專利名稱：圖像攝取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)被攝體圖像進(jìn)行拍攝的圖像攝取裝置。
在這樣的放大式固體攝像元件中有MOS型、AMI型、CMD型、BASIS型等。其中，MOS型是將光電二極管中發(fā)生的光載流子蓄積在MOS晶體管的柵電極，并按照來自掃描電路的驅(qū)動(dòng)定時(shí)對(duì)該電位變化進(jìn)行電荷放大向輸出單元輸出。
在此MOS型中，包含光電變換單元或其周邊電路單元全部通過COMS工藝來實(shí)現(xiàn)的CMOS型固體攝像元件尤其引人注目。
圖5是現(xiàn)有的CMOS型固體攝像元件的等效電路。圖7是圖5的水平傳送開關(guān)N511～N513、復(fù)位開關(guān)N514、水平掃描電路塊5、差動(dòng)放大電路51的示意性安裝平面圖。此外，在圖7中，示出了通過第1布線層及第2布線層的兩個(gè)布線層來連接上述各部件的情形。
在圖5中，置備有下面將要說明的象素單元1、垂直掃描電路塊2、水平掃描電路塊5、輸入MOS晶體管N51、負(fù)荷MOS晶體管N52～N54、箝位電容C01～C03、箝位開關(guān)N55～N57、傳送開關(guān)N58～N510、信號(hào)保持電容CT1～CT3、水平傳送開關(guān)N511～N513、復(fù)位開關(guān)N514、差動(dòng)放大電路51。
象素單元1中置備的光電二極管D11～D33發(fā)生光信號(hào)電荷。在此陽極側(cè)接地。光電二極管D11～D33的陰極側(cè)經(jīng)傳送MOS晶體管M111～M133連接到放大MOS晶體管M311～M333的柵極。
另外，在放大MOS晶體管M311～M333的柵極，連接著用于對(duì)此柵極進(jìn)行復(fù)位的復(fù)位MOS晶體管M211～M233的源極，復(fù)位MOS晶體管M211～M233的漏極連接到復(fù)位電源。
進(jìn)而，放大MOS晶體管M311～M333的漏極連接到電源，源極連接到選擇MOS晶體管M411～M433的漏極。傳送MOS晶體管M111的柵極連接到沿橫方向延長(zhǎng)來配置的第1行選擇線(垂直掃描線)PTX1。
配置在相同行的其他象素單體的同樣的傳送MOS晶體管M121、M131的柵極也共通地連接到第1行選擇線PTX1。復(fù)位MOS晶體管M211的柵極連接到沿橫方向延長(zhǎng)來配置的第2行選擇線(垂直掃描線)PRES1。
配置在相同行的其他象素單體的同樣的復(fù)位MOS晶體管M221、M231的柵極也共通地連接到第2行選擇線PRES1。選擇MOS晶體管M411的柵極連接到沿橫方向延長(zhǎng)來配置的第3行選擇線(垂直掃描線)PSEL1。
配置在相同行的其他象素單體的同樣的選擇MOS晶體管M421、M431的柵極也共通地連接到第3行選擇線PSEL1。這些第1～第3的行選擇線連接到垂直掃描電路塊2，基于后面說明的動(dòng)作定時(shí)提供信號(hào)電壓。
在圖5所示的其余的行中也設(shè)置相同結(jié)構(gòu)的象素單體和行選擇線。在垂直掃描電路塊2所形成的PTX2～PTX3、PRES2～PRES3、PSEL2～PSEL3提供給這些行選擇線。選擇MOS晶體管M411的源極連接到沿縱方向延長(zhǎng)來配置的垂直信號(hào)線V1。
配置在相同列的象素單體的同樣的選擇MOS晶體管M412、M413的源極也連接到垂直信號(hào)線V1。垂直信號(hào)線V1連接到作為負(fù)荷裝置的負(fù)荷MOS晶體管N52。
選擇MOS晶體管、負(fù)荷MOS晶體管也同樣地連接到在圖5中所示的其余的垂直信號(hào)線V2～V3。
進(jìn)而，負(fù)荷MOS晶體管N52～N54的源極連接到共通的GND線4，柵極共通地連接到輸入MOS晶體管N51的柵極和漏極，同時(shí)也連接到電壓輸入端子Vbias。
垂直信號(hào)線V1經(jīng)箝位電容C01和傳送開關(guān)N58連接到用于暫時(shí)保持信號(hào)的電容CT1，并經(jīng)水平傳送開關(guān)N511連接到差動(dòng)放大電路51的反相輸入端子(水平輸出線)。
差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子連接到水平輸出線的復(fù)位電壓Vres，反相輸入端子經(jīng)復(fù)位開關(guān)N514連接到水平輸出線的復(fù)位電壓Vres。信號(hào)保持電容CT1的另一側(cè)的端子接地。
箝位電容C01和傳送開關(guān)N58的連接點(diǎn)經(jīng)箝位開關(guān)N55連接到箝位電源。水平傳送開關(guān)N511的柵極連接到信號(hào)線H1，并連接到水平掃描電路塊5。
在圖5所示的其余的列V2～V3中，也設(shè)置相同結(jié)構(gòu)的讀出電路。另外，連接到各列的箝位開關(guān)N55～N57的柵極和傳送開關(guān)N58～N510的柵極分別共通地連接到箝位信號(hào)輸入端子PCOR和傳送信號(hào)輸入端子PT，基于后面說明的動(dòng)作定時(shí)分別提供信號(hào)電壓。
圖6是圖5所示的CMOS型固體攝像元件的動(dòng)作的時(shí)序圖。在從光電二極管D11～D33讀出光信號(hào)電荷之前，復(fù)位MOS晶體管M211～M231的柵極PRES1成為高電平。
由此，放大MOS晶體管M311～M331的柵極復(fù)位成復(fù)位電源。當(dāng)箝位開關(guān)N55～N57的柵極PCOR，與復(fù)位MOS晶體管M211～M231的柵極PRES1恢復(fù)到低電平的同時(shí)成為高電平后，選擇MOS晶體管M411～M431的柵極PSEL1成為高電平。
由此，疊加著復(fù)位噪聲的復(fù)位信號(hào)(噪聲信號(hào))讀出到垂直信號(hào)線V1～V3并在箝位電容C01～C03進(jìn)行箝位。同時(shí)傳送開關(guān)N58～N510的柵極PT成為高電平，信號(hào)保持電容CT1～CT3復(fù)位成箝位電壓。
接著，箝位開關(guān)N55～N57的柵極PCOR恢復(fù)成低電平。接著，傳送MOS晶體管M111～M131的柵極PTX1成為高電平，在光電二極管D11～D31的光信號(hào)電荷傳送到放大MOS晶體管M311～M331的柵極的同時(shí)，光信號(hào)讀出到垂直信號(hào)線V1～V3。
接著，在傳送MOS晶體管M111～M131的柵極PTX1恢復(fù)成低電平以后，傳送開關(guān)N58～N510的柵極PT成為低電平。由此，來自復(fù)位信號(hào)的變化量(光信號(hào))讀出到信號(hào)保持電容CT1～CT3。
通過到此為止的動(dòng)作，連接到第1行的象素單體的光信號(hào)就保持到連接到各自列的信號(hào)保持電容CT1～CT3。
接著，復(fù)位MOS晶體管M211～M231的柵極PRES1以及傳送MOS晶體管M111～M131的柵極PTX1成為高電平，光電二極管D11～D31的光信號(hào)電荷復(fù)位。
此后，通過從水平掃描電路塊5所提供經(jīng)過信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)，各列的水平傳送開關(guān)N511～N513的柵極依次成為高電平，保持在信號(hào)保持電容CT1～CT3中的電壓依次讀出到水平輸出線，依次輸出到輸出端子OUT。
在各列的信號(hào)讀出的間隔，通過復(fù)位開關(guān)N514水平輸出線復(fù)位成復(fù)位電壓Vres。由此，連接到第1行的象素單體的讀出結(jié)束。下面同樣地，通過來自垂直掃描電路塊的信號(hào)，依次讀出連接到第2行以后的象素單體的信號(hào)，全部象素單體的讀出結(jié)束。
但是，現(xiàn)有的技術(shù)是水平傳送開關(guān)N511～N513的源極共通地連接的水平輸出線，與通過水平傳送開關(guān)N511～N513的柵極·源極間電容來驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O端子的信號(hào)線H1～H3發(fā)生電容耦合。
另外，水平輸出線與來自水平掃描電路5的信號(hào)線H1～H3的布線相重合而發(fā)生電容耦合。從水平掃描電路塊5的電源和GND提供通過信號(hào)線H1～H3的信號(hào)，結(jié)果是水平輸出線與水平掃描電路塊5的電源和GND發(fā)生電容耦合。
進(jìn)而，水平輸出線的布線設(shè)置在半導(dǎo)體基板上，與半導(dǎo)體基板也發(fā)生電容耦合。如使用圖6所說明了的驅(qū)動(dòng)方法那樣，在信號(hào)讀出到水平輸出線的定時(shí)，輸入端子為高阻抗(浮置)的狀態(tài)，故容易受到由于電容耦合而產(chǎn)生的干擾噪聲的影響。
通常水平掃描電路塊5的電源以及GND，由于數(shù)字電路的直通電流等的影響，疊加著尖峰狀的噪聲的情形多，故此噪聲對(duì)水平輸出線帶來影響。結(jié)果就會(huì)有，對(duì)差動(dòng)放大電路51的輸出波形(傳感器輸出波形)帶來影響而不能獲得本來的被攝體的圖像這樣的問題。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供具有如下特征的圖像攝取裝置，即，包括對(duì)來自被攝體的光進(jìn)行光電變換的多個(gè)光電變換元件；用于將來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)依次輸出的第1輸出線；為了將來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)輸出到上述第1輸出線上，連接到上述第1輸出線上的多個(gè)第1開關(guān)；提供參考信號(hào)的第2輸出線；為了向上述第2輸出線提供參考信號(hào)，連接在上述第2輸出線上的多個(gè)第2開關(guān)；用于控制上述多個(gè)第1開關(guān)和上述多個(gè)第2開關(guān)的掃描電路；對(duì)來自上述第1輸出線的信號(hào)和來自上述第2輸出線的信號(hào)進(jìn)行差分的差分電路。
本發(fā)明的其他目的、特征通過以下的說明及附圖會(huì)弄明白。
圖2A～2C是本發(fā)明的第2實(shí)施例的固體攝像元件的一部分的等效電路圖。
圖3是本發(fā)明的第3實(shí)施例的固體攝像元件的一部分的等效電路圖。
圖4A、4B是本發(fā)明的第4實(shí)施例的固體攝像元件的一部分的等效電路圖及其一部分的安裝平面圖。
圖5是現(xiàn)有的CMOS型固體攝像元件的等效電路圖。
圖6是圖5所示的CMOS型固體攝像元件的時(shí)序圖。
圖7是圖5的水平傳送開關(guān)N511～N513、復(fù)位開關(guān)N514、水平掃描電路塊5、差動(dòng)放大電路51的示意性的安裝平面圖。
圖8是包含本發(fā)明的第5實(shí)施例的固體攝像元件的視頻攝象機(jī)的示意性的內(nèi)部構(gòu)成圖。
用于暫時(shí)保持信號(hào)的電容CT1～CT3經(jīng)水平傳送開關(guān)N511～N513連接到差動(dòng)放大電路51的反相輸入端子(水平輸出線)，水平輸出線經(jīng)復(fù)位開關(guān)N514連接到復(fù)位電壓Vres。
水平傳送開關(guān)N511～N513的柵極連接到信號(hào)線H1～H3，再連接到水平掃描電路塊5。
在差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子，連接著漏極連接到復(fù)位電壓Vres的開關(guān)N11～N13，開關(guān)N11～N13的柵極與水平傳送開關(guān)同樣地連接到信號(hào)線H1～H3。
進(jìn)而，正相輸入端子經(jīng)復(fù)位開關(guān)N14連接到復(fù)位電壓Vres。
盡管沒有特別作限定，但最好水平傳送開關(guān)N511～N513和開關(guān)N11～N13，復(fù)位開關(guān)N514和N14是相同形狀的開關(guān)。
另外，盡管為了簡(jiǎn)化在

圖1中圖示了3行3列的二維象素陣列，但無須贅述并不限定于此大小，進(jìn)而對(duì)于一維的線性傳感器也可采用同樣的構(gòu)成。
接著，對(duì)本實(shí)施例的固體攝像元件的動(dòng)作進(jìn)行說明。直到保持到信號(hào)保持電容CT1～CT3的動(dòng)作都和基于圖6的說明相同。
利用從水平掃描電路塊5提供并經(jīng)過信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)，各列的水平傳送開關(guān)N511～N513的柵極依次成為高電平，以便將保持在信號(hào)保持電容CT1～CT3中的信號(hào)讀出到水平輸出線。
另外，通過從水平掃描電路塊5提供并經(jīng)過信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)，開關(guān)N11～N13的柵極也依次成為高電平，以便復(fù)位電壓Vres與信號(hào)讀出到水平輸出線的定時(shí)相同步地讀出到差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子。
在各列的信號(hào)讀出的間隔，通過復(fù)位開關(guān)N514、N14，水平輸出線以及差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子就復(fù)位成水平輸出線的復(fù)位電壓Vres。正相輸入信號(hào)和反相輸入信號(hào)的差信號(hào)以所希望的增益進(jìn)行放大并輸出到輸出端子OUT。
在這樣動(dòng)作中，例如在水平輸出線，就發(fā)生從水平掃描電路塊5提供并經(jīng)過信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)，和水平輸出線的復(fù)位信號(hào)PCHRES的時(shí)鐘泄漏。另外，水平輸出線通過水平傳送開關(guān)N511～N513的柵極·源極間電容，與信號(hào)線H1～H3產(chǎn)生電容耦合。
由于從水平掃描電路塊5提供并經(jīng)過信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)依次成為高電平，故大部分期間都輸出從水平掃描電路塊5的GND提供的低電平。
那么在本實(shí)施例中，由于差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子也與水平輸出線同樣地連接著，復(fù)位開關(guān)N14、和在柵極輸入與水平傳送開關(guān)相同的信號(hào)的開關(guān)N11～N13，故正相輸入端子也與反相輸入端子同樣地，受到時(shí)鐘泄漏或尖峰狀的噪聲的影響。
由于這些噪聲成分在反相輸入端子和正相輸入端子間是同相的成分，通過差動(dòng)放大電路51被消除，故不會(huì)對(duì)輸出端子OUT帶來影響。
第2實(shí)施例圖2A是本發(fā)明的第2實(shí)施例的固體攝像元件的一部分的等效電路圖。在圖2A中示出比圖1的信號(hào)保持電容CT1～CT3更靠下側(cè)的部分，其他部分與圖1相同。此外，在圖2A中，對(duì)與圖1所示的部分相同的部分賦予相同的標(biāo)記。
用于暫時(shí)保持信號(hào)的電容CT1～CT3與圖1同樣地經(jīng)水平傳送開關(guān)N511～N513連接到差動(dòng)放大電路51的反相輸入端子(水平輸出線)，水平輸出線經(jīng)復(fù)位開關(guān)N514連接到復(fù)位電壓Vres。
水平傳送開關(guān)N511～N513的柵極連接到信號(hào)線H1～H3，再連接到水平掃描電路塊5。
源極和漏極共通連接的虛設(shè)開關(guān)N21～N23連接到差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子，虛設(shè)開關(guān)N21～N23的柵極與水平傳送開關(guān)N511～N513同樣地連接到信號(hào)線H1～H3。
進(jìn)而，正相輸入端子經(jīng)復(fù)位開關(guān)N14連接到復(fù)位電壓Vres。
接著，對(duì)本實(shí)施例的固體攝像元件的動(dòng)作進(jìn)行說明。直到保持到信號(hào)保持電容CT1～CT3的動(dòng)作都和基于圖6的說明相同。
通過從水平掃描電路塊5提供并經(jīng)過信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)，各列的水平傳送開關(guān)N511～N513的柵極依次成為高電平，以便將保持在信號(hào)保持電容CT1～CT3中的信號(hào)讀出到水平輸出線。
另外，通過經(jīng)過相同信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)，虛設(shè)開關(guān)N21～N23的柵極也依次成為高電平。
在各列的信號(hào)讀出的間隔，通過復(fù)位開關(guān)N514、N14，差動(dòng)放大電路51的反相輸入端子和正相輸入端子就復(fù)位成水平輸出線的復(fù)位電壓Vres。
正相輸入信號(hào)和反相輸入信號(hào)的差信號(hào)以所希望的增益進(jìn)行放大并輸出到輸出端子OUT。
盡管在這樣的動(dòng)作中，與第1實(shí)施例相同，水平輸出線受到時(shí)鐘泄漏或尖峰狀的噪聲等的干擾噪聲的影響，但由于差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子也與水平輸出線同樣地連接著，復(fù)位開關(guān)N14、和在柵極輸入與水平傳送開關(guān)相同的信號(hào)的虛設(shè)開關(guān)N21～N23，故正相輸入端子也同樣地受到時(shí)鐘泄漏或尖峰狀的噪聲的影響。
由于這些噪聲成分在反相輸入端子和正相輸入端子間是同相的成分，通過差動(dòng)放大電路51消除，故不會(huì)對(duì)輸出端子OUT帶來影響。
圖2C是本發(fā)明的第2實(shí)施例的其他的固體攝像元件的一部分的等效電路圖，虛設(shè)開關(guān)N21～N23的連接與第1實(shí)施例不同。
在本實(shí)施例中，虛設(shè)開關(guān)N21～N23的柵極連接到與水平掃描電路塊5相同的GND。
由于從水平掃描電路塊5提供經(jīng)過信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)依次成為高電平，故在大部分期間，輸出從水平掃描電路塊5的GND提供的低電平。
所以，即使在如本實(shí)施例那樣將虛設(shè)開關(guān)N21～N23的柵極固定到與水平掃描電路塊5相同的GND的場(chǎng)合下，也具有與上述實(shí)施例同樣的效果。
圖2B是本發(fā)明的第2實(shí)施例的固體攝像元件的一部分的等效電路圖。在圖2B中示出了從圖1的信號(hào)保持電容CT1～CT3開始的圖面的下側(cè)的部分，其他部分與圖1相同。此外，在圖2B中，對(duì)與圖1所示的部分相同的部分賦予相同的標(biāo)記。
用于暫時(shí)保持信號(hào)的電容CT1～CT3與圖1同樣地經(jīng)水平傳送開關(guān)N511～N513連接到差動(dòng)放大電路51的反相輸入端子(水平輸出線)，水平輸出線經(jīng)復(fù)位開關(guān)N514連接到復(fù)位電壓Vres。
水平傳送開關(guān)N511～N513的柵極連接到信號(hào)線H1～H3，再連接到水平掃描電路塊5。
在差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子，連接著漏極連接到復(fù)位電壓Vres的開關(guān)N11～N13，開關(guān)N11～N13的柵極與水平傳送開關(guān)N511～N513同樣地連接到信號(hào)線H1～H3。
另外，在正相輸入端子連接著漏極連接到虛設(shè)的保持電容CT4的開關(guān)N15的源極，開關(guān)N15的柵極連接到來自水平掃描電路塊5的信號(hào)線H0。
虛設(shè)的保持電容CT4的電容值最好盡可能與信號(hào)保持電容CT1～CT3的電容值相等。
另外，盡管沒有特別進(jìn)行圖示，但對(duì)經(jīng)過信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)進(jìn)行了OR處理的信號(hào)提供到信號(hào)線H0。
進(jìn)而，正相輸入端子經(jīng)復(fù)位開關(guān)N14連接到復(fù)位電壓Vres。
接著，對(duì)本實(shí)施例的固體攝像元件的動(dòng)作進(jìn)行說明。直到保持到信號(hào)保持電容CT1～CT3的動(dòng)作都與基于圖6的說明相同。
利用從水平掃描電路塊5提供并經(jīng)過信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)，各列的水平傳送開關(guān)N511～N513的柵極依次成為高電平，以便將保持在信號(hào)保持電容CT1～CT3中的信號(hào)讀出到水平輸出線。
另外，通過經(jīng)過相同的信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)，開關(guān)N11～N13的柵極依次成為高電平。復(fù)位電壓Vres與信號(hào)讀出到水平輸出線的定時(shí)相同步地讀出到差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子，進(jìn)而，在從水平掃描電路塊5提供再經(jīng)過信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)依次成為高電平的定時(shí)，開關(guān)N15的柵極也成為高電平，以便來連接虛設(shè)的保持電容CT4。
在各列的信號(hào)讀出的間隔，通過復(fù)位開關(guān)N514、N14，水平輸出線以及差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子復(fù)位成水平輸出線的復(fù)位電壓Vres。
正相輸入信號(hào)和反相輸入信號(hào)的差信號(hào)以所希望的增益進(jìn)行放大并輸出到輸出端子OUT。
盡管在這樣的動(dòng)作中，水平輸出線受到時(shí)鐘泄漏或尖峰狀的噪聲等的干擾噪聲的影響，但由于在差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子上也與水平輸出線同樣地連接著，復(fù)位開關(guān)N14、和在柵極輸入與水平傳送開關(guān)相同的信號(hào)的開關(guān)N11～N13，故正相輸入端子也同樣地受到上述的實(shí)例中所示那樣的時(shí)鐘泄漏或尖峰狀的噪聲的影響。
進(jìn)而，由于在水平輸出線讀出信號(hào)的定時(shí)，正相輸入端子經(jīng)開關(guān)N15連接到虛設(shè)的保持電容CT4，故水平輸出線和正相輸入端子相對(duì)于GND的電容相等。
由于這些噪聲成分在反相輸入端子和正相輸入端子間是同相的成分，通過差動(dòng)放大電路51被消除，故不會(huì)對(duì)輸出端子OUT帶來影響。
第3實(shí)施例圖3是本發(fā)明的第3實(shí)施例的固體攝像元件的一部分的等效電路圖。在圖3中示出了從圖1的信號(hào)保持電容CT1～CT3開始的圖面下側(cè)的部分，其他部分與圖1相同。另外，在圖3中，對(duì)與圖1所示的部分相同的部分賦予了相同的標(biāo)記。
用于暫時(shí)保持信號(hào)的電容CT1～CT3經(jīng)水平傳送開關(guān)N511～N513連接到差動(dòng)放大電路51的反相輸入端子(水平輸出線)，水平輸出線經(jīng)復(fù)位開關(guān)N514連接到復(fù)位電壓Vres。
水平傳送開關(guān)N511～N513的柵極連接到信號(hào)線H1～H3，再連接到水平掃描電路塊5。
在差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子，連接著具有與水平傳送開關(guān)N511～N513的源極區(qū)域相同的結(jié)電容的二極管D31～D33。
進(jìn)而，正相輸入端子經(jīng)復(fù)位開關(guān)N14連接到復(fù)位電壓Vres。
接著，對(duì)本實(shí)施例的固體攝像元件的動(dòng)作進(jìn)行說明。直到保持到信號(hào)保持電容CT1～CT3的動(dòng)作都與基于圖6的說明同樣。
通過從水平掃描電路塊5提供并經(jīng)過H1～H3傳送的信號(hào)，各列的水平傳送開關(guān)N511～N513的柵極依次成為高電平，以便將保持在保持電容CT1～CT3中的信號(hào)讀出到水平輸出線。
在各列的信號(hào)讀出的間隔，通過復(fù)位開關(guān)N514、N14，差動(dòng)放大電路51的反相輸入端子和正相輸入端子復(fù)位成水平輸出線的復(fù)位電壓Vres。
正相輸入信號(hào)和反相輸入信號(hào)的差信號(hào)以所希望的增益進(jìn)行放大并輸出到輸出端子OUT。
盡管在這樣的動(dòng)作中，與第1實(shí)施例相同，水平輸出線受到時(shí)鐘泄漏或尖峰狀的噪聲等的干擾噪聲的影響，但由于在差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子上也與水平輸出線同樣地連接著，復(fù)位開關(guān)N14，故正相輸入端子也同樣地受到時(shí)鐘泄漏的影響。
由于此時(shí)鐘泄漏在反相輸入端子和正相輸入端子間是同相的成分，通過差動(dòng)放大電路51被消除，故不會(huì)對(duì)輸出端子OUT帶來影響。
第4實(shí)施例圖4A是本發(fā)明的第2實(shí)施例的固體攝像元件的一部分的等效電路圖。在圖4A中示出了從圖1的信號(hào)保持電容CT1～CT3開始的圖面的下側(cè)的部分，其他部分與圖1相同。另外，在圖4A中，對(duì)與圖1所示的部分相同的部分賦予了相同的標(biāo)記。
圖4B是圖4A的水平傳送開關(guān)N511～N513、復(fù)位開關(guān)N514、N14、水平掃描電路塊5、差動(dòng)放大電路51的安裝平面圖。另外，在圖4B中，示出了通過第1布線層、第2布線層和第3布線層的三個(gè)布線層來連接上述各部件的情形。
差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子的布線，與反相輸入端子的布線(水平輸出線)相平行進(jìn)行延長(zhǎng)，并且與來自水平掃描電路塊5的信號(hào)線H1～H3的布線的重疊關(guān)系也與水平輸出線相同這樣來構(gòu)成。
另外，在正相輸入端子的布線和水平輸出線的布線之間用GND布線進(jìn)行屏蔽，以抑制兩布線間的串?dāng)_。
如圖4B所示那樣，水平輸出線與來自水平掃描電路塊5的信號(hào)線H1～H3重疊，產(chǎn)生電容耦合。
進(jìn)而，水平輸出線配置在半導(dǎo)體基板上，與半導(dǎo)體基板也產(chǎn)生電容耦合。在本實(shí)施例中也與第1實(shí)施例相同，水平輸出線受到干擾噪聲的影響。
例如，由于從水平掃描電路塊5提供并經(jīng)過信號(hào)線H1～H3傳送的信號(hào)依次成為高電平，故在大部分期間，輸出從水平掃描電路塊5的GND提供的低電平。
另外，水平輸出線也與半導(dǎo)體基板產(chǎn)生電容耦合，當(dāng)在連接到水平掃描電路塊的GND或半導(dǎo)體基板上的電源或者GND中有噪聲的情況下，就會(huì)受到該影響。但是，差動(dòng)放大電路51的正相輸入端子的布線和來自水平掃描電路塊5的信號(hào)線H1～H3的布線的重疊關(guān)系，與水平輸出線相同這樣來構(gòu)成。
所以，正相輸入端子也同樣地受到上述那樣的干擾噪聲的影響。由于這些噪聲成分在反相輸入端子和正相輸入端子之間是相同相位的成分，通過差動(dòng)放大電路51被消除，故不會(huì)對(duì)輸出端子OUT帶來影響。
如以上第1至第4實(shí)施例所示那樣，通過使將來自光電變換元件的信號(hào)依次輸出給差動(dòng)放大電路的水平輸出線與電源、GND、或者信號(hào)線H1～H3等所希望的信號(hào)線之間的耦合電容，和向差動(dòng)放大電路提供上述參考信號(hào)的輸出線與上述所希望的信號(hào)線之間的耦合電容相一致，就能夠得到高圖像質(zhì)量的圖像。
第5實(shí)施例圖8是表示包含本發(fā)明的第1至第4實(shí)施例的固體攝像元件的數(shù)碼相機(jī)(圖像攝取裝置)的示意性的內(nèi)部構(gòu)成的框圖。在圖8中，1051是兼作鏡頭保護(hù)和主開關(guān)的擋板，1052是使被攝體的光學(xué)像在第1實(shí)施例等中所說明的固體攝像元件1054成像的透鏡，1053是用于改變通過透鏡1052的光量的光圈，1054是用于作為圖像信號(hào)來取得通過透鏡1052所成像的被攝體圖像的攝像裝置，1055是對(duì)從攝像裝置1054輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行各種校正、箝位等處理的攝像信號(hào)處理電路，1056是對(duì)從攝像裝置1054輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字變換的A/D轉(zhuǎn)換器，1057是對(duì)從A/D轉(zhuǎn)換器1056輸出的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行各種修正或壓縮數(shù)據(jù)的信號(hào)處理單元，1058是向攝像裝置1054、攝像信號(hào)處理電路1055、A/D轉(zhuǎn)換器1056、信號(hào)處理單元1057輸出各種定時(shí)信號(hào)的定時(shí)發(fā)生器，1059是執(zhí)行各種運(yùn)算和控制視頻攝象機(jī)整體的整體控制·運(yùn)算單元，1060是用于暫時(shí)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器單元，1061是用于向記錄介質(zhì)記錄或者從記錄介質(zhì)讀出圖像數(shù)據(jù)的記錄介質(zhì)控制接口單元，1062是用于記錄或者讀出圖像數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等的可拆卸的記錄介質(zhì)，1063是用于和外部計(jì)算機(jī)等進(jìn)行通信的外部接口(I/F)單元。
接著，對(duì)上述構(gòu)成中拍攝時(shí)的數(shù)碼相機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行說明。當(dāng)屏障1051打開后接通主電源，接著接通控制系統(tǒng)的電源，進(jìn)而，接通A/D轉(zhuǎn)換器1056等攝像系統(tǒng)電路的電源。
然后，為了控制曝光量，整體控制運(yùn)算單元1059開放光圈1053，從固體攝像元件1054輸出的信號(hào)通過攝像信號(hào)處理電路1055向A/D轉(zhuǎn)換器1056輸出。A/D轉(zhuǎn)換器1056對(duì)該信號(hào)進(jìn)行A/D變換并輸出到信號(hào)處理單元1057。信號(hào)處理單元1057基于該數(shù)據(jù)在整體控制·運(yùn)算單元1059中進(jìn)行曝光運(yùn)算。
根據(jù)所測(cè)光的結(jié)果來判斷亮度，整體控制·運(yùn)算單元1059根據(jù)判斷結(jié)果來控制光圈。
接著，基于從固體攝像元件1054輸出的信號(hào)，取出高頻率成分并在整體控制·運(yùn)算單元1059中進(jìn)行到被攝體的距離的運(yùn)算。然后，驅(qū)動(dòng)透鏡1052來判斷是否對(duì)焦，在判斷為不對(duì)焦時(shí)，再次驅(qū)動(dòng)透鏡1052進(jìn)行測(cè)距。
然后，在確認(rèn)對(duì)焦后開始正式曝光。當(dāng)曝光結(jié)束后，從攝像裝置1054輸出的圖像信號(hào)在攝像信號(hào)處理電路1055進(jìn)行校正等，進(jìn)而在A/D轉(zhuǎn)換器1056進(jìn)行A/D變換，通過信號(hào)處理單元1057由整體控制·運(yùn)算單元1059存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器單元1060。
之后，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元1060的數(shù)據(jù)依照整體控制/運(yùn)算單元1059的控制通過記錄介質(zhì)控制接口單元1061記錄到半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等可拆卸的記錄介質(zhì)1062?；蛘咭部梢酝ㄟ^外部接口單元1063直接輸入到計(jì)算機(jī)等進(jìn)行圖像加工。
如以上所說明那樣，由于同樣地使噪聲等疊加到對(duì)由各光電變換元件所變換的信號(hào)電荷進(jìn)行放大的差動(dòng)放大電路的輸入信號(hào)中，故用差動(dòng)放大電路對(duì)噪聲等進(jìn)行差分，就使得從輸出信號(hào)消除掉噪聲等。
權(quán)利要求
1.一種圖像攝取裝置，其特征在于，包括對(duì)來自被攝體的光進(jìn)行光電變換的多個(gè)光電變換元件；依次輸出來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)的第1輸出線；連接到上述第1輸出線，用于將來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)向上述第1輸出線傳送的多個(gè)傳送開關(guān)；提供參考信號(hào)的第2輸出線；以及獲得來自上述第1輸出線的信號(hào)和來自上述第2輸出線的信號(hào)的差分的差分電路；上述第1輸出線和所希望的信號(hào)線之間的耦合電容的電容值，與向上述差動(dòng)放大電路提供上述參考信號(hào)的第2輸出線和上述所希望的信號(hào)線之間的耦合電容的電容值相同。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像攝取裝置，其特征在于上述所希望的信號(hào)線是傳送對(duì)電源、或者GND、或者上述傳送開關(guān)的開/關(guān)進(jìn)行控制的信號(hào)的信號(hào)線。
3.一種圖像攝取裝置，其特征在于，包括對(duì)來自被攝體的光進(jìn)行光電變換的多個(gè)光電變換元件；用于依次輸出來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)的第1輸出線；連接到上述第1輸出線，為了將來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)向上述第1輸出線輸出的多個(gè)第1開關(guān)；提供參考信號(hào)的第2輸出線；連接在上述第2輸出線，為了向上述第2輸出線提供參考信號(hào)的多個(gè)第2開關(guān)；用于控制上述多個(gè)第1開關(guān)和上述多個(gè)第2開關(guān)的掃描電路；以及進(jìn)行來自上述第1輸出線的信號(hào)和來自上述第2輸出線的信號(hào)的差分的差分電路。
4.一種圖像攝取裝置，其特征在于，具有對(duì)來自被攝體的光進(jìn)行光電變換的多個(gè)光電變換元件；用于依次輸出來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)的第1輸出線；連接到上述第1輸出線，為了將來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)向上述第1輸出線輸出的多個(gè)第1開關(guān)；提供參考信號(hào)的第2輸出線；連接到上述第2輸出線的多個(gè)輸入輸出短接的多個(gè)虛設(shè)開關(guān)；用于控制上述多個(gè)第1開關(guān)和上述多個(gè)第2開關(guān)的掃描電路；以及進(jìn)行來自上述第1輸出線的信號(hào)和來自上述第2輸出線的信號(hào)的差分的差分電路。
5.一種圖像攝取裝置，其特征在于，具有對(duì)來自被攝體的光進(jìn)行光電變換的多個(gè)光電變換元件；用于依次輸出來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)的第1輸出線；連接到上述第1輸出線，為了將來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)向上述第1輸出線輸出的多個(gè)第1開關(guān)；提供參考信號(hào)的第2輸出線；將連接在上述第2輸出線上的控制端子固定到GND的多個(gè)虛設(shè)開關(guān)；控制上述多個(gè)第1開關(guān)并連接到與上述GND相同的GND的掃描電路；以及進(jìn)行來自上述第1輸出線的信號(hào)和來自上述第2輸出線的信號(hào)的差分的差分電路。
6.一種圖像攝取裝置，其特征在于，具有對(duì)來自被攝體的光進(jìn)行光電變換的多個(gè)光電變換元件；用于依次輸出來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)的第1輸出線；連接到上述第1輸出線，為了將來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)向上述第1輸出線輸出的多個(gè)第1開關(guān)；提供參考信號(hào)的第2輸出線；連接到上述第2輸出線的多個(gè)二極管；對(duì)上述多個(gè)第1開關(guān)進(jìn)行控制的掃描電路；以及進(jìn)行來自上述第1輸出線的信號(hào)和來自上述第2輸出線的信號(hào)的差分的差分電路。
7.如權(quán)利要求3所述的圖像攝取裝置，其特征在于，具有對(duì)來自被攝體的光進(jìn)行光電變換的多個(gè)光電變換元件；以及用于除去包含在來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)中的噪聲成分的多個(gè)噪聲修正電路；來自上述多個(gè)噪聲修正電路的信號(hào)經(jīng)上述多個(gè)第1開關(guān)向上述第1輸出線輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像攝取裝置，其特征在于，上述多個(gè)噪聲修正電路分別包含電容和提供預(yù)定的參考電壓的開關(guān)，上述電容的一端接受來自上述光電變換元件的信號(hào)，上述預(yù)定電壓提供給上述電容的另一端。
9.如權(quán)利要求7所述的圖像攝取裝置，其特征在于上述光電變換元件，沿水平方向及垂直方向二維狀地進(jìn)行排列，上述噪聲修正電路，設(shè)置于垂直方向的每一列。
10.如權(quán)利要求3所述的圖像攝取裝置，其特征在于，具有使光向上述多個(gè)光電變換元件成像的透鏡；以及對(duì)來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)進(jìn)行處理的信號(hào)處理電路。
全文摘要
一種圖像攝取裝置，包括對(duì)來自被攝體的光進(jìn)行光電變換的多個(gè)光電變換元件；用于依次輸出來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)的第1輸出線；連接到上述笫1輸出線，為了將來自上述多個(gè)光電變換元件的信號(hào)向上述第1輸出線輸出的多個(gè)第1開關(guān)；提供參考信號(hào)的第2輸出線；連接在上述第2輸出線，為了向上述第2輸出線提供參考信號(hào)的多個(gè)第2開關(guān)；用于控制上述多個(gè)第1開關(guān)和上述多個(gè)第2開關(guān)的掃描電路；進(jìn)行來自上述第1輸出線的信號(hào)和來自上述第2輸出線的信號(hào)的差分的差分電路。
文檔編號(hào)H04N5/374GK1430407SQ0215964
公開日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2002年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月26日
發(fā)明者櫻井克仁, 小泉徹, 樋山拓己, 藤村大 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社