因此,电荷积蓄部FD的实质的电容表现为(Cfd+(CcCs)/(Cc+Cs))。在第1电容元件320的电容Cc比较小,而第2电容元件310的电容Cs比较大的情况下,电荷积蓄部FD的实质的电容大致成为(Cfd+Cc)。即,电荷积蓄部FD的实质的电容的增加较小。像这样,通过经由具有比较小的电容的第1电容元件320将电容比第1电容元件320的电容大的第2电容元件310与电荷积蓄部FD连接,能够抑制转换增益的降低。
在反馈晶体管300的栅极上连接有放大控制信号线CON300,通过放大控制信号线CON300的电位,决定反馈晶体管300的状态。例如,在放大控制信号线CON300处于高电平与低电平之间的中间电位的情况下,反馈晶体管300成为导通状态,电荷积蓄部FD的信号被反馈。在放大控制信号线CON300处于低电平的情况下,反馈晶体管300成为关断状态,电荷积蓄部FD的信号不被反馈。在放大控制信号线CON300处于高电平的情况下,反馈晶体管300成为导通状态,电荷积蓄部FD的信号被反馈,噪声保持部RD与第1节点MD的电位相等。
在第1选择晶体管500的栅极上连接有选择控制信号线CON500,通过选择控制信号线CON500的电位,决定第1选择晶体管500的状态。例如,在选择控制信号线CON500为高电平的情况下,第1选择晶体管500成为导通状态,放大晶体管200与信号读出线7被电连接。在选择控制信号线CON500为低电平的情况下,第1选择晶体管500成为关断状态,放大晶体管200与信号读出线7被电分离。
在第2选择晶体管401的栅极上连接有电源选择信号线CON501,通过电源选择信号线CON501的电位,决定第2选择晶体管401的状态。例如,在电源选择信号线CON501为高电平的情况下,第2选择晶体管501成为导通状态,放大晶体管200与电源线70被电连接。在电源选择信号线CON501为低电平的情况下,第2选择晶体管501成为关断状态,放大晶体管200与电源线70被电分离。电源选择信号线CON501例如也可以与垂直扫描电路141连接。即,垂直扫描电路141也可以向电源选择信号线CON501供给规定的电压。
第1电压供给电路64具有:供给基准电位VA3的电压源65、以及供给作为比基准电位VA3高的电位的基准电位VA4的电压源66。
在信号读出线7上经由开关元件61连接有电压源65,经由开关元件62连接有电压源66,且经由开关元件63连接有电流源6。根据与开关元件61、62及63分别连接的开关元件控制信号线CON61、CON62及CON63上被施加的信号,将信号读出线7在电压源65、电压源66及电流源6之间切换。开关元件控制信号线CON61、CON62及CON63例如也可以与垂直扫描电路141连接。即,也可以从垂直扫描电路141向开关元件控制信号线CON61、CON62及CON63施加规定的电压。
第2电压供给电路8具有与电源线70连接的供给控制电位VB2的电压源86。
放大电路20B包括第2电压供给电路8、第2选择晶体管501、放大晶体管200、电流源600、第1选择晶体管500、信号读出线7及电流源电压源切换电路60。在本实施方式中,放大电路20B包括:在电流源电压源切换电路60内从第1节点MD流出的方向的电流源6、以及在像素110内向第1节点MD流入的方向的电流源600。
在本实施方式中,能够对使用电流源6及电流源600中的哪一个进行切换。
进而,能够使电流源6、电流源600及电流源电压源切换电路60的开关元件的控制联动。例如,也可以在放大晶体管200的源极或漏极的电位是VA3或VA4时,选择电流源600并使反馈电路30动作。也可以在放大晶体管200的源极或漏极的电位是VB2时,选择电流源6并使放大电路20B动作。通过该动作,放大电路20B能够对作为放大率高的源极接地放大电路进行动作的模式、与作为放大率大致为1的源极跟随器电路进行动作的模式进行切换。
进而,能够使电流源6及电流源600与电源选择信号线CON501的控制联动。例如,也可以在放大晶体管200的源极或漏极的电位是VA3或VA4时,使第2选择晶体管501成为关断状态来将放大晶体管200与电源线70截断。也可以在放大晶体管200的源极或漏极的电位是VB2时,使第2选择晶体管501成为导通状态来将放大晶体管200与电源线70连接。通过该动作,在放大电路20B作为源极接地放大电路进行动作的模式时,不会将第1节点MD的变动传递给电源线70。另外,第1节点MD不会受到电源线70的负载影响。
在复位晶体管400的栅极上连接有复位控制信号线CON400,根据复位控制信号线CON400的电位,决定复位晶体管400的状态。例如,在复位控制信号线CON400的电位是高电平的情况下,复位晶体管400成为导通状态,噪声保持部RD与电荷积蓄部FD电连接。在复位控制信号线CON400的电位是低电平的情况下,复位晶体管400成为关断状态,噪声保持部RD与电荷积蓄部FD经由第1电容元件320连接。
在实施方式1中,将信号读出电路50中包含的晶体管作为NMOS晶体管进行了说明,但其极性也可以反转。即,信号读出电路50中包含的晶体管也可以是PMOS晶体管。显然可以与晶体管的极性相应地改变控制信号的电平、电压源的电位等,因此在此省略对其的详细说明。
上述构成的信号读出电路50在对电荷积蓄部FD进行复位的复位期间中进行复位动作,在将电荷积蓄部FD中积蓄的信号电荷读出的读出期间中进行读出动作。复位期间进而由预复位期间和噪声抑制期间构成。
以下,参照附图说明信号读出电路50的动作。
图4是表示信号读出电路50的动作的定时图。
<预复位期间的动作>
在时刻t1,将电流源6从信号读出线7截断,从像素110内的电流源600供给电流。在该状态下,使放大控制信号线CON300及复位控制信号线CON400的电位成为高电平来使反馈晶体管300及复位晶体管400成为导通状态。另外,使电源选择信号线CON501的电位成为低电平来使第2选择晶体管501成为关断状态,将像素110与电源线70的连接截断。进而,对电流源电压源切换电路60进行控制,将放大晶体管200的源极或漏极的电位设定为VA3。由此,使电荷积蓄部FD的电位成为复位电位VRST。
<噪声抑制期间的动作>
接下来,在时刻t2,使电源选择信号线CON501的电位保持为低电平,使第2选择晶体管501成为关断状态,将像素110与第2电压供给电路8的连接截断。进而,在从像素110内的电流源600供给电流的状态下,使复位控制信号线CON400的电位成为低电平。此时,在电荷积蓄部FD中残留有kTC噪声。其后,在时刻t3,对电流源电压源切换电路60进行控制来将放大晶体管200的源极或漏极的电位设定为比VA3高的VA4。
其后,在时刻t4至时刻t5的期间,将放大控制信号线CON300的电位设定为作为高电平与低电平的中间的电位的控制电位VB2。在时刻t4至时刻t5的期间中,放大电路20B以源极接地放大模式进行动作。如果将其放大率设为-A,将第1电容元件320的电容设为Cc,将电荷积蓄部FD的电容设为Cfd,则电荷积蓄部FD的信号被放大-A×Cc/(Cc+Cfd)倍并反馈至电荷积蓄部FD。
通过时刻t4至时刻t5的期间的动作,在时刻t5残留在电荷积蓄部FD中的复位晶体管400的kTC噪声通过反馈动作被抑制为在时刻t2残留在电荷积蓄部FD中的kTC噪声的如下倍:
[数2]
Figure BDA0003678822130000111
另外,针对在反馈晶体管300中产生的kTC噪声,通过反馈动作抑制为如下倍:
[数3]
Figure BDA0003678822130000112
在电荷积蓄部FD中进一步成为Cc/(Cfd+Cc)倍而传递。因此,在时刻t5残留在电荷积蓄部FD中的kTC噪声,相对于在时刻t2残留在电荷积蓄部FD中的kTC噪声成为如下倍:
[数4]
Figure BDA0003678822130000113
在信号读出电路50中,在复位期间、即预复位期间与噪声抑制期间双方的期间中,从像素110内的电流源600供给电流,而将像素110与电源线70的连接截断。由此,能够抑制由于电源线70与周边信号线间的寄生电容耦合而产生的课题。作为由于寄生电容耦合而产生的课题,例如有如下课题:用于抑制噪声的反馈动作中的电压的变动或者由于变更供给电压而引起的电压的变动造成周边信号变动,信号收敛耗费时间。此外,在此所谓电压的变动,例如是从源极跟随器中的读出时的电压设定VB2,向预复位时的复位电压设定VA3、抑制噪声时的电压设定VA4、还有源极跟随器中的读出时的电压设定VB2的变动。另外,在抑制噪声时,像素110上未附加电源线70的负载,因此能够得到反馈电路高速收敛的效果。
<读出期间的动作>
在时刻t6,对电流源电压源切换电路60进行控制以使放大晶体管200的源极或漏极成为控制电位VB2。其后,使电源选择信号线CON501的电位成为高电平来使第2选择晶体管501成为导通状态,将像素110与电源线70连接。同时,使从像素110内的电流源600向像素110的电流供给停止,开始通过电流源6供给电流。在该状态下,放大晶体管200和电流源6形成源极跟随器电路,信号读出线7成为与电荷积蓄部FD的电位相应的电位。在此,源极跟随器电路的放大率是1倍左右。
在时刻t6,电荷积蓄部FD的电压大致是复位电压VRST的电位,在读出期间中,以1倍左右的放大率向信号读出线7输出。
在此,随机噪声是由光电转换部1转换的电荷信号为0时的输出的波动,即复位晶体管400的kTC噪声与反馈晶体管300的kTC噪声的平方和,关于各个噪声,在噪声抑制期间中,复位晶体管400的kTC噪声被抑制为如下倍:
[数5]
Figure BDA0003678822130000121
且反馈晶体管300的kTC噪声被抑制为如下倍:
[数6]
Figure BDA0003678822130000122
的状态下,由光电转换部1转换后的信号电荷被读出。
此外,摄像装置100也可以设为:用于对信号读出线7的信号进行检测的后级电路与信号读出线7连接。作为后级电路的例子,举出了构成为按每列对信号读出线7的信号进行AD转换的电路,但不限定于此。另外,摄像装置100也能够进行用于消除后级电路的偏差的CDS。具体而言,在读出期间中读出信号电荷后,再次进行复位动作。在该复位动作完成后,且在由光电转换部1进行光电转换前,再次进行读出动作。由此,能够读出基准电压。也可以通过取信号电压与基准电压的差量来进行CDS。像这样,摄像装置100既可以进行CDS,也可以不进行CDS。
另外,说明了摄像装置100构成为由源极跟随器电路读出电荷积蓄部FD的信号,因此放大率是1倍左右。但是,不一定必须限定于此,也可以与***所需的S/N、电路范围等相应地,将放大率设为1倍以外的值。
如以上所说明的那样,在摄像装置100中,在用于消除噪声的反馈电路中包括源极接地放大电路。由此,能够不受由于布局或设备引起的寄生电容影响,抑制随机噪声。
此外,在摄像装置100中,构成为由放大晶体管200到噪声保持部RD供给预复位期间中的电荷积蓄部FD的复位电压。但是,不限于此,例如也可以由放大晶体管200到第1节点MD供给。另外,也可以从预先设定为期望的电压的基准电位VR1供给。由此,能够将电荷积蓄部FD及噪声保持部RD复位为不受晶体管的偏差影响的固定电位。因此,能够更加不受设备偏差影响地提供好的图像数据。
另外,说明了电源选择部5A设置在像素110内,但也可以配置在像素110外,在该情况下,能够缩小像素面积,而且能够与无视电压源86的负载相应地实现高速化。
[考察]
根据上述构成的摄像装置100,在复位期间中信号读出线7中流动的电流的朝向,与在读出期间中信号读出线7中流动的电流的朝向一致。因此,与在复位期间中信号读出线7中流动的电流的朝向与读出期间中信号读出线7中流动的电流的朝向为相反朝向的摄像装置相比,摄像装置100能够抑制由于信号读出线7中流动的电流的朝向反转而引起的电源的电压变动。因此,能够有效地减小复位噪声。
进而,在信号读出电路50中,在复位期间、即预复位期间与噪声抑制期间双方的期间中,从像素110内的电流源600供给电流,将像素110与电源线70的连接截断。由此,能够抑制由于电源线70与周边信号线间的寄生电容耦合而发生的噪声课题。
通过利用这2个构成,能够得到抑制周边信号线间的寄生电容、高速消除噪声的效果。其中,根据需求的特性,既可以设置双方的构成,也可以设置其中任1个构成。
(实施方式2)
以下,说明将实施方式1所涉及的摄像装置100的一部分构成变更而构成的实施方式2所涉及的摄像装置。以下,关于实施方式2所涉及的摄像装置的构成要素之中的与实施方式1所涉及的摄像装置100的构成要素同样的构成要素,作为已经说明完成而附加相同的标记,并省略其详细的说明。
实施方式2所涉及的摄像装置相对于实施方式1所涉及的摄像装置100,将像素110变更为实施方式2所涉及的像素。
图5是表示实施方式2所涉及的像素110A的例示性的电路构成的示意图。
如图5所示,像素110A具备光电转换部1、放大部2、反馈控制部3、电荷积蓄部FD和输出选择部5。
由放大部2、反馈控制部3、电荷积蓄部FD和输出选择部5形成信号读出电路。
输出选择部5与至少2个像素110A所共享的信号读出线7连接。被放大部2放大后的信号经由输出选择部5向信号读出线7输出。信号读出线7对应于图1所示的垂直信号线170。信号读出线7与电流源电路60A连接。
通过上述构成,实施方式2所涉及的摄像装置在期望的期间、例如形成反馈电路30的期间中,使输出选择部5截断,即成为关断状态。由此,实现信号读出线7的变动不对通过寄生电容而耦合的周边信号造成影响的构成。另外,通过上述构成,实施方式2所涉及的摄像装置在期望的期间、例如形成反馈电路30的期间中,使输出选择部5截断。由此,抑制了信号读出线7的负载(例如时间常数)的影响并实现了高速抑制噪声。
以下说明信号读出电路的详细情况。
图6是表示实施方式2所涉及的信号读出电路50A的构成的示意图。在图6中,针对与已经在图1、图2A、图2B、图2C、图3、图5中图示的构成要素同样的构成要素,附加相同的标记进行图示。
如图6所示,信号读出电路50A包括电荷积蓄部FD、放大部2、反馈控制部3、电流供给部9A、输出选择部5、电流源电路60A和电压电路8A。以下,将电压电路8A也称为第1电压供给电路8。
如图6所示,像素110A不仅包括光电转换部1,而且包括信号读出电路50A之中的电荷积蓄部FD、放大部2、反馈控制部3、电流供给部9A和输出选择部5。
如图6所示,放大部2包括放大晶体管200。反馈控制部3包括反馈晶体管300、噪声保持部RD、复位晶体管400、第1电容元件320和第2电容元件310。输出选择部5包括第1选择晶体管500。
即,像素110A包括光电转换部1、电荷积蓄部FD、放大晶体管200、反馈晶体管300、电流供给部9、第1选择晶体管500、第1电容元件320、第2电容元件310和复位晶体管400。
放大晶体管200的栅极与电荷积蓄部FD连接。
反馈晶体管300的源极及漏极中的一方经由第1电容元件320与电荷积蓄部FD连接。即,第1电容元件320的一端与电荷积蓄部FD连接,第1电容元件320的另一端与反馈晶体管300的源极及漏极中的一方连接。反馈晶体管300的源极及漏极中的另一方与放大晶体管200的源极及漏极中的一方连接。
复位晶体管400的源极及漏极中的一方与电荷积蓄部FD连接。复位晶体管400的源极及漏极中的另一方与噪声保持部RD连接。即,复位晶体管400与第1电容元件320并联连接。
第2电容元件310的一端与反馈晶体管300的源极及漏极中的一方连接。第2电容元件310的另一端与被配置在像素110内部或像素110外部的基准电位VC1连接。
电流供给部9A包括电流供给晶体管900,仅在将电荷积蓄部FD复位的期间之中的一部分期间,向放大晶体管200与反馈晶体管300之间的第1节点MD供给电流。关于电流供给部9A向第1节点MD供给电流的期间的详细情况后述。
第1选择晶体管500的源极及漏极中的一方与第1节点MD连接。即,第1选择晶体管500的源极及漏极中的一方与放大晶体管200的源极及漏极中的一方连接。
电流源电路60A包括电流源6。电流源6与第1选择晶体管500的源极及漏极中的另一方连接。在此,电流源6经由信号读出线7与第1选择晶体管500的源极及漏极中的另一方连接。电流源6使电流向从第1节点MD流出的方向流动。电流源6对应于图1所示的电流源144。信号读出线7对应于图1所示的垂直信号线170。
第1电压供给电路8A与放大晶体管200的源极及漏极中的另一方连接。第1电压供给电路8A供给相互不同的至少2个电压。在此,放大晶体管200的源极及漏极中的另一方经由电源线70与第1电压供给电路8A连接。电源线70对应于图1所示的电源线120。
第1电压供给电路8A包括:供给基准电位VA1的电压源83、供给作为比基准电位VA1高的电位的VA2的电压源84、以及供给控制电位VB1的电压源85。
电压源83经由开关元件80与电源线70连接。电压源84经由开关元件81与电源线70连接。电压源85经由开关元件82与电源线70连接。开关元件80、81及82连接有开关元件控制信号线CON80、CON81及CON82。通过开关元件控制信号线CON80、CON81及CON82,将电源线70的电位在VA1、VA2、VB1之间切换。
放大电路20A包括第1电压供给电路8A、放大晶体管200、电流供给晶体管900、第1选择晶体管500、信号读出线7及电流源电路60A。
在本构成中,放大电路20A在像素110A内包括电流供给晶体管900。电流供给晶体管900将电流向流入第1节点MD的方向供给。
在电流供给晶体管900的栅极上连接有栅极电压线CON900,通过栅极电压线CON900的电位,决定电流供给晶体管900的状态。例如,通过仅在将电荷积蓄部FD复位的期间之中的一部分期间,使栅极电压线CON900成为低电平、或者高电平与低电平的中间电压,能够使反馈电路30动作,对电荷积蓄部FD、噪声保持部RD、第1节点MD顺次设定初始值电压。
进而,能够使电流源6及电流供给晶体管900与第1电压供给电路8A的开关元件的控制联动。例如,在放大晶体管200的源极或漏极的电位是VA1或VA2时,选择电流供给晶体管900并使反馈电路30A动作。在放大晶体管200的源极或漏极的电位是VB1时,选择电流源6并使放大电路20A动作。通过该动作,放大电路20A能够对作为放大率高的源极接地放大电路进行动作的模式、与作为放大率大致为1的源极跟随器电路进行动作的模式进行切换。
在本构成中,能够对使用电流源6及电流供给晶体管900中的哪一个进行切换。
进而,能够使电流源6及电流供给晶体管900与选择控制信号线CON500的控制联动。例如,在放大晶体管200的源极或漏极的电位是VA1或VA2时,使第1选择晶体管500成为关断状态来将放大晶体管200与信号读出线7截断。在放大晶体管200的源极或漏极的电位是VB1时,使第1选择晶体管500成为导通状态来将放大晶体管200与信号读出线7连接。通过该动作,在放大电路20A作为源极接地放大电路进行动作的模式时,不会向信号读出线7传递变动,另外第1节点MD不受信号读出线7的负载影响。
在复位晶体管400的栅极上连接有复位控制信号线CON400,根据复位控制信号线CON400的电位,决定复位晶体管400的状态。例如,在复位控制信号线CON400的电位是高电平的情况下,复位晶体管400成为导通状态,噪声保持部RD与电荷积蓄部FD电连接。在复位控制信号线CON400的电位是低电平的情况下,复位晶体管400成为关断状态,噪声保持部RD与电荷积蓄部FD仅由第1反馈电容320连接。
在实施方式2中,将构成信号读出电路50A的晶体管作为NMOS晶体管进行了说明,但其极性也可以反转。即,构成信号读出电路50A的晶体管也可以是PMOS晶体管。显然可以与构成的晶体管相应地改变控制信号的电平、电压源的电位,因此在此省略对其的详细说明。
上述构成的信号读出电路50A在对电荷积蓄部FD进行复位的复位期间中进行复位动作,在将电荷积蓄部FD中积蓄的信号电荷读出的读出期间中进行读出动作。复位期间进而由预复位期间和噪声抑制期间构成。
以下参照附图说明信号读出电路50A所进行的动作。
图7是表示信号读出电路50A的动作的定时图。
<预复位期间的动作>
在时刻t11,通过使选择控制信号线CON500的电位成为低电平,使第1选择晶体管500成为关断状态来将电流源6从信号读出线7截断。另外,通过使栅极电压线CON900的电位成为高电平与低电平的中间电压,设定电荷积蓄部FD的初始电压并使反馈电路30动作。在该状态下,使放大控制信号线CON300及复位控制信号线CON400的电位成为高电平,将反馈晶体管300及复位晶体管400设定为导通状态。另外,通过对第1电压供给电路8A控制来将放大晶体管200的源极或漏极的电位设定为VA1,使电荷积蓄部FD的电位成为复位电位VRST。
<噪声抑制期间的动作>
接下来,在时刻t12,在使选择控制信号线CON500的电位保持为低电平,且在像素110A内的电流供给晶体管900中流动微小电流的状态下,使复位控制信号线CON400的电位成为低电平。此时,在电荷积蓄部FD中残留有kTC噪声。其后,在时刻t13,对第2电压供给电路8进行控制来将放大晶体管200的源极或漏极的电位设定为比VA1高的VA2。
其后,通过在时刻t14至时刻t16的期间中,将放大控制信号线CON300的电位设定为作为高电平与低电平的中间电位的控制电位VB1,在作为时刻t14至时刻t16的期间之中的一部分期间的时刻t14至时刻t15的期间中,使栅极电压线CON900的电位成为高电平,从而设定为在电流供给晶体管900中瞬间流动大量电流。在时刻t14至时刻t16,放大电路20A以源极接地放大模式进行动作,将其放大率设为-A。如果将反馈电容的电容值设为Cc,将电荷积蓄部FD的电容设为Cfd,则电荷积蓄部FD的信号被放大-A×Cc/(Cc+Cfd)倍并反馈至电荷积蓄部FD。
通过时刻t14至时刻t16的期间的动作,在时刻t16残留在电荷积蓄部FD中的复位晶体管400的kTC噪声通过反馈动作被抑制为在时刻t12残留在电荷积蓄部FD中的kTC噪声的如下倍:
[数7]
Figure BDA0003678822130000191
另外,在反馈晶体管300中产生的kTC噪声通过反馈动作被抑制为如下倍:
[数8]
Figure BDA0003678822130000192
在电荷积蓄部FD中进一步成为Cc/(Cfd+Cc)倍进行传递。因此,在时刻t15残留在电荷积蓄部FD中的kTC噪声相对于在时刻t2残留在电荷积蓄部FD中的kTC噪声成为如下倍:
[数9]
Figure BDA0003678822130000193
在信号读出电路50A中,在复位期间、即预复位期间与噪声抑制期间双方的期间中,设定为在像素110A内的电流供给晶体管900中流动微小电流或者瞬间流动大量电流,将像素110A与信号读出线7的连接截断。由此,能够抑制由于信号读出线7与周边信号线间的寄生电容耦合而发生的课题。由于寄生电容耦合而发生的课题,例如是如下课题:用于抑制噪声的反馈动作中的电压的变动或由于变更供给电压而引起的电压的变动造成周边信号变动,信号收敛耗费时间。此外,在此所谓电压的变动,例如是从源极跟随器中的读出时的电压设定VB1,向预复位时的复位电压设定VA1、抑制噪声时的电压设定VA2、还有源极跟随器中的读出时的电压设定VB1的变动。另外,在抑制噪声时,像素110上未附加电源线70的负载,因此能够得到反馈电路高速收敛的效果。
另外,在本构成中对栅极电压线CON900进行控制,但也可以对电流供给晶体管的源极电压VD1进行控制来实现同样的效果。
<读出期间的动作>
在时刻t17,对第1电压供给电路8A进行控制以使放大晶体管200的源极或漏极成为控制电位VB1。其后,使选择控制信号线CON500的电位成为高电平来使第1选择晶体管500成为导通状态,将像素110与电流源6连接。同时,将栅极电压线CON900的电位设定为高电平,使像素110A内的电流供给晶体管900成为关断状态。在该状态下,放大晶体管200和电流源6形成源极跟随器电路,信号读出线7成为与电荷积蓄部FD的电位相应的电位。在此,源极跟随器电路的放大率是1倍左右。
在时刻t17,电荷积蓄部FD的电压大致是复位电压VRST的电位,在读出期间中,以1倍左右的放大率向信号读出线7输出。
在此,随机噪声是由光电转换部1转换的电荷信号为0时的输出的波动、即复位晶体管400的kTC噪声与反馈晶体管300的kTC噪声的平方和,关于各个噪声,在噪声抑制期间中,复位晶体管400的kTC噪声被抑制为如下倍:
[数10]
Figure BDA0003678822130000201
且反馈晶体管300的kTC噪声被抑制为如下倍:
[数11]
Figure BDA0003678822130000202
的状态下,由光电转换部1转换后的信号电荷被读出。
此外,实施方式2所涉及的摄像装置也可以设为:用于对信号读出线7的信号进行检测的后级电路与信号读出线7连接。作为后级电路的例子,举出了构成为按每列对信号读出线7的信号进行AD转换的电路,但不限定于此。另外,实施方式2所涉及的摄像装置也能够进行用于消除后级电路的偏差的CDS。具体而言,在读出期间中读出信号电荷后,再次进行复位动作。在该复位动作完成后,且在由光电转换部1进行光电转换前,再次进行读出动作。由此,能够读出基准电压。也可以通过取信号电压与基准电压的差量来进行CDS。像这样,实施方式2所涉及的摄像装置既可以进行CDS,也可以不进行CDS。
另外,说明了实施方式2所涉及的摄像装置构成为由源极跟随器电路读出电荷积蓄部FD的信号,因此放大率是1倍左右。但是,不限于此,例如也可以与***所需的S/N、电路范围等相应地,将放大率设为1倍以外的值。
如以上所说明的那样,在实施方式2所涉及的摄像装置中,通过在用于消除噪声的反馈电路中包括源极接地放大电路,能够不受由于布局或设备引起的寄生电容影响,抑制随机噪声。
此外,在实施方式2所涉及的摄像装置中,构成为由放大晶体管200到噪声保持部RD供给预复位期间中的电荷积蓄部FD的复位电压。但是,也可以由放大晶体管200到第1节点MD供给。另外,也可以从预先设定为期望的电压的基准电位VR1供给。由此,能够将电荷积蓄部FD及噪声保持部RD复位为不受晶体管的偏差影响的固定电位。因此,能够更加不受设备偏差影响地提供好的图像数据。
[考察]
根据上述构成的实施方式2所涉及的摄像装置,由电流供给晶体管900构成的电流供给部9仅在将电荷积蓄部FD复位的复位期间之中的一部分期间向第1节点MD供给电流。
因此,与具备在整个复位期间中向第1节点MD供给电流的电流供给部的摄像装置相比,实施方式2所涉及的摄像装置能够向反馈晶体管300供给更大的电流。由此,实施方式2所涉及的摄像装置与第2比较例所涉及的摄像装置相比,能够缩短反馈期间。
因此,根据实施方式2所涉及的摄像装置,与以往的摄像装置相比,能够更有效地减小复位噪声。
进而,在信号读出电路50A中,在复位期间、即预复位期间与噪声抑制期间双方的期间中,从像素110内的电流源900供给电流,将像素110与信号读出线7的连接截断。由此,能够抑制由于信号读出线7与周边信号线间的寄生电容耦合而发生的噪声课题。
通过利用这2个构成,能够得到抑制周边信号线间的寄生电容、高速消除噪声的效果。其中,根据需求的特性,既可以设置双方的构成,也可以设置其中任1个构成。
(实施方式3)
以下说明具有将至少2个基板层叠而成的层叠构造的实施方式3所涉及的摄像装置。以下,针对实施方式3所涉及的摄像装置的构成要素之中的与实施方式1所涉及的摄像装置100的构成要素同样的构成要素,作为已经说明完成而附加相同的标记,并省略其详细的说明。
图8是表示实施方式3所涉及的摄像装置100B的构成的分解斜视图。
如图8所示,摄像装置100B构成为将第1基板2000与第2基板2100相互层叠。
在第1基板2000,配置有将像素110以阵列状排列而成的像素阵列111。
在第2基板2100,配置有模拟-数字转换电路2200、存储器2400和运算处理电路2300。模拟-数字转换电路2200将作为从构成像素阵列111的各像素110输出的输出信号的模拟信号转换为数字信号。存储器2400存储由模拟-数字转换电路2200转换后的数字信号。运算处理电路2300对由模拟-数字转换电路2200转换后的数字信号进行运算处理。
第1基板2000与第2基板2100被连接部2500电连接。
在上述构成的摄像装置100B中,输出选择部5和电源选择部5A被配置于第1基板2000。通过在第1基板2000配置输出选择部5和电源选择部5A,连接部2500的负载不被包含在布线的负载中,能够抑制由于布线造成的电容耦合。另外,在构成上,也可以在第2基板2100的连接部配置输出选择部5和电源选择部5A。
此外,在此使用图8,说明了摄像装置100B构成为具有将第1基板2000及第2基板2100这2个基板相互层叠的层叠构造。但是,摄像装置100B只要是构成为具有将至少2个基板层叠的层叠构造即可,也可以是其他构成。例如,摄像装置100B也可以构成为具有将3个以上的基板相互层叠的层叠构造,也可以构成为具有在1个基板之上将多个子基板并列层叠的层叠构造。
另外,连接部2500既可以构成为按像素阵列111的每列配置,也可以构成为按每个区域配置,还可以构成为按每个像素110配置。
(实施方式4)
实施方式1所涉及的摄像装置100、实施方式2所涉及的摄像装置及实施方式3所涉及的摄像装置100B能够适用作数字摄像机、数字照相机等相机***中的摄像设备。
以下说明将实施方式1所涉及的摄像装置100适用作摄像设备的实施方式4所涉及的相机***。
图9是表示实施方式4所涉及的相机***1000的构成的框图。以下,针对相机***1000的构成要素之中的与实施方式1所涉及的摄像装置100的构成要素同样的构成要素,作为已经说明完成而附加相同的标记,并省略其详细的说明。
如图9所示,相机***1000具备摄像装置100、透镜1001、相机信号处理电路1002和***控制器1003。
透镜1001将外部的光向摄像装置100的像素阵列聚光。
相机信号处理电路1002对于来自摄像装置100的输出信号进行信号处理,并将图像或者数据向外部输出。
***控制器1003对摄像装置100和相机信号处理电路1002进行控制。
根据上述构成的相机***1000,通过将摄像装置100适用作摄像设备,抑制了垂直信号线的变动,进而提高了噪声特性。另外,能够有效地减小复位噪声。因此,相机***1000能够准确读出电荷,结果能够实现图像特性好的相机***。
(补充)
如上,作为本申请中公开的技术的例示,说明了实施方式1至实施方式4。但是,本公开的技术不限定于此,只要不脱离本公开的主旨,就能够适宜地适用于进行了变更、置换、附加、省略等的实施方式。
(1)在实施方式1中,说明了摄像装置100构成为像素110具备电流供给部9作为向第1节点MD供给电流的电路。相对于此,作为其他构成例也可以考虑如下构成例:在摄像装置100中,像素110具备仅在将电荷积蓄部FD复位的期间之中的一部分期间向第1节点MD供给电流的实施方式2所涉及的电流供给部9A,来替代电流供给部9。
摄像装置100通过构成为像素110具备电流供给部9A来替代电流供给部9,能够与实施方式2所涉及的摄像装置同样,与具备在整个复位期间中向第1节点MD供给电流的电流供给部的第2比较例所涉及的摄像装置相比,向第1节点MD供给更大的电流。由此,具备电流供给部9A来替代电流供给部9的摄像装置100与第2比较例所涉及的摄像装置相比,能够缩短反馈期间。
因此,根据具备电流供给部9A来替代电流供给部9的摄像装置100,与比较例2所涉及的摄像装置相比,能够有效地减小复位噪声。
(2)在实施方式1中,说明了摄像装置100构成为在像素110内具备第2选择晶体管501。但是,摄像装置100不一定必须限定为在像素110内具备第2选择晶体管501的构成,摄像装置100也可以构成为在像素110外具备第2选择晶体管501。
摄像装置100通过构成为在像素110外具备第2选择晶体管501,能够缩小像素110的大小。
另外,摄像装置100既可以构成为按每1个像素110具备1个第2选择晶体管501,也可以构成为按每多个像素110具备1个第2选择晶体管501。
摄像装置100通过构成为按每多个像素110具备1个第2选择晶体管501,与构成为按每1个像素110具备1个第2选择晶体管501相比,能够缩小像素阵列的大小。
(3)在实施方式1中,说明了在摄像装置100中电流供给部9A由电流供给晶体管900构成。但是,电流供给部9A只要能够仅在将电荷积蓄部FD复位的期间之中的一部分期间向第1节点MD供给电流即可,不一定必须限定于上述构成。电流供给部9A例如也可以构成为包括多个晶体管,也可以构成为不包括晶体管而包括晶体管以外的构成要素。
(4)在实施方式2中,说明了实施方式2所涉及的摄像装置构成为:第1电压供给电路8A具备供给VA1的电压源83、供给VA2的电压源84和供给VB1的电压源85,通过切换所选择的电压源来供给相互不同的至少2个电压。但是,第1电压供给电路8A只要能够供给相互不同的至少2个电压即可,不一定必须限定于上述构成。例如,第1电压供给电路8A也可以构成为具备将相互不同的至少2个电压切换输出的1个电压源。
(5)本公开的一个方式所涉及的摄像装置具备像素、第2选择晶体管、电流源电压源切换电路和第2电压供给电路,所述像素包括:光电转换部,将光转换为信号电荷;电荷积蓄部,积蓄所述信号电荷;放大晶体管,具有与所述电荷积蓄部连接的栅极;反馈晶体管,源极及漏极中的一方与所述电荷积蓄部电连接,源极及漏极中的另一方与所述放大晶体管的源极及漏极中的一方连接;电流供给部,向所述放大晶体管与所述反馈晶体管之间的第1节点供给电流;以及第1选择晶体管,源极及漏极中的一方与所述放大晶体管的源极及漏极中的另一方连接;所述第2选择晶体管的源极及漏极中的一方与所述放大晶体管的源极及漏极中的所述一方连接;所述电流源电压源切换电路包括电流源及第1电压供给电路,使所述第1选择晶体管的源极及漏极中的另一方与所述电流源及所述第1电压供给电路中的某一方选择性地连接;所述第2电压供给电路与所述第2选择晶体管的源极及漏极中的另一方连接。
根据上述构成的摄像装置,能够有效地减小复位噪声。
另外也可以设为,所述电流供给部仅在将所述电荷积蓄部复位的期间之中的一部分期间向所述第1节点供给所述电流。
另外也可以设为,所述第2选择晶体管被包括在所述像素中。
另外也可以设为,在所述第2选择晶体管成为导通状态的第1期间中,所述放大晶体管将与所述电荷积蓄部中积蓄的所述信号电荷的量对应的信号向所述像素的外部输出,在所述第2选择晶体管成为关断状态的第2期间中,所述放大晶体管使与所述电荷积蓄部的电位对应的信号负反馈至所述电荷积蓄部。
另外也可以设为,所述电流源电压源切换电路在所述第1期间中使所述电流源连接,在所述第2期间中使所述第1电压供给电路连接。
本公开的一个方式所涉及的摄像装置具备像素、电流源和第1电压供给电路,所述像素包括:光电转换部,将光转换为信号电荷;电荷积蓄部,积蓄所述信号电荷;放大晶体管,具有与所述电荷积蓄部连接的栅极;反馈晶体管,源极及漏极中的一方与所述电荷积蓄部电连接,源极及漏极中的另一方与所述放大晶体管的源极及漏极中的一方连接;电流供给部,仅在将所述电荷积蓄部复位的期间之中的一部分期间,向所述放大晶体管与所述反馈晶体管之间的第1节点供给电流;以及第1选择晶体管,源极及漏极中的一方与所述第1节点连接;所述电流源与所述第1选择晶体管的源极及漏极中的另一方连接;所述第1电压供给电路与所述放大晶体管的源极及漏极中的另一方连接,供给相互不同的至少2个电压。
根据上述构成的摄像装置,能够有效地减小复位噪声。
另外也可以设为,所述电流供给部包括电流供给晶体管。
另外也可以设为,在所述第1选择晶体管成为导通状态的第1期间中,所述放大晶体管将与所述电荷积蓄部中积蓄的所述信号电荷的量对应的信号向所述像素的外部输出,在所述第1选择晶体管成为关断状态的第2期间中,所述放大晶体管使与所述电荷积蓄部的电位对应的信号负反馈至所述电荷积蓄部。
另外也可以设为,所述第1电压供给电路在所述第1期间与所述第2期间中供给相互不同的电压。
另外也可以设为,在所述第1期间与所述第2期间相比,所述放大晶体管的放大率相互不同。
另外也可以设为,所述像素包括:第1电容元件,一端与所述电荷积蓄部连接,另一端与所述反馈晶体管的源极及漏极中的一方连接;以及第2电容元件,一端与所述反馈晶体管的源极及漏极中的所述一方连接。
另外也可以设为,所述第2电容元件的电容比所述第1电容元件的电容大。
另外也可以设为还具备:复位晶体管,源极及漏极中的一方与所述电荷积蓄部连接,用于使所述电荷积蓄部的电位初始化。
另外也可以设为,所述复位晶体管的源极及漏极中的另一方与所述反馈晶体管的源极及漏极中的所述一方连接。
工业实用性
本公开能够广泛利用于摄像图像的摄像装置。
附图标记说明:
1 光电转换部
1A、1E 光检测器
1B 有机光电转换膜
1C 上部电极
1D 下部电极
2 放大部
3 反馈控制部
5 输出选择部
5A 电源选择部
6 电流源
7 信号读出线
8 第2电压供给电路(电压电路)
8A 第1电压供给电路(电压电路)
9、9A 电流供给部
30 反馈电路
50、50A 信号读出电路
60 电流源电压源切换电路
60A 电流源电路
61、62、63、80、81、82 开关元件
64 第1电压供给电路
65、66、83、84、85、86 电压源
70 电源线
100、100B 摄像装置
110、110A 像素
120 电源线
130 积蓄控制线
141 垂直扫描电路
142 列信号处理电路
143 水平信号读出电路
144 电流源
170 垂直信号线
180 水平共通信号线
200 放大晶体管
300 反馈晶体管
310 第2电容元件
320 第1电容元件
400 复位晶体管
500 第1选择晶体管
501 第2选择晶体管
600 电流源
900 电流供给晶体管
1000 相机***
1001 透镜
1002 相机信号处理电路
1003 ***控制器
2000 第1基板
2100 第2基板
2200 模拟-数字转换电路
2300 运算处理电路
2400 存储器
2500 连接部
FD 电荷积蓄部
RD 噪声保持部
MD第1节点
CON61、CON62、CON63、CON80、CON81、CON82 开关元件控制信号线
CON300 放大控制信号线
CON400 复位控制信号线
CON500 选择控制信号线
CON501 电源选择信号线

Claims (14)

1.一种摄像装置,具备像素、第2选择晶体管、电流源电压源切换电路和第2电压供给电路,
所述像素包括:
光电转换部,将光转换为信号电荷;
电荷积蓄部,积蓄所述信号电荷;
放大晶体管,具有与所述电荷积蓄部连接的栅极;
反馈晶体管,源极及漏极中的一方与所述电荷积蓄部电连接,源极及漏极中的另一方与所述放大晶体管的源极及漏极中的一方连接;
电流供给部,向所述放大晶体管与所述反馈晶体管之间的第1节点供给电流;以及
第1选择晶体管,源极及漏极中的一方与所述放大晶体管的源极及漏极中的另一方连接,
所述第2选择晶体管的源极及漏极中的一方与所述放大晶体管的源极及漏极中的所述一方连接,
所述电流源电压源切换电路包括电流源及第1电压供给电路,使所述第1选择晶体管的源极及漏极中的另一方与所述电流源及所述第1电压供给电路中的某一方选择性地连接,
所述第2电压供给电路与所述第2选择晶体管的源极及漏极中的另一方连接。
2.如权利要求1所述的摄像装置,
所述电流供给部仅在将所述电荷积蓄部复位的期间之中的一部分期间,向所述第1节点供给所述电流。
3.如权利要求1或者权利要求2所述的摄像装置,
所述第2选择晶体管被包括在所述像素中。
4.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的摄像装置,
在所述第2选择晶体管成为导通状态的第1期间中,所述放大晶体管将与所述电荷积蓄部中积蓄的所述信号电荷的量对应的信号向所述像素的外部输出,
在所述第2选择晶体管成为关断状态的第2期间中,所述放大晶体管使与所述电荷积蓄部的电位对应的信号负反馈至所述电荷积蓄部。
5.如权利要求4所述的摄像装置,
所述电流源电压源切换电路在所述第1期间中使所述电流源连接,在所述第2期间中使所述第1电压供给电路连接。
6.一种摄像装置,具备像素、电流源和第1电压供给电路,
所述像素包括:
光电转换部,将光转换为信号电荷;
电荷积蓄部,积蓄所述信号电荷;
放大晶体管,具有与所述电荷积蓄部连接的栅极;
反馈晶体管,源极及漏极中的一方与所述电荷积蓄部电连接,源极及漏极中的另一方与所述放大晶体管的源极及漏极中的一方连接;
电流供给部,仅在将所述电荷积蓄部复位的期间之中的一部分期间,向所述放大晶体管与所述反馈晶体管之间的第1节点供给电流;以及
第1选择晶体管,源极及漏极中的一方与所述第1节点连接,
所述电流源与所述第1选择晶体管的源极及漏极中的另一方连接,
所述第1电压供给电路与所述放大晶体管的源极及漏极中的另一方连接,供给相互不同的至少2个电压。
7.如权利要求6所述的摄像装置,
所述电流供给部包括电流供给晶体管。
8.如权利要求6或者权利要求7所述的摄像装置,
在所述第1选择晶体管成为导通状态的第1期间中,所述放大晶体管将与所述电荷积蓄部中积蓄的所述信号电荷的量对应的信号向所述像素的外部输出,
在所述第1选择晶体管成为关断状态的第2期间中,所述放大晶体管使与所述电荷积蓄部的电位对应的信号负反馈至所述电荷积蓄部。
9.如权利要求8所述的摄像装置,
所述第1电压供给电路在所述第1期间与所述第2期间中供给相互不同的电压。
10.如权利要求4、5、8、9中任一项所述的摄像装置,
在所述第1期间与所述第2期间相比,所述放大晶体管的放大率相互不同。
11.如权利要求1至权利要求10中任一项所述的摄像装置,
所述像素包括:
第1电容元件,一端与所述电荷积蓄部连接,另一端与所述反馈晶体管的源极及漏极中的一方连接;以及
第2电容元件,一端与所述反馈晶体管的源极及漏极中的所述一方连接。
12.如权利要求11所述的摄像装置,
所述第2电容元件的电容比所述第1电容元件的电容大。
13.如权利要求1至权利要求12中任一项所述的摄像装置,还具备:
复位晶体管,源极及漏极中的一方与所述电荷积蓄部连接,用于使所述电荷积蓄部的电位初始化。
14.如权利要求13所述的摄像装置,
所述复位晶体管的源极及漏极中的另一方与所述反馈晶体管的源极及漏极中的所述一方连接。
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