專利名稱：信號(hào)處理裝置、固體成像裝置和像素信號(hào)生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)把與光電二極管中存儲(chǔ)的電荷對(duì) 應(yīng)的電壓信號(hào)輸出的信號(hào)處理裝置、固體成像裝置和像素信號(hào)生成方 法。
背景技術(shù)：
在作為固體成像裝置的一例的CMOS圖像傳感器中，在讀出像 素信號(hào)時(shí)，把浮置擴(kuò)散(FD: floating diffusion)的電壓重置成像素 電源的電壓。即，由于對(duì)電源電壓有依賴性，所以如果像素電源的電 壓降低則FD的電壓也降低。另外，由于向垂直信號(hào)線輸出的信號(hào)是 用放大晶體管檢測(cè)FD的電壓得到的信號(hào)，所以如果FD的電壓降低， 則與之相伴隨，向垂直信號(hào)線輸出信號(hào)的電壓也降低。因此，在具有 CMOS圖像傳感器的機(jī)器中，實(shí)現(xiàn)低耗電時(shí)，產(chǎn)生不能充分地輸出像 素的飽和信號(hào)量等的問(wèn)題。
另一方面，在日本特開2005-86595號(hào)^^艮中記載了解決上述問(wèn) 題，實(shí)現(xiàn)耗電減少、動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大的半導(dǎo)體裝置(CMOS傳感器)。 在該公報(bào)記載的裝置中，通過(guò)使重置FD時(shí)的重置脈沖為ON的期間 比以往更短(相對(duì)于垂直信號(hào)線的追隨時(shí)間足夠短)，提高對(duì)FD的 設(shè)定電壓，實(shí)現(xiàn)耗電減少、動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大。
但是，上述公報(bào)記栽的半導(dǎo)體裝置中，由于設(shè)定電壓的上升幅度 取決于控制定時(shí)，所以存在難以在能得到充分效果的最佳定時(shí)控制的問(wèn)題。另外，像素?cái)?shù)大的CMOS傳感器的情況下，由于重置脈沖的波 形因RC時(shí)間常數(shù)而變鈍，所以為了重置FD必須增大脈沖寬度，如 果脈沖寬度增大則升壓效果下降。因此，對(duì)于像素?cái)?shù)大的CMOS傳感 器難于適用上述公報(bào)記載的技術(shù)。而且，由于升壓效果與垂直信號(hào)線 的負(fù)載電容對(duì)應(yīng)地變化，所以，在垂直信號(hào)線的負(fù)載電容小時(shí)，垂直 信號(hào)線的追隨時(shí)間也小，得不到充分的升壓效果。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，提供一種信號(hào)處理裝置，用雙重相關(guān)取 樣處理生成與像素單元內(nèi)的光電二極管中存儲(chǔ)的電荷對(duì)應(yīng)的電壓信 號(hào)，包括用來(lái)把上述存儲(chǔ)的電荷變換成電壓信號(hào)的浮置擴(kuò)散即FD; 以及柵端子與上述FD連接且源端子與輸出信號(hào)線連接的放大晶體管， 在雙重相關(guān)取樣處理中，在重置上述FD時(shí)，通過(guò)在預(yù)定期間向上述 FD施加電源電壓，把上述輸出信號(hào)線的電壓設(shè)定成第一電壓，然后把 上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成比上述第一電壓高的第二電壓。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，提供一種固體成像裝置，包括如 上所述的信號(hào)處理裝置，還包括像素區(qū)和行選擇電路，上述像素區(qū) 具有陣列狀地配置的多個(gè)上述像素單元，上述各像素單元除了上述光 電二極管、上述FD和上述放大晶體管之外還包括把上述光電二極 管中存儲(chǔ)的電荷讀出到上述FD的讀出晶體管、以及用來(lái)重置上述FD 的電壓的重置晶體管，上述行選擇電路控制多個(gè)上述像素單元的上述 讀出晶體管和上述重置晶體管。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，提供一種像素信號(hào)生成方法，是 生成與像素單元內(nèi)的光電二極管中存儲(chǔ)的電荷對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)時(shí)的像 素信號(hào)生成方法，包括第一電壓設(shè)定步驟，通過(guò)在預(yù)定期間向用來(lái) 把上述存儲(chǔ)的電荷變換成電壓信號(hào)的浮置擴(kuò)散即FD施加電源電壓， 把柵端子與該FD連接的晶體管的源端子的電壓設(shè)定成第一電壓；第 二電壓設(shè)定步驟，對(duì)上述晶體管的源端子施加比上述第一電壓高的第 二電壓；信號(hào)電荷傳送步驟，把上述光電二極管中存儲(chǔ)的信號(hào)電荷傳送到上述FD;以及信號(hào)生成步驟，生成表示上述第二電壓與執(zhí)行上述 信號(hào)電荷傳送步驟后的上迷晶體管的源端子的電壓的差量的像素信 號(hào)。


圖l是示出作為根據(jù)本發(fā)明的固體成像裝置的前提的固體成像裝 置的構(gòu)成例的圖。
圖2是示出用來(lái)從像素單元讀出像素信號(hào)的電路(像素信號(hào)讀出 電路)的構(gòu)成的圖。
圖3是利用圖2所示的像素信號(hào)讀出電路讀出像素信號(hào)時(shí)的時(shí)序 圖的一例的圖。
圖4是示出FD的重置電壓和垂直信號(hào)線的重置電壓的關(guān)系的圖。 圖5是示出實(shí)施方式1的固體成像裝置具有的像素信號(hào)讀出電路 的構(gòu)成例的圖。
圖6是利用圖5所示的像素信號(hào)讀出電路讀出像素信號(hào)時(shí)的時(shí)序 圖的一例的圖。
圖7是示出FD與對(duì)垂直信號(hào)線的輸出的關(guān)系的圖。
圖8是比較由現(xiàn)有的固體成像裝置得到的FD的重置電壓與由實(shí) 施方式1的固體成像裝置得到的FD的重置電壓的圖。
圖9是示出實(shí)施方式1的固體成像裝置具有的像素信號(hào)讀出電路 內(nèi)的負(fù)載電路的內(nèi)部構(gòu)成例的圖。
圖IO是利用圖9所示的像素信號(hào)讀出電路讀出像素信號(hào)時(shí)的時(shí) 序圖的一例的圖。
圖11是示出實(shí)施方式2的固體成像裝置具有的像素信號(hào)讀出電 路的構(gòu)成例的圖。
圖12是示出實(shí)施方式2的固體成像裝置中的像素信號(hào)讀出動(dòng)作 的時(shí)序圖的一例的圖。
圖13是示出實(shí)施方式3的固體成像裝置具有的像素信號(hào)讀出電 路的構(gòu)成例的圖。圖14是示出實(shí)施方式3的固體成像裝置中的像素信號(hào)讀出動(dòng)作 的時(shí)序圖的一例的圖。
圖15是示出實(shí)施方式4的固體成像裝置具有的像素信號(hào)讀出電 路的構(gòu)成例的圖。
圖16是示出實(shí)施方式4的固體成像裝置中的像素信號(hào)讀出動(dòng)作 的時(shí)序圖的一例的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的信號(hào)處理裝置、 固體成像裝置和像素信號(hào)生成方法。另外，這些實(shí)施方式并不構(gòu)成對(duì) 本發(fā)明的限定。
(實(shí)施方式1)
首先，在說(shuō)明本實(shí)施方式的固體成像裝置中的特征性動(dòng)作之前， 說(shuō)明作為前提的技術(shù)。圖1是示出作為根據(jù)本發(fā)明的固體成像裝置的 前提的固體成像裝置的構(gòu)成例的圖。該固體成像裝置是3Tr型的 CMOS圖像傳感器，由像素區(qū)1、負(fù)栽電路2、行選擇電路3、列ADC 塊4和定時(shí)電路5構(gòu)成。在像素區(qū)1中陣列狀地配置多個(gè)像素單元10。 列ADC塊4具有與像素區(qū)l的像素單元IO的列對(duì)應(yīng)的多個(gè)AD變換 器(ADC) 40，各AD變換器40含有取樣保持電路(S/H) 41。
另外，各像素單元10用控制信號(hào)線101 (重置信號(hào)線和讀出信號(hào) 線)與行選擇電路3連接。行選擇電路3通過(guò)對(duì)控制信號(hào)線101逃行 控制來(lái)選擇要進(jìn)行讀出的像素單元(像素單元的行)。被選擇的像素 單元10向垂直信號(hào)線(VSIG)輸出像素信號(hào)。垂直信號(hào)線的一端與 負(fù)載電路2連接，而另一端與列ADC塊4的AD變換器40連接。從 像素單元10讀出的像素信號(hào)被傳送到AD變換器40內(nèi)的取樣保持電 路41。
另外，各AD變換器40通過(guò)信號(hào)線102(取樣信號(hào)線)與定時(shí)電 路5連接，AD變換器40內(nèi)的取樣保持電路41按照通過(guò)信號(hào)線102 從定時(shí)電路5接收的指示對(duì)垂直信號(hào)線取樣。其結(jié)果，從像素單元IO讀出數(shù)字形式的像素信號(hào)(數(shù)字像素信號(hào))。
下面，說(shuō)明圖1所示的固體成像裝置的詳細(xì)動(dòng)作。在此，說(shuō)明讀
出在像素區(qū)1內(nèi)的特定像素單元10中存儲(chǔ)的電荷時(shí)的動(dòng)作例。圖2是 示出上述固體成像裝置中用來(lái)從像素區(qū)1內(nèi)的特定的一個(gè)像素單元IO 讀出像素信號(hào)的電路(像素信號(hào)讀出電路)的構(gòu)成的圖。該電路包含 像素單元IO和與之連接的負(fù)載電路(以下稱為負(fù)載電路20)。
像素單元10包括光電二極管11、把光電二極管11中存儲(chǔ)的信 號(hào)電荷變換成電壓的浮置擴(kuò)散(FD) 12、把光電二極管11中存儲(chǔ)的 電荷讀出到FD12的讀出晶體管13、用來(lái)重置FD12的電壓的重置晶 體管14、以及用來(lái)輸出FD12的電壓的》文大晶體管15。放大晶體管15 的源端子與垂直信號(hào)線(VSIG)連接，放大晶體管15的漏端子和重 置晶體管14的漏端子與像素電源(PXVDD)連接。讀出晶體管13和 重置晶體管14利用圖1所示的行選擇電路3控制。
負(fù)載電路20包括柵端子被施加偏置電壓且漏端子與上述垂直 信號(hào)線連接的負(fù)載晶體管21;以及與其串聯(lián)連接、柵端子被輸入控制 信號(hào)(開關(guān)信號(hào))且源端子與基板(基準(zhǔn)電位點(diǎn))連接的、對(duì)電流的 通斷進(jìn)行控制的開關(guān)晶體管22。另外，在圖2所示的電路中，負(fù)栽電 路20和像素單元10內(nèi)的放大晶體管15用作源跟隨器。另外，負(fù)載晶 體管21和開關(guān)晶體管22由省略了圖示的負(fù)載電路控制部控制。
圖3是利用圖2所示的電路讀出像素信號(hào)時(shí)的時(shí)序圖的一例的 圖。以下，參照?qǐng)D3說(shuō)明上述固體成像裝置中的像素信號(hào)讀出動(dòng)作。 在該裝置中讀出像素信號(hào)時(shí)，首先，向像素電源(PXVDD)施加電源 電壓，并施加用來(lái)使負(fù)載電路20的負(fù)載晶體管21作為恒流源工作的 偏置電壓。在該狀態(tài)下，如果使重置晶體管14在預(yù)定期間導(dǎo)通則FD12 的電壓上升，最終成為Vdd。另外，"預(yù)定期間"是使FD12的電壓 成為Vdd所需的足夠的長(zhǎng)度。另外此時(shí)，使負(fù)載電路20的開關(guān)晶體 管22導(dǎo)通。由此在源跟隨器中流動(dòng)電流，向垂直信號(hào)線(VSIG)輸 出從在FD12中設(shè)定的電壓(Vdd)偏移了一定量而得到的電壓值(相 當(dāng)于圖示的"重置電壓")。在圖示的定時(shí)T1該重置電壓(VSIG電壓)被取樣保持電路(圖l所示的取樣保持電路41)取樣。另外，開 關(guān)晶體管22成為導(dǎo)通的狀態(tài)維持一定期間。
另外，如果重置電壓的取樣結(jié)束，則使讀出晶體管13在預(yù)定期 間導(dǎo)通。如果這樣，光電二極管ll中存儲(chǔ)的信號(hào)電荷傳輸?shù)紽D12。 在此，"預(yù)定期間"是光電二極管11中存儲(chǔ)的全部的信號(hào)電荷可以傳 輸?shù)紽D12的長(zhǎng)度。該傳輸?shù)紽D12的信號(hào)電荷由放大晶體管15檢測(cè)， 向垂直信號(hào)線(VSIG)輸出(相當(dāng)于圖示的"信號(hào)電壓")。在定時(shí) T2該信號(hào)電壓被取樣保持電路41取樣。
另外，如果信號(hào)電荷(信號(hào)電壓)的取樣結(jié)束，則負(fù)載電路20 的開關(guān)晶體管22截止，向源跟隨器流動(dòng)的電流被切斷。然后，把像素 電源(PXVDD)降到低電平，在該狀態(tài)下使重置晶體管14導(dǎo)通。由 此，F(xiàn)D12的電壓設(shè)定成與像素電源為相同狀態(tài)(低電平)，放大晶體 管15成為截止?fàn)顟B(tài)，像素信號(hào)的讀出動(dòng)作結(jié)束。另外，像素電源的低 電平是使放大晶體管15截止所需的足夠的電壓。通過(guò)使放大晶體管 15截止，該像素單元10實(shí)質(zhì)上成為非選擇像素。利用例如省略了圖 示的像素電源控制部控制像素電源。
另外，在CMOS圖像傳感器中，通過(guò)獲取由取樣保持電路41取 樣的重置電壓與信號(hào)電壓的差值，除去因放大晶體管的閾值偏差等造 成的固定圖樣噪聲。在重置電壓中產(chǎn)生因晶體管的偏差等造成的噪聲 分量，但這樣的噪聲分量在時(shí)間上是恒定不變的，所以在信號(hào)電壓中 也含有同等的噪聲分量。因此，通過(guò)獲取重置電壓與信號(hào)電壓的差值， 得到除去了固定圖樣噪聲的信號(hào)分量(與光電二極管11中存儲(chǔ)的信號(hào) 電荷對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào))。這樣的信號(hào)處理一般稱為雙重相關(guān)取樣。AD 變換器40把該差分信號(hào)量作為數(shù)字值輸出。
如上所述，向垂直信號(hào)線(VSIG)輸出的信號(hào)電壓取決于重置 電壓即〗象素電源(PXVDD)。因此，如果向〗象素電源施加的電源電壓 的下降，則與此相伴隨地，F(xiàn)D12的重置電壓下降，從像素信號(hào)讀出電 路輸出的信號(hào)電壓也下降。其結(jié)果，如圖4所示，像素信號(hào)讀出電路 的輸出電壓范圍變窄，得不到足夠的輸出振幅(動(dòng)態(tài)范圍)。因此，在根據(jù)本發(fā)明的固體成像裝置中，通過(guò)在讀出像素信號(hào)時(shí)的浮置擴(kuò)散 的重置處理中使垂直信號(hào)線的電壓暫時(shí)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出振幅的擴(kuò)大。
另外，圖4是示出FD12的重置電壓和垂直信號(hào)線的重置電壓的關(guān)系 的圖。
接著，說(shuō)明利用了上述前提技術(shù)的本實(shí)施方式的固體成像裝置的 動(dòng)作。圖5是示出實(shí)施方式1的固體成像裝置具有的像素信號(hào)讀出電 路的構(gòu)成例的圖。把圖2所示的像素信號(hào)讀出電路的負(fù)載電路20置換 成負(fù)載電路20a，且把圖2中省略了記載的負(fù)載電路控制部作為負(fù)載 電路控制部30a追加。另外，像素單元10與圖2所示的像素信號(hào)讀出 電路中的像素單元IO相同。在此，省略對(duì)已說(shuō)明過(guò)的像素單元10的 詳細(xì)說(shuō)明，以負(fù)載電路20a和控制它的負(fù)載電路控制部30a的動(dòng)作為 中心進(jìn)行說(shuō)明。另外，具有該像素信號(hào)讀出電路的固體成像裝置的整 體構(gòu)成與圖l所示的固體成像裝置相同。
圖6是利用圖5所示的像素信號(hào)讀出電路讀出像素信號(hào)時(shí)的時(shí)序 圖的一例的圖。以下，參照?qǐng)D6說(shuō)明本實(shí)施方式的固體成像裝置中的 像素信號(hào)讀出動(dòng)作。在本實(shí)施方式的固體成像裝置中讀出像素信號(hào)時(shí)， 首先，向像素電源(PXVDD)施加電源電壓，并控制負(fù)載電路20a使 得負(fù)栽電路控制部30a作為恒流源工作且垂直信號(hào)線(VSIG)成為預(yù) 定電壓(第一電壓)。在該狀態(tài)下，使重置晶體管14導(dǎo)通，將FD12 的電壓設(shè)定成向l象素電源施加的電壓即Vdd(電源電壓)。在把FD12 的電壓設(shè)置成Vdd后，進(jìn)而對(duì)負(fù)載電路控制部30a變更設(shè)定，使得負(fù) 載電路20a向垂直信號(hào)線的輸出為比先前設(shè)定的第一電壓高的第二電 壓(圖示的重置電壓)。其結(jié)果，F(xiàn)D12的電壓被重置到比Vdd高AVfd 的電壓。
如圖7所示，在像素單元10中，F(xiàn)D12通過(guò)放大晶體管15的柵 源間電容16 (Cgs)與垂直信號(hào)線電容耦合。因此，與垂直信號(hào)線的 電壓上升相連動(dòng)，F(xiàn)D12的電壓也上升。在本實(shí)施方式的固體成像裝置 中，利用該性質(zhì)，在重置動(dòng)作時(shí)把FD12的電壓i殳定成電源電壓 (PXVDD)后，通過(guò)使垂直信號(hào)線的電壓上升，即使在使用與現(xiàn)有技術(shù)相同的電源電壓時(shí)也能提高對(duì)FD12的設(shè)定電壓(參照?qǐng)D8)。另夕卜， FD12的電壓上升量如下式(1)所示，由垂直信號(hào)線的電壓變化量
(AVsig) 、 -故大晶體管15的耦合電容值16和17 (Cgs和Cgd )、 FD12的內(nèi)部電容18 (Cfd)決定。
AVfd =---涵ig …(1)
Cfd + Cgd + Cgs
實(shí)施上述控制把FD12的電壓升高了AVfd后的動(dòng)作與用圖1 圖3 說(shuō)明過(guò)的裝置相同。即，在圖6所示的定時(shí)Tl向垂直信號(hào)線輸出的 重置電壓被取樣保持電路41取樣，然后，使讀出晶體管13導(dǎo)通，將 光電二極管11中存儲(chǔ)的信號(hào)電荷傳輸?shù)紽D12。然后，與此相伴隨， 向垂直信號(hào)線輸出的信號(hào)電壓再度被取樣保持電路41取樣。取樣結(jié)束 后，變更負(fù)載電路20a的內(nèi)部設(shè)定，切斷在源跟隨器上流動(dòng)的電流， 并且把像素電源(PXVDD)降到低電平，使重置晶體管14導(dǎo)通，使 放大晶體管15成為截止?fàn)顟B(tài)(使像素單元成為非選擇狀態(tài))。
接著，詳細(xì)說(shuō)明用來(lái)實(shí)現(xiàn)圖6所示的控制的負(fù)載電路20a的內(nèi)部 構(gòu)成。圖9是示出負(fù)載電路20a的內(nèi)部構(gòu)成例的圖。為了便于說(shuō)明， 示出像素信號(hào)讀出電路的整體。如圖所示，負(fù)栽電路20a可以是例如， 與上述的像素信號(hào)讀出電路的負(fù)載電路20 (參照?qǐng)D2)相同的構(gòu)成。 但是，負(fù)載電路控制部30a對(duì)負(fù)載晶體管21的控制動(dòng)作與上述像素信 號(hào)讀出電路不同。
圖10是利用圖9所示的像素信號(hào)讀出電路讀出像素信號(hào)時(shí)的時(shí) 序圖的一例的圖。參照該圖IO說(shuō)明本實(shí)施方式的固體成像裝置中的像 素信號(hào)讀出動(dòng)作。另外，圖IO是對(duì)圖6所示的時(shí)序圖追加了偏置電壓 (BIAS電壓)的變化形態(tài)而得到的。
在利用圖9所示的像素信號(hào)讀出電路讀出像素信號(hào)時(shí)，首先，向 像素電源(PXVDD)施加電源電壓，另外，負(fù)載電路控制部30a向負(fù) 載晶體管21施加用來(lái)作為恒流源工作的偏置電壓(以下稱第一偏置電 壓)。此時(shí)施加的偏置電壓的值與向上述的像素信號(hào)讀出電路(參照 圖2、圖3)的負(fù)載晶體管21施加的偏置電壓相同。然后，負(fù)載電路
15控制部30a把向負(fù)載晶體管21施加的偏置電壓從第一偏置電壓升高預(yù) 定量(AVbi)而成為第二偏置電壓。在像素單元10中，在該狀態(tài)下， 使重置晶體管14在預(yù)定期間導(dǎo)通，把FD12的電壓設(shè)定成電源電壓。 另外此時(shí)，負(fù)載電路控制部30a把負(fù)載電路20的開關(guān)晶體管22導(dǎo)通。 由此在源跟隨器中流動(dòng)電流，向垂直信號(hào)線(VSIG)輸出從在FD12 中設(shè)定的電壓(Vdd)偏移了一定量而得到的電壓值。另外，開關(guān)晶 體管22成為導(dǎo)通的狀態(tài)維持一定期間(直到信號(hào)電壓的讀出處理結(jié) 束)。
如上所述，向負(fù)載晶體管21施加比通常的電壓值(相當(dāng)于向圖2 所示的像素信號(hào)讀出電路的負(fù)載晶體管21施加的電壓值)高出AVbi 的偏置電壓。由此，在源跟隨器中流動(dòng)比通常大的電流，垂直信號(hào)線 的電壓是比通常的重置電壓(施加相同值的電源電壓時(shí)上述圖2所示 的像素信號(hào)讀出電路中的重置電壓)低的值。
在此，說(shuō)明向垂直信號(hào)線輸出的重置電壓比通常低的理由。如果 不考慮基板偏置效果， 一般地，源跟隨器的輸出電壓(向垂直信號(hào)線 輸出的輸出電壓)由下式(2)給出。
式(2)中，Vth是放大用晶體管(放大晶體管15)的閾值電壓， I表示源跟隨器的電流，W、 L分別表示放大用晶體管的柵寬、柵長(zhǎng)， ia表示電子的遷移率，Cox表示柵氧化膜的單位面積電容。因此，上式 (2)示出，源跟隨器的輸出電壓是從FD的電壓偏移一定電壓后得到 的值，其偏移量取決于源跟隨器的電流值。由此可知，在源跟隨器中 流過(guò)比通常大的電流的圖9的像素信號(hào)讀出電路中，從垂直信號(hào)線輸 出的重置電壓是比通常低的值。
返回動(dòng)作說(shuō)明，如果FD12的重置結(jié)束，則負(fù)載電路控制部30a 把在負(fù)載晶體管21上施加的偏置電壓復(fù)原到原來(lái)的值(降低AVbi而 復(fù)原到第一偏置電壓)。這樣的話，由于在源跟隨器中流過(guò)的電流減少，所以從上式(2)可知垂直信號(hào)線的電壓(圖示的VSIG電壓)上 升。以該上升后的電壓為重置電壓，在定時(shí)Tl由取樣保持電路(相 當(dāng)于圖1所示的取樣保持電路41)取樣。
這以后的動(dòng)作與利用圖2所示的像素信號(hào)讀出電路時(shí)的動(dòng)作相 同。即，重置電壓的取樣結(jié)束后，使讀出晶體管13導(dǎo)通，使光電二極 管11中存儲(chǔ)的信號(hào)電荷傳輸?shù)紽D12，隨此變化的垂直信號(hào)線的輸出
(信號(hào)電壓)在定時(shí)T2被取樣。然后，信號(hào)電壓的取樣結(jié)束后，使 開關(guān)晶體管22截止，切斷在源跟隨器上流動(dòng)的電流，進(jìn)而把像素電源
(PXVDD)降到低電平，在該狀態(tài)下使重置晶體管14導(dǎo)通，使放大 晶體管15成為截止?fàn)顟B(tài)。
另外，如上所述，后級(jí)的AD變換器40對(duì)取樣后的重置電壓與 信號(hào)電壓的差量進(jìn)行AD變換(進(jìn)行雙重相關(guān)取樣)。由此，垂直信 號(hào)線(VSIG)的電壓上升量被視為偏移而被消除。即，上述控制導(dǎo)致 的垂直信號(hào)線的電壓上升不會(huì)造成AD變換結(jié)果的變化(電壓上升量 不會(huì)成為AD變換結(jié)果的誤差)。
這樣，在本實(shí)施方式的固體成《象裝置中，F(xiàn)D的電壓通過(guò)用來(lái)輸 出它的放大晶體管與垂直信號(hào)線的電壓進(jìn)行電容耦合，利用了這一點(diǎn)， 在重置FD時(shí)，首先，以使得在由負(fù)載電路和放大晶體管構(gòu)成的源跟 隨器中流過(guò)比通常(以往)大的電流的狀態(tài)使FD的電壓上升到電源 電壓，然后通過(guò)把源跟隨器中流過(guò)的電流減少到與通常相同的電流值 而使向垂直信號(hào)線輸出的電壓值上升，使FD的電壓(重置電壓)比 電源電壓還高。由此，使用與以往相同的電源電壓就能使FD的重置 電壓更高。即，在低電壓動(dòng)作時(shí)也能確保寬的輸出電壓范圍(足夠的 動(dòng)態(tài)范圍)。
另外，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)大率不受控制定時(shí)、像素?cái)?shù)、垂直 信號(hào)線的負(fù)載電容的影響的固體成像裝置。 (實(shí)施方式2)
接著，說(shuō)明實(shí)施方式2的固體成像裝置。本實(shí)施方式的固體成像 裝置的構(gòu)成與實(shí)施方式1的固體成像裝置相同(參照?qǐng)D1)。另外，
17在實(shí)施方式1中說(shuō)明了通過(guò)控制垂直信號(hào)線的電壓來(lái)升高FD的電壓 的固體成像裝置，在本實(shí)施方式的固體成像裝置中也是同樣地，通過(guò) 控制垂直信號(hào)線的電壓來(lái)升高FD的電壓。即，本實(shí)施方式的固體成 像裝置的像素信號(hào)讀出電路內(nèi)的用來(lái)控制垂直信號(hào)線的電壓的負(fù)載電 路和負(fù)載電路控制部，與實(shí)施方式1的固體成像裝置所具有的像素信 號(hào)讀出電路(參照?qǐng)D9)不同。在本實(shí)施方式中以與實(shí)施方式1不同 的部分為中心進(jìn)行說(shuō)明。
圖11是示出實(shí)施方式2的固體成像裝置具有的像素信號(hào)讀出電 路的構(gòu)成例的圖。該像素信號(hào)讀出電路把實(shí)施方式1中示出的像素信 號(hào)讀出電路內(nèi)的負(fù)載電路20a和負(fù)載電路控制部30a分別置換成負(fù)載 電路20b和負(fù)栽電路控制部30b。如圖所示，負(fù)載電路20b具有如 果施加預(yù)定的偏置電壓則成為導(dǎo)通的負(fù)載晶體管21和23;與它們中 的某一個(gè)一對(duì)一地串聯(lián)連接、且源端子與基板(基準(zhǔn)電位點(diǎn))連接的、 對(duì)電流的通斷進(jìn)行控制的開關(guān)晶體管22和24。另外，構(gòu)成為，向負(fù) 載晶體管21和23的柵端子施加相同的電壓(偏置電壓)，同時(shí)進(jìn)行 通斷控制。另一方面，構(gòu)成為，向開關(guān)晶體管22和24的柵端子施加 分別不同的電壓作為開關(guān)信號(hào)，可以單獨(dú)地進(jìn)行通斷控制。負(fù)載電路 控制部30b控制負(fù)載電路20b所具有的負(fù)載晶體管21和23、開關(guān)晶 體管22和24。
圖12是示出實(shí)施方式2的固體成像裝置中的像素信號(hào)讀出動(dòng)作 的時(shí)序圖的一例的圖。以下，參照?qǐng)D12說(shuō)明本實(shí)施方式的固體成像裝 置中的像素信號(hào)讀出動(dòng)作。
在本實(shí)施方式的固體成像裝置中讀出像素信號(hào)時(shí)，首先，向像素 電源(PXVDD)施加電源電壓，并向負(fù)載電路20b的負(fù)載晶體管21 和23施加偏置電壓。在該狀態(tài)下，如果使重置晶體管14在預(yù)定期間 導(dǎo)通則FD12的電壓上升，最終成為向〗象素電源施加的電源電壓 (Vdd)。另外此時(shí)，負(fù)栽電路20b的開關(guān)晶體管22和24導(dǎo)通。由 此在源跟隨器中流動(dòng)電流，向垂直信號(hào)線(VSIG)輸出從在FD12中 設(shè)定的電壓(Vdd)偏移了一定量而得到的電壓值。在此，由于負(fù)載電路20b使用多個(gè)(兩個(gè))負(fù)載晶體管驅(qū)動(dòng)電流， 所以在源跟隨器中流動(dòng)比是通常的構(gòu)成(與具有單個(gè)負(fù)載晶體管的上 述圖2所示的像素信號(hào)讀出電路的負(fù)載電路同樣的構(gòu)成)時(shí)更大的電 流。因此，如從上述式(2)看出的那樣，垂直信號(hào)線(VSIG)的電 壓是比通常構(gòu)成時(shí)的電壓低的電壓。
然后，把FD12的電壓設(shè)置到Vdd后，使兩個(gè)開關(guān)晶體管中的某 一個(gè)(在圖12所示的例子中是開關(guān)晶體管24)截止。這樣的話，由 于在源跟隨器中流過(guò)的電流減少，所以從上式(2)可知垂直信號(hào)線的 電壓(圖示的VSIG電壓)上升。以該上升后的電壓為重置電壓，在 定時(shí)T1由取樣保持電路41 (參照?qǐng)D1)取樣。
這以后的動(dòng)作與實(shí)施方式l中所示的固體成像裝置相同(參照?qǐng)D 9、圖IO)。即，重置電壓的取樣結(jié)束后，使讀出晶體管13導(dǎo)通，使 光電二極管11中存儲(chǔ)的信號(hào)電荷傳輸?shù)紽D12，隨此向垂直信號(hào)線輸 出的信號(hào)電壓在定時(shí)T2被取樣。然后，信號(hào)電壓的取樣結(jié)束后，使 導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)晶體管(在圖12的例子中是開關(guān)晶體管22)截止， 切斷在源跟隨器上流動(dòng)的電流，進(jìn)而把像素電源(PXVDD)降到低電 平，在該狀態(tài)下使重置晶體管14導(dǎo)通，使放大晶體管15成為截止?fàn)?態(tài)。
這樣，在本實(shí)施方式的固體成像裝置中，負(fù)載電路具有兩個(gè)負(fù)載 晶體管，在重置FD時(shí)，首先，使兩個(gè)負(fù)載晶體管導(dǎo)通，以在源跟隨 器中流過(guò)比通常(以往的負(fù)載晶體管為單個(gè)的情形)大的電流的狀態(tài) 使FD的電壓上升到電源電壓，然后通過(guò)切斷在負(fù)載晶體管中的某一 個(gè)上流過(guò)的電流，把源跟隨器中流過(guò)的電流減少到與通常相同的電流 值而使向垂直信號(hào)線輸出的電壓值上升，提高與該垂直信號(hào)線電容耦 合的FD的電壓(重置電壓)。由此，能夠獲4f與上述實(shí)施方式1同 樣的效果。
(實(shí)施方式3)
接著，說(shuō)明實(shí)施方式3的固體成像裝置。本實(shí)施方式的固體成像 裝置的構(gòu)成與實(shí)施方式1的固體成像裝置相同(參照?qǐng)D1)。另外，本實(shí)施方式的固體成像裝置具有的像素信號(hào)讀出電路也與實(shí)施方式2 同樣地，用來(lái)控制垂直信號(hào)線的電壓的負(fù)載電路和負(fù)載電路控制部， 與實(shí)施方式1的固體成像裝置所具有的信號(hào)線讀出電路(參照?qǐng)D9) 不同。在本實(shí)施方式中以與上述各實(shí)施方式不同的部分為中心進(jìn)行說(shuō) 明。
圖13是示出實(shí)施方式3的固體成像裝置具有的像素信號(hào)讀出電 路的構(gòu)成例的圖。該像素信號(hào)讀出電路把實(shí)施方式1中示出的像素信 號(hào)讀出電路內(nèi)的負(fù)載電路20a和負(fù)載電路控制部30a分別置換成負(fù)載 電路20c和負(fù)載電路控制部30c。如圖所示，負(fù)栽電路20c具有如果 施加預(yù)定的偏置電壓則成為導(dǎo)通的負(fù)載晶體管21和23，構(gòu)成為，向 這些各負(fù)載晶體管的柵端子施加分別不同的電壓(偏置電壓)，可以 單獨(dú)地進(jìn)行通斷控制。這些各負(fù)栽晶體管的源端子與基板(基準(zhǔn)電位 點(diǎn))連接。負(fù)載電路控制部30c控制負(fù)載電路20c所具有的負(fù)載晶體 管21和23。
圖14是示出實(shí)施方式3的固體成像裝置中的像素信號(hào)讀出動(dòng)作 的時(shí)序圖的一例的圖。以下，參照?qǐng)D14"^兌明本實(shí)施方式的固體成4象裝 置中的像素信號(hào)讀出動(dòng)作。
在本實(shí)施方式的固體成像裝置中讀出像素信號(hào)時(shí)，首先，向像素 電源(PXVDD)施加電源電壓，然后向負(fù)載電路20c的負(fù)載晶體管 21和23施加偏置電壓。然后，在該狀態(tài)下，如果使重置晶體管14在 預(yù)定期間導(dǎo)通則FD12的電壓上升，最終成為向像素電源施加的電源 電壓(Vdd)。另外，在源跟隨器中流動(dòng)電流，向垂直信號(hào)線(VSIG) 輸出從在FD12中設(shè)定的電壓(Vdd)偏移了一定量而得到的電壓值。
在此，由于負(fù)載電路20c使用多個(gè)(兩個(gè))負(fù)載晶體管驅(qū)動(dòng)電流， 所以與上述實(shí)施方式2的電路同樣地，在源跟隨器中流動(dòng)比通常的(具 有單個(gè)負(fù)載晶體管的)構(gòu)成時(shí)更大的電流。因此，垂直信號(hào)線(VSIG) 的電壓是比通常構(gòu)成時(shí)的電壓低的電壓。
然后，把FD12的電壓設(shè)置到Vdd后，使兩個(gè)負(fù)載晶體管中的某 一個(gè)(在圖14所示的例子中是負(fù)載晶體管23)截止(柵偏置電壓下降到基準(zhǔn)電位即GND)。這樣的話，由于在源跟隨器中流過(guò)的電流減 少，所以與上述實(shí)施方式2的電路同樣地，垂直信號(hào)線的電壓(VSIG 電壓)上升。在定時(shí)Tl由取樣保持電路41 (參照?qǐng)D1)對(duì)該上升后 的電壓(重置電壓)取樣。
這以后的動(dòng)作與實(shí)施方式1、 2中所示的固體成像裝置相同。即， 重置電壓的取樣結(jié)束后，使讀出晶體管13導(dǎo)通，使光電二極管11中 存儲(chǔ)的信號(hào)電荷傳輸?shù)紽D12,隨此向垂直信號(hào)線輸出的信號(hào)電壓在定 時(shí)T2被取樣。然后，信號(hào)電壓的取樣結(jié)束后，使導(dǎo)通狀態(tài)的負(fù)載晶 體管(在圖14的例子中是負(fù)載晶體管21)截止，切斷在源跟隨器上 流動(dòng)的電流，進(jìn)而把像素電源(PXVDD)降到1氐電平，在該狀態(tài)下使 重置晶體管14導(dǎo)通，使放大晶體管15成為截止?fàn)顟B(tài)。
這樣，在本實(shí)施方式的固體成像裝置中，負(fù)載電路具有兩個(gè)負(fù)載 晶體管，在重置FD時(shí)，首先，使用兩個(gè)負(fù)載晶體管，以在源跟隨器 中流過(guò)比通常(現(xiàn)有的負(fù)載晶體管為單個(gè)的情形)大的電流的狀態(tài)使 FD的電壓上升到電源電壓，然后通過(guò)切斷在負(fù)載晶體管中的某一個(gè)上 流過(guò)的電流，把源跟隨器中流過(guò)的電流減少到與通常相同的電流值， 從而使向垂直信號(hào)線輸出的電壓值上升，提高與該垂直信號(hào)線電容耦 合的FD的電壓(重置電壓)。由此，能夠獲得與上述實(shí)施方式1同 樣的效果。
(實(shí)施方式4)
接著，說(shuō)明實(shí)施方式4的固體成像裝置。本實(shí)施方式的固體成像 裝置的構(gòu)成與實(shí)施方式1的固體成像裝置相同(參照?qǐng)D1)。另外， 本實(shí)施方式的固體成像裝置具有的像素信號(hào)讀出電路，也與實(shí)施方式 2、實(shí)施方式3同樣地，用來(lái)控制垂直信號(hào)線的電壓的負(fù)載電路和負(fù)載 電路控制部與實(shí)施方式1的固體成像裝置所具有的信號(hào)線讀出電路 (參照?qǐng)D9)不同。在本實(shí)施方式中以與上述各實(shí)施方式不同的部分 為中心進(jìn)行說(shuō)明。
圖15是示出實(shí)施方式4的固體成像裝置具有的像素信號(hào)讀出電 路的構(gòu)成例的圖。該像素信號(hào)讀出電路把實(shí)施方式1中示出的像素信
21號(hào)讀出電路內(nèi)的負(fù)載電路20a和負(fù)載電路控制部30a分別置換成負(fù)載 電路20d和負(fù)載電路控制部30d。如圖所示，負(fù)載電路20d具有如果 施加預(yù)定的偏置電壓則成為導(dǎo)通的負(fù)載晶體管21,該負(fù)載晶體管21 的源端子與基板(基準(zhǔn)電位點(diǎn))連接。即，負(fù)栽電路20d是從負(fù)載電 路20a(參照?qǐng)D9)中刪除開關(guān)晶體管22得到的負(fù)載電路。負(fù)栽電路 控制部30d控制負(fù)栽電路20d所具有的負(fù)載晶體管21。圖16是示出實(shí)施方式4的固體成像裝置中的像素信號(hào)讀出動(dòng)作 的時(shí)序圖的一例的圖。以下，參照?qǐng)D16說(shuō)明本實(shí)施方式的固體成像裝 置中的像素信號(hào)讀出動(dòng)作。在本實(shí)施方式的固體成像裝置中讀出像素信號(hào)時(shí)，首先，向像素 電源(PXVDD)施加電源電壓，然后向負(fù)載電路20d的負(fù)載晶體管 21施加偏置電壓。在此施加的偏置電壓是比實(shí)施方式1中說(shuō)明過(guò)的向 圖2的像素信號(hào)讀出電路的負(fù)載晶體管21施加的偏置電壓(參照?qǐng)D2、 圖3)高出預(yù)定量(AVbi)的值。然后，在該狀態(tài)下如果使重置晶體 管14在預(yù)定期間導(dǎo)通，則FD12的電壓上升，最終成為向像素電源施 加的電源電壓(Vdd)。另外，在源跟隨器中流動(dòng)電流，向垂直信號(hào) 線(VSIG)輸出從在FD12中設(shè)定的電壓(Vdd)偏移了一定量而得 到的電壓值。在此，由于向負(fù)載晶體管21施加比通常的偏置電壓(向圖2所 示的像素信號(hào)讀出電路的負(fù)載晶體管21施加的偏置電壓)高的電壓， 所以與圖2所示的像素信號(hào)讀出電路相比，在源跟隨器中流動(dòng)更大的 電流。因此，與上述各實(shí)施方式同樣地，垂直信號(hào)線的電壓(VSIG 電壓)比通常的電壓(圖2所示的像素信號(hào)讀出電路的垂直信號(hào)線的 電壓)低。然后，把FD12的電壓設(shè)置到Vdd后，負(fù)載電路控制部30d把 負(fù)載晶體管21上施加的偏置電壓降低預(yù)定量(AVbi)。這樣的話， 由于在源跟隨器中流過(guò)的電流減少，所以垂直信號(hào)線的電壓(圖示的 VSIG電壓)上升。在定時(shí)T1由取樣保持電路(相當(dāng)于圖l所示的取 樣保持電路41)對(duì)該上升后的電壓(重置電壓)取樣。這以后的動(dòng)作與實(shí)施方式1-3中所示的固體成像裝置相同。即， 重置電壓的取樣結(jié)束后，使讀出晶體管13導(dǎo)通，使光電二極管11中 存儲(chǔ)的信號(hào)電荷傳輸?shù)紽D12,隨此向垂直信號(hào)線輸出的信號(hào)電壓在定 時(shí)T2被取樣。然后，信號(hào)電壓的取樣結(jié)束后，使負(fù)載晶體管21截止 (偏置電壓下降到基準(zhǔn)電位即GND)，切斷在源跟隨器上流動(dòng)的電流， 進(jìn)而把像素電源(PXVDD)降到低電平，在該狀態(tài)下使重置晶體管 14導(dǎo)通，使放大晶體管15成為截止?fàn)顟B(tài)。這樣，在本實(shí)施方式的固體成像裝置中，在重置FD時(shí)，首先， 使向負(fù)載晶體管施加的電壓比通常高，以在源跟隨器中流過(guò)比通常(以 往)大的電流的狀態(tài)使FD的電壓上升到電源電壓，然后通過(guò)使向負(fù) 載晶體管施加的電壓復(fù)原到通常的值，把源跟隨器中流過(guò)的電流減少 到與通常相同的電流值從而使向垂直信號(hào)線輸出的電壓值上升，使FD 的電壓(重置電壓)比電源電壓高。由此，能夠獲得與上述實(shí)施方式 1同樣的效果。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠很容易地導(dǎo)出進(jìn)一步的效果和變形例。所以 本發(fā)明在更廣的意義上并不限于以上示出和描述的特定細(xì)節(jié)和代表性 實(shí)施方式。因此，在不脫離由后附權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明 的總發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的前提下，可以進(jìn)行種種變更。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)處理裝置，通過(guò)雙重相關(guān)取樣處理生成與像素單元內(nèi)的光電二極管中存儲(chǔ)的電荷對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，其特征在于包括用來(lái)把上述存儲(chǔ)的電荷變換成電壓信號(hào)的浮置擴(kuò)散即FD；以及柵端子與上述FD連接且源端子與輸出信號(hào)線連接的放大晶體管，在雙重相關(guān)取樣處理中，在重置上述FD時(shí)，通過(guò)在預(yù)定期間向上述FD施加電源電壓，把上述輸出信號(hào)線的電壓設(shè)定成第一電壓，然后把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成比上述第一電壓高的第二電壓。
2. 如權(quán)利要求l所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于 在把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成比上述第一電壓高的第二電壓之后，進(jìn)而把上述光電二極管中存儲(chǔ)的信號(hào)電荷傳送到上述 FD，把表示傳送結(jié)束后的上述輸出信號(hào)線的電壓與上述第二電壓的差 量的信號(hào)作為像素信號(hào)輸出。
3. 如權(quán)利要求l所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于 作為用來(lái)控制對(duì)上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓的構(gòu)成，包括以偏置電壓作為對(duì)柵端子的輸入、且漏端子與上述輸出信號(hào)線連接的負(fù)載 晶體管；以及與上述負(fù)載晶體管串聯(lián)連接、且源端子與基準(zhǔn)電位點(diǎn)連 接的開關(guān)晶體管，在上述FD的重置處理中，通過(guò)在使上述開關(guān)晶體管導(dǎo)通的狀態(tài) 下把上述偏置電壓設(shè)定成第一偏置電壓，使上迷負(fù)載晶體管導(dǎo)通，從 而把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成上述第一電壓；然后，通過(guò)在 使上述開關(guān)晶體管導(dǎo)通的狀態(tài)下把上述偏置電壓設(shè)定成比上述第一偏 置電壓低且能維持上述負(fù)載晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)的第二偏置電壓，從而 把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成上述笫二電壓。
4. 如權(quán)利要求l所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于 作為用來(lái)控制對(duì)上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓的構(gòu)成，包括以偏置電壓作為對(duì)柵端子的輸入、且漏端子與上述輸出信號(hào)線連接的兩個(gè)負(fù)載晶體管；以及與上述負(fù)載晶體管中的某一個(gè)一對(duì)一串聯(lián)連接、以 開關(guān)信號(hào)作為對(duì)柵端子的輸入、且源端子與基準(zhǔn)電位點(diǎn)連接的兩個(gè)開 關(guān)晶體管，在上述FD的重置處理中，通過(guò)在使上述各負(fù)載晶體管和上述各 開關(guān)晶體管導(dǎo)通而把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成上述第一電 壓；然后，通過(guò)使上述開關(guān)晶體管中的某一個(gè)截止而把上述輸出信號(hào) 線的設(shè)定電壓設(shè)定成上述第二電壓。
5. 如權(quán)利要求l所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于 作為用來(lái)控制對(duì)上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓的構(gòu)成，包括以偏置電壓作為對(duì)柵端子的輸入、漏端子與上述輸出信號(hào)線連接、且源端 子與基準(zhǔn)電位點(diǎn)連接的兩個(gè)負(fù)載晶體管，在上述FD的重置處理中，通過(guò)在使上述各負(fù)載晶體管導(dǎo)通而把 上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成上述第一電壓；然后，通過(guò)使上述負(fù)載晶體管中的某一個(gè)截止而把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成上 述第二電壓。
6. 如權(quán)利要求l所述的信號(hào)處理裝置，其特征在于 作為用來(lái)控制對(duì)上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓的構(gòu)成，包括以偏置電壓作為對(duì)柵端子的輸入、漏端子與上述輸出信號(hào)線連接、且源端 子與基準(zhǔn)電位點(diǎn)連接的負(fù)載晶體管，在上述FD的重置處理中，通過(guò)把上述偏置電壓i殳定成第一偏置 電壓，使上述負(fù)載晶體管導(dǎo)通而把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成 上述第一電壓；然后，通過(guò)把上述偏置電壓設(shè)定成比上述第一偏置電 壓低且能維持上述負(fù)載晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)的第二偏置電壓，而把上述 輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成上述第二電壓。
7. —種固體成像裝置，包括如權(quán)利要求l所迷的信號(hào)處理裝置， 其特征在于還包括像素區(qū)和行選擇電路，上述像素區(qū)具有陣列狀地配置的多個(gè)上述像素單元，上述各像素單元除了上述光電二極管、上述FD和上述放大晶體管之外，還包括用來(lái)把上述光電二極管中存儲(chǔ)的電荷讀出到上述FD的讀出晶體管、以及用來(lái)重置上述FD的電壓的重置晶體管，上述行選擇電路控制多個(gè)上述像素單元的上述重置晶體管和上 述讀出晶體管。
8. 如權(quán)利要求7所述的固體成像裝置，其特征在于 作為用來(lái)控制對(duì)上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓的構(gòu)成，包括以偏置電壓作為對(duì)柵端子的輸入、且漏端子與上述輸出信號(hào)線連接的負(fù)載 晶體管；以及與上述負(fù)載晶體管串聯(lián)連接、且源端子與基準(zhǔn)電位點(diǎn)連 接的開關(guān)晶體管，在上述FD的重置處理中，通過(guò)在使上述開關(guān)晶體管導(dǎo)通的狀態(tài) 下把上述偏置電壓設(shè)定成第一偏置電壓，使上述負(fù)載晶體管導(dǎo)通，而 把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成上述第一電壓；然后，通過(guò)在使 上述開關(guān)晶體管導(dǎo)通的狀態(tài)下把上述偏置電壓設(shè)定成比上述第一偏置 電壓低且能維持上述負(fù)載晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)的第二偏置電壓，而把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成上述第二電壓。
9. 如權(quán)利要求7所述的固體成像裝置，其特征在于 作為用來(lái)控制對(duì)上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓的構(gòu)成，包括以偏置電壓作為對(duì)柵端子的輸入、且漏端子與上述輸出信號(hào)線連接的兩個(gè) 負(fù)載晶體管；以及與上述負(fù)載晶體管中的某一個(gè)一對(duì)一串聯(lián)連接、以 開關(guān)信號(hào)作為對(duì)柵端子的輸入、且源端子與基準(zhǔn)電位點(diǎn)連接的兩個(gè)開 關(guān)晶體管，在上述FD的重置處理中，通過(guò)使上述各負(fù)載晶體管和上述各開 關(guān)晶體管導(dǎo)通而把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成上述第一電壓； 然后，通過(guò)使上述開關(guān)晶體管中的某一個(gè)截止而把上述輸出信號(hào)線的 設(shè)定電壓設(shè)定成上述第二電壓。
10. 如權(quán)利要求7所述的固體成像裝置，其特征在于 作為用來(lái)控制對(duì)上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓的構(gòu)成，包括以偏置電壓作為對(duì)柵端子的輸入、漏端子與上述輸出信號(hào)線連接、且源端子與基準(zhǔn)電位點(diǎn)連接的兩個(gè)負(fù)載晶體管，在上述FD的重置處理中，通過(guò)使上述各負(fù)載晶體管導(dǎo)通而把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成上述第一電壓；然后，通過(guò)使上述負(fù)載晶體管中的某一個(gè)截止而把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成上述第二電壓。
11. 如權(quán)利要求7所述的固體成像裝置，其特征在于 作為用來(lái)控制對(duì)上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓的構(gòu)成，包括以偏置電壓作為對(duì)柵端子的輸入、漏端子與上述輸出信號(hào)線連接、且源端 子與基準(zhǔn)電位點(diǎn)連接的負(fù)載晶體管，在上述FD的重置處理中，通過(guò)把上述偏置電壓設(shè)定成第一偏置 電壓，使上述負(fù)載晶體管導(dǎo)通，而把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定 成上述第一電壓；然后，通過(guò)把上述偏置電壓設(shè)定成比上述第一偏置 電壓低且能維持上述負(fù)載晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)的第二偏置電壓，而把上述輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成上述第二電壓。
12. —種像素信號(hào)生成方法，是生成與像素單元內(nèi)的光電二極管 中存儲(chǔ)的電荷對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)時(shí)的像素信號(hào)生成方法，其特征在于包 括第一電壓設(shè)定步驟，通過(guò)在預(yù)定期間向用來(lái)把上述存儲(chǔ)的電荷變 換成電壓信號(hào)的浮置擴(kuò)散即FD施加電源電壓，把柵端子與該FD連 接的晶體管的源端子的電壓設(shè)定成第一電壓；第二電壓設(shè)定步驟，對(duì)上述晶體管的源端子施加比上述第一電壓 高的第二電壓；信號(hào)電荷傳送步驟，把上述光電二極管中存儲(chǔ)的信號(hào)電荷傳送到 上述FD;以及信號(hào)生成步驟，生成表示上述第二電壓與執(zhí)行上述信號(hào)電荷傳送 步驟后的上述晶體管的源端子的電壓的差量的像素信號(hào)。
13. 如權(quán)利要求12所述的像素信號(hào)生成方法，其特征在于 在上述第二電壓設(shè)定步驟中，改變與上述源端子連接的負(fù)載電路的狀態(tài)， 向該源端子施加的電壓i殳定成上述第二電壓。
14. 如權(quán)利要求13所述的像素信號(hào)生成方法，其特征在于 在上述負(fù)栽電路包括以偏置電壓作為對(duì)柵端子的輸入、且漏端子與上述輸出信號(hào)線連接的負(fù)載晶體管；以及與上述負(fù)載晶體管串聯(lián) 連接、且源端子與基準(zhǔn)電位點(diǎn)連接的開關(guān)晶體管時(shí)，在上述第一電壓設(shè)定步驟中，把上述開關(guān)晶體管設(shè)定成導(dǎo)通，進(jìn) 而把向上述柵端子施加的偏置電壓設(shè)定成能使上述負(fù)載晶體管導(dǎo)通的 第一偏置電壓；在上述第二電壓設(shè)定步驟中，在將上述開關(guān)晶體管設(shè)定為導(dǎo)通的 狀態(tài)下把向上述柵端子施加的偏置電壓i殳定成比上述第一偏置電壓低 且能維持上迷負(fù)載晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)的第二偏置電壓。
15. 如權(quán)利要求13所述的像素信號(hào)生成方法，其特征在于 在上述負(fù)栽電路包括以偏置電壓作為對(duì)柵端子的輸入、且漏端子與上述輸出信號(hào)線連接的兩個(gè)負(fù)載晶體管；以及與上述負(fù)載晶體管 中的某一個(gè)一對(duì)一串聯(lián)連接、以開關(guān)信號(hào)作為對(duì)柵端子的輸入、且源 端子與基準(zhǔn)電位點(diǎn)連接的兩個(gè)開關(guān)晶體管時(shí)，在上述第一電壓設(shè)定步驟中，把上述各負(fù)栽晶體管和上述各開關(guān) 晶體管設(shè)定成導(dǎo)通；在上述第二電壓設(shè)定步驟中，把上述開關(guān)晶體管中的某一個(gè)設(shè)定成截止o
16. 如權(quán)利要求13所述的像素信號(hào)生成方法，其特征在于 在上述負(fù)栽電路包括以偏置電壓作為對(duì)柵端子的輸入、漏端子與上述輸出信號(hào)線連接、且源端子與基準(zhǔn)電位點(diǎn)連接的兩個(gè)負(fù)載晶體 管時(shí)，在上述第一電壓設(shè)定步驟中，把上述各負(fù)載晶體管設(shè)定成導(dǎo)通； 在上述第二電壓設(shè)定步驟中，把上述負(fù)載晶體管中的某一個(gè)設(shè)定 成截止《
17. 如權(quán)利要求13所述的像素信號(hào)生成方法，其特征在于 在上述負(fù)載電路包括以偏置電壓作為對(duì)柵端子的輸入、漏端子與上述輸出信號(hào)線連接、且源端子與基準(zhǔn)電位點(diǎn)連接的負(fù)載晶體管時(shí)，在上述第一電壓設(shè)定步驟中，把向上述柵端子施加的偏置電壓設(shè)定成能使上述負(fù)載晶體管導(dǎo)通的第一偏置電壓；在上述第二電壓設(shè)定步驟中，把向上述柵端子施加的偏置電壓設(shè) 定成比上述第一偏置電壓低且能維持上述負(fù)載晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)的第 二偏置電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種信號(hào)處理裝置、固體成像裝置和像素信號(hào)生成方法，該信號(hào)處理裝置包括用來(lái)把存儲(chǔ)的電荷變換成電壓信號(hào)的浮置擴(kuò)散即FD；以及柵端子與FD連接且源端子與輸出信號(hào)線連接的晶體管，在重置FD時(shí)，通過(guò)在預(yù)定期間向FD施加電源電壓，把輸出信號(hào)線的電壓設(shè)定成第一電壓，然后把輸出信號(hào)線的設(shè)定電壓設(shè)定成比第一電壓高的第二電壓，把該定時(shí)的FD的電壓作為重置電壓。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101662572SQ20091016445
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者松浦知宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝