固態(tài)圖像傳感器和驅(qū)動方法
【專利摘要】提供了固態(tài)圖像傳感器及其驅(qū)動方法。該固態(tài)圖像傳感器包括：像素電路，包括多個像素并且對被攝體成像；外圍電路，提供在像素電路的附近并且執(zhí)行與成像相關(guān)的操作；以及連接單元，在初始化像素時將用于初始化像素而施加了預(yù)定電壓的像素中的單元電連接到具有預(yù)定電壓的外圍電路。
【專利說明】固態(tài)圖像傳感器和驅(qū)動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)涉及固態(tài)圖像傳感器和驅(qū)動方法，并且具體地說，本技術(shù)涉及能夠抑制圖像傳感器的面積增大并且能夠減小像素阻抗的固態(tài)圖像傳感器和驅(qū)動方法。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，通過對來自被攝體的入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換進行成像的圖像傳感器導(dǎo)致在用于初始化像素的驅(qū)動時，例如在復(fù)位構(gòu)成圖像傳感器的像素時的電源下降(電壓降)。已知的是圖像傳感器的像素數(shù)越多，這種電源的下降就越大。
[0003]因此，為了緩解這種電源下降，有一種典型措施:通過使得用于對像素供電的電源布線和/或者像素本身的電源布線增厚來降低阻抗。
[0004]此外，還有一種圖像傳感器，在這種圖像傳感器中，沿著信號處理部分與公共信號線交叉地提高作為像素的外圍電路的電源布線的兩條電源線，并且這些電源線與交叉點相連，這改善了信號讀出速度(例如，請參見第2008-054246號日本未決專利)。
[0005]此外，還提出了一種圖像傳感器，在這種圖像傳感器中，提高了能夠供給多個預(yù)定電位的電源部分，并且從這些電源部分供給的電位可以選擇性地切換以分布電路負(fù)荷(例如，請參見第2007-067682號日本未決專利)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]然而，在上述技術(shù)中，為了降低像素的阻抗而使電源布線增厚增大了圖像傳感器的布線面積，即，圖像傳感器的面積，從而導(dǎo)致成本升高。
[0007]此外，提高兩條電源線并且這兩條電源線均連接到交叉線的布線方式還意味著為了降低電源的阻抗要使圍繞目標(biāo)電路的布線增厚，這樣導(dǎo)致布線面積增大。此外，提高了用于選擇性地切換供電電位的多個電源部分的圖像傳感器使得圖像傳感器的面積增大了對應(yīng)于這些電源部分的面積。
[0008]希望提供一種能夠抑制其面積增大并且能夠降低像素的阻抗的圖像傳感器。
[0009]根據(jù)本技術(shù)實施例，提供了固態(tài)圖像傳感器，包括:像素電路，該像素電路包括多個像素并且用于對被攝體成像；外圍電路，該外圍電路提高在像素電路的附近并且執(zhí)行與成像相關(guān)的操作；以及連接單元，該連接單元用于在初始化像素時將為了初始化像素施加了預(yù)定電壓的像素中的單元電連接到具有預(yù)定電壓的外圍電路。
[0010]在外圍電路在執(zhí)行與成像相關(guān)的操作時，連接單元可以使單元與外圍電路電分離，該與成像相關(guān)的操作不同于初始化像素。
[0011]該預(yù)定電壓可以是正電壓。
[0012]該外圍電路可以連接到以預(yù)定電壓供電的電源。并且，通過在初始化像素時將單元連接到外圍電路，連接單元可以將單元臨時連接到電源。
[0013]該固態(tài)圖像傳感器還可以包括電源控制器，該電源控制器用于在初始化像素時將預(yù)定電壓的功率送到外圍電路，而當(dāng)外圍電路執(zhí)行與成像相關(guān)的操作時將不同于預(yù)定電壓的電壓的功率送到外圍電路，該與成像相關(guān)的操作不同于初始化像素。
[0014]該預(yù)定電壓可以是負(fù)電壓或者零。
[0015]根據(jù)本技術(shù)實施例，提供了一種用于固態(tài)圖像傳感器的驅(qū)動方法，該固態(tài)圖像傳感器包括:像素電路，該像素電路具有多個像素并且對被攝體成像；外圍電路，該外圍電路提高在像素電路的附近并且執(zhí)行與成像相關(guān)的操作；以及連接單元，該連接單元用于將像素中的單元電連接到外圍電路，該方法包括:在初始化像素時，由連接單元將為了初始化像素施加了預(yù)定電壓的像素中的單元電連接到具有預(yù)定電壓的外圍電路。
[0016]根據(jù)本技術(shù)的一個實施例，提供了一種固態(tài)圖像傳感器，該固態(tài)圖像傳感器包括:像素電路，該像素電路具有多個像素并且對被攝體成像；外圍電路，該外圍電路提高在像素電路的附近并且執(zhí)行與成像相關(guān)的操作；以及連接單元，該連接單元用于將像素中的單元電連接到外圍電路，在初始化像素時，該連接單元將為了初始化像素施加了預(yù)定電壓的像素中的單元電連接到具有預(yù)定電壓的外圍電路。
[0017]根據(jù)本技術(shù)的一個實施例，能夠抑制圖像傳感器的面積的增大并且能夠降低像素的阻抗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是用于解釋電源下降的示意圖；
[0019]圖2是示出固態(tài)圖像傳感器的典型配置的示意圖；
[0020]圖3是用于解釋減小電源下降的示意圖；
[0021]圖4是示出固態(tài)圖像傳感器的典型配置的示意圖；
[0022]圖5是用于解釋減小電源下降的示意圖；以及
[0023]圖6是示出圖像捕獲設(shè)備的典型配置的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將參考附圖詳細描述本公開的優(yōu)選實施例。請注意，在該說明和附圖中，利用相同的附圖標(biāo)記表示功能和結(jié)構(gòu)基本相同的結(jié)構(gòu)單元，并且省略重復(fù)解釋這些結(jié)構(gòu)單元。
[0025]<第一實施例>
[0026][本技術(shù)的概況]
[0027]首先，描述本技術(shù)的概況。
[0028]圖像傳感器(固態(tài)圖像傳感器)中的大量像素和/或者以其中所有像素的曝光時段都互相相同的快門方法的驅(qū)動增大了同時復(fù)位的像素的數(shù)量，這樣使得像素的復(fù)位導(dǎo)致的像素電源的下降增大。
[0029]例如，如圖1中的曲線Cll所示，在同時復(fù)位少量像素的情況下，盡管因為像素的復(fù)位導(dǎo)致發(fā)生像素電源下降(像素電源的瞬間減小)，但是電壓降很小。此外，在圖1中，水平方向?qū)?yīng)于時間，而垂直方向?qū)?yīng)于像素電源的電壓。此外，在該圖中的水平方向上的箭頭RTll的位置表示像素復(fù)位時的時間點。
[0030]曲線Cll所示的像素電源的電壓在復(fù)位像素時稍許降低，并且此后，立即恢復(fù)。在此，像素電源的電壓是對復(fù)位晶體管施加的電壓，例如，以將每個像素的浮動擴散區(qū)的電位設(shè)定為復(fù)位電壓的電平，即，連接到復(fù)位晶體管的電源的電壓。[0031]相反，在大量像素同時復(fù)位的情況下，如曲線C12所示，在復(fù)位像素時，像素電源的電壓顯著降低，并且到電壓恢復(fù)需要時間。
[0032]如上所述，當(dāng)使像素中的布線和/或者到像素的布線增厚來降低像素(像素電源)的阻抗時，可以緩解在為了初始化像素的驅(qū)動時例如在復(fù)位像素時像素電源的這種下降。然而，這樣增大了圖像傳感器中的布線面積(傳感器面積)，并因此增大了成本。
[0033]因此，在本技術(shù)中，連接單元連接外圍電路，該外圍電路提供于像素附近并且在像素的初始化時，例如，在逐像素復(fù)位時不工作，而在初始化像素時導(dǎo)通以對像素臨時供電。即，在初始化像素時，還從外圍電路對由像素電源對其施加了電源電壓的復(fù)位晶體管的端子(漏極)施加相同的電壓。
[0034]在此，外圍電路的例子包括:負(fù)載MOS電路，其在選擇像素時是負(fù)載電流源；ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，該ADC以列并聯(lián)方式布置并且將從像素讀出的電信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；以及驅(qū)動器，該驅(qū)動器控制像素的驅(qū)動。即，外圍電路可以是靠近像素提供的任何電路并且執(zhí)行關(guān)于成像的操作。
[0035]通常，圖像傳感器基本上沒有面對像素的、在像素被初始化(復(fù)位)的時段動態(tài)工作的外圍電路。即，不執(zhí)行例如將對像素等施加的脈沖信號(電壓信號)導(dǎo)通或者斷開的操作。因此，在像素的初始化時段期間，外圍電路與像素的連接不在其上施加有害影響，諸如噪聲從外圍電路傳播到像素。
[0036]此外，在本技術(shù)中，在像素的初始化操作的結(jié)束時，連接單元斷開，并且像素中的復(fù)位晶體管和外圍電路互相電分離，以防止外圍電路產(chǎn)生的噪聲傳播到像素。
[0037]因此，在本技術(shù)中，除了過去的圖像傳感器的布線，僅提供用于將外圍電路連接到像素的連接單元可以降低像素的阻抗，而不增加像素內(nèi)的布線和/或者從像素的附近到像素的布線。并且，因此，抑制圖像傳感器的面積增大可以降低制造圖像傳感器的成本。
[0038][固態(tài)圖像傳感器的典型配置]
[0039]接著，將描述應(yīng)用了本技術(shù)的固態(tài)圖像傳感器的特定實施例。
[0040]圖2是示出應(yīng)用了本技術(shù)的固態(tài)圖像傳感器的一個實施例的典型配置的示意圖。
[0041]固態(tài)圖像傳感器11例如由CMOS (互補金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器等配置。
[0042]固態(tài)圖像傳感器11包括:像素電路21、驅(qū)動器22、連接單元23、列信號處理部分24以及連接單元25。
[0043]像素電路21包括以圖中的水平方向和垂直方向排列的多個像素，每個像素都對來自被攝體的光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生電信號。像素電路21輸出從每個像素獲得的電信號。
[0044]構(gòu)成像素電路21的每個像素例如都包括:光電變換器，諸如從被攝體接收光的光電二極管；浮動擴散區(qū)，該浮動擴散區(qū)累積光電變換器獲得的光電荷；轉(zhuǎn)移晶體管，該轉(zhuǎn)移晶體管將電荷從光電變換器轉(zhuǎn)移到浮動擴散區(qū)；等等。
[0045]此外，每個像素還包括:放大晶體管，該放大晶體管將浮動擴散區(qū)內(nèi)的電位變化轉(zhuǎn)換為電信號；選擇晶體管，該選擇晶體管將放大晶體管讀出的電信號輸出到與在垂直方向排列的像素相連的垂直信號線；等等。
[0046]另外，每個像素還包括復(fù)位晶體管，在初始化像素時，例如在復(fù)位像素時，通過將累積電荷從浮動擴散區(qū)向外部放電或者通過將電荷從外部注入浮動擴散區(qū)，而將浮動擴散區(qū)的電位設(shè)置到復(fù)位電壓的電平。像素電源連接到復(fù)位晶體管的漏極，以使浮動擴散區(qū)放電或者將電荷注入浮動擴散區(qū)。
[0047]如上所述，像素電路21中的每個像素都包括:光電變換器、浮動擴散區(qū)、轉(zhuǎn)移晶體管、放大晶體管、選擇晶體管以及復(fù)位晶體管，然而，像素可以具有任何其他配置。即，像素僅必須至少具有:用于執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的配置、用于讀出光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷作為電信號的配置以及用于初始化像素的配置。
[0048]驅(qū)動器22通過該圖中未示出的信號線連接到構(gòu)成像素電路21的每個像素的單元，并且利用該圖中未示出的電源的功率對每個像素的驅(qū)動進行控制。
[0049]例如，驅(qū)動器22對構(gòu)成像素的轉(zhuǎn)移晶體管、選擇晶體管以及復(fù)位晶體管的各個柵極施加電壓，并因此對將電荷轉(zhuǎn)移到浮動擴散區(qū)、對選擇從其讀出像素信號的像素、以及對初始化像素(浮動擴散區(qū))進行控制。
[0050]此外，驅(qū)動器22通過多個連接單元23連接到像素電路21的各個像素。每個連接單元23都由開關(guān)構(gòu)成，該開關(guān)將像素電路21的像素連接到該圖中未示出的連接到驅(qū)動器22的電源，并且通過根據(jù)施加電壓來導(dǎo)通/斷開而對像素施加電源電壓。例如，像素電路21側(cè)的連接單元23的端子連接到構(gòu)成像素電源連接到的像素的復(fù)位晶體管的端子，具體地說，連接到復(fù)位晶體管的漏極。此外，像素電路21側(cè)上的連接單元23的端子還連接到放大晶體管的漏極。
[0051]列信號處理部分24連接到對于像素電路21提供的垂直信號線，并且利用該圖中未示出的電源的功率，將偏置電流送到每條垂直信號線。即，列信號處理部分24包括負(fù)載MOS電路，作為每個像素的負(fù)載電流源。
[0052]此外，列信號處理部分24根據(jù)從像素電路21中的垂直信號線讀出的電信號執(zhí)行相關(guān)二重采樣、自動增益控制處理、A/D轉(zhuǎn)換處理等等，以產(chǎn)生每個像素的像素信號。由這樣獲得的各個像素的像素信號構(gòu)成的信號將作為對被攝體成像獲得的圖像的圖像信號。
[0053]此外，列信號處理部分24通過多個連接單元25連接到像素電路21的各個像素。每個連接單元25由開關(guān)構(gòu)成，該開關(guān)將像素電路21的像素連接到該圖中未示出的連接到列信號處理部分24的電源，并且通過根據(jù)施加的電壓來導(dǎo)通/斷開而對像素施加電源電壓。
[0054]例如，像素電路21側(cè)上的連接單元25的端子連接到構(gòu)成像素電源連接到的像素的復(fù)位晶體管的端子，即，連接到復(fù)位晶體管的漏極。此外，像素電路21側(cè)上的連接單元25的端子還連接到放大晶體管的漏極。
[0055][固態(tài)圖像傳感器的操作的解釋]
[0056]接著將描述固態(tài)圖像傳感器11的操作。
[0057]在開始由固態(tài)圖像傳感器11成像時，首先，對于像素電路21中的幾個像素，驅(qū)動器22將選擇脈沖(電壓)送到構(gòu)成像素的選擇晶體管的柵極，并且該像素被設(shè)置為正被選擇的狀態(tài)，即，設(shè)置為電信號將從像素輸出到垂直信號線的狀態(tài)。
[0058]在該階段，像素電路21的垂直信號線被設(shè)置為從列信號處理部分24供給的偏置電流的狀態(tài)。此外，在這種狀態(tài)下，連接單元23和連接單元25的開關(guān)斷開，并因此，驅(qū)動器
22和列信號處理部分24不電連接到像素電路21的像素中的復(fù)位晶體管的漏極。
[0059]隨后，以復(fù)位脈沖執(zhí)行所選像素的初始化(復(fù)位)。即，驅(qū)動器22對構(gòu)成像素電路21的所選像素的復(fù)位晶體管的柵極施加復(fù)位脈沖(電壓)，并接通柵極。[0060]然后，浮動擴散區(qū)通過復(fù)位晶體管電連接到像素電源，并且浮動擴散區(qū)(B卩，像素)經(jīng)歷初始化。此外，在初始化像素時，像素電路21中的所選像素中的轉(zhuǎn)移晶體管斷開，并且不允許電荷從光電變換器轉(zhuǎn)移到浮動擴散區(qū)。
[0061]此外，當(dāng)復(fù)位晶體管的柵極接通時，電壓施加到連接單元23和連接單元25，以將開關(guān)導(dǎo)通。因此，位于像素電源連接到的復(fù)位晶體管一側(cè)上的端子(漏極)通過連接單元23和連接單元25電連接到驅(qū)動器22和列信號處理部分24。即，因為像素電源而施加了預(yù)定電壓的復(fù)位晶體管的端子電連接到被施加了相同電壓的外圍電路(諸如驅(qū)動器22和列信號處理部分24)。
[0062]換句話說，像素電源側(cè)上的復(fù)位晶體管的端子電連接到被連接到驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源。在此，連接到復(fù)位晶體管的像素電源和連接到驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源是相同正電壓的電源。
[0063]如上所述，像素通過連接單元23和/或者連接單元25臨時連接到電源，因此，可以降低像素(像素電源)的阻抗，因此可以降低因為初始化像素導(dǎo)致的電源下降。
[0064]此外，在像素的初始化(復(fù)位)時段期間，例如，復(fù)位脈沖(電壓)從驅(qū)動器22送到像素中的復(fù)位晶體管的柵極，并且/或者列信號處理部分24將偏置電流送到垂直信號線。然而，在像素的復(fù)位時段期間，驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24對像素中的單元供給的電壓(脈沖)是固定的，并且不執(zhí)行諸如接通/斷開柵極的動態(tài)操作。因此，在像素的復(fù)位時段期間，可以認(rèn)為，諸如驅(qū)動器22和列信號處理部分24之類的外圍電路不工作。
[0065]在復(fù)位像素時，驅(qū)動器22斷開構(gòu)成所選像素的復(fù)位晶體管的柵極，從而不初始化浮動擴散區(qū)。
[0066]在該階段，連接單元23和連接單元25的開關(guān)斷開，并因此，像素電源側(cè)上的復(fù)位晶體管的端子與驅(qū)動器22和列信號處理部分24電分離。即，像素電源側(cè)上的復(fù)位晶體管的端子與連接到驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源電分離。
[0067]如上所述，在像素的初始化之后，因為在固態(tài)圖像傳感器11中的像素的初始化之后執(zhí)行像素信號的讀出操作，所以像素電源側(cè)上的復(fù)位晶體管的端子與驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24分離。
[0068]在讀出操作中，像素電路21、位于其附近的驅(qū)動器22和列信號處理部分24等動態(tài)操作。因此，如果連接單元23和連接單元25的開關(guān)保持導(dǎo)通，則噪聲通過驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源傳播到像素。
[0069]因此，在固態(tài)圖像傳感器11中，在該像素的附近不操作的像素的初始化時段期間，連接單元23和連接單元25的開關(guān)導(dǎo)通，以允許驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24降低像素的阻抗。然后，當(dāng)像素的附近操作時，連接單元23和連接單元25的開關(guān)斷開，以抑制噪聲傳播到像素。
[0070]因此，像素電路21和/或者其附近的電源布線的寬度可以保留得窄，并因此，可以抑制布線面積的增大，即，固態(tài)圖像傳感器11的面積增大，并且可以減小像素(像素電源)的阻抗。此外，抑制布線面積的增大可以降低制造圖像傳感器(固態(tài)圖像傳感器11)的成本。
[0071]在初始化像素之后，從像素讀出像素信號。此外，在像素的初始化的結(jié)束時，選擇晶體管的柵極接通，而轉(zhuǎn)移晶體管和復(fù)位晶體管的柵極斷開。此外，連接單元23和連接單元25的開關(guān)斷開。[0072]在這種狀態(tài)下，列信號處理部分24讀出垂直信號線上的電壓，作為復(fù)位電平。
[0073]然后，驅(qū)動器22對構(gòu)成像素電路21中的所選像素的轉(zhuǎn)移晶體管的柵極施加轉(zhuǎn)移脈沖(電壓)，允許當(dāng)前時間之前的時段內(nèi)累積在光電變換器中的電荷轉(zhuǎn)移到浮動擴散區(qū)。此后，轉(zhuǎn)移晶體管的柵極斷開，這允許轉(zhuǎn)移脈沖不施加到轉(zhuǎn)移晶體管的柵極。
[0074]由于將電荷轉(zhuǎn)移到浮動擴散區(qū)允許浮動擴散區(qū)的電位發(fā)生變化，所以列信號處理部分24讀出垂直信號線的電壓，作為信號電平。此外，驅(qū)動器22將所選像素的選擇晶體管的柵極斷開，從而將該像素與垂直信號線分離。
[0075]此外，列信號處理部分24輸出讀出的復(fù)位電平與信號電平之差，作為像素信號的值。在該階段，根據(jù)需要執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換處理和/或者自動增益控制處理。此后，在切換所選像素時，固態(tài)圖像傳感器11重復(fù)上述處理要求的次數(shù)，然后，結(jié)束成像處理。
[0076]如上所述，固態(tài)圖像傳感器11執(zhí)行成像，并且輸出由各個像素的像素信號構(gòu)成的圖像信號。
[0077]在固態(tài)圖像傳感器11中，為了降低阻抗而在初始化像素時將驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源連接到所選像素使得可以減小例如初始化像素時導(dǎo)致的電源的下降，如圖3所示。
[0078]此外，在圖3中，水平方向?qū)?yīng)于時間，而垂直方向?qū)?yīng)于電壓。此外，在該圖中水平方向上的箭頭RT21的位置表示像素被初始化(復(fù)位)時的時間點。
[0079]在圖3中，曲線C21表示在在初始化像素時驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24不連接到所選像素的情況下，根據(jù)時間的像素電源的電壓(即，電源側(cè)上的復(fù)位晶體管的端子的電壓)。相對地，C22表示在在初始化像素時驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源連接到所選像素的情況下，根據(jù)時間的像素電源的電壓。
[0080]此外，曲線C23表示根據(jù)時間的、布置在像素電路21的附近的外圍電路(例如驅(qū)動器22和列信號處理部分24)的電壓，而折線C24表示送到連接單元23和連接單元25的電壓信號(脈沖)。
[0081 ] 在此，折線C24表示的電壓信號的電壓在具有向上凸出的曲線的時段期間，是構(gòu)成連接單元23和連接單元25的開關(guān)導(dǎo)通的電壓，而在其他時段期間，是開關(guān)斷開的電壓。在該例子中，構(gòu)成連接單元23和連接單元25的開關(guān)緊接在初始化像素之前導(dǎo)通。
[0082]在圖3的示例中，當(dāng)在初始化像素時，驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源未連接到所選像素時，如曲線C21所示，在初始化像素時，像素電源的電壓顯著降低，并且到電壓恢復(fù)需要時間。
[0083]相反，當(dāng)在初始化像素時，折線C24表示的電壓信號被送到連接單元23和連接單元25并且驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源連接到所選像素時，像素電源的電壓發(fā)生變化，如曲線C22所示。
[0084]即，盡管在初始化像素時，曲線C22表示的像素電源的電壓稍許降低，但是與曲線C21表示的降低量相比，降低量顯著減小，并且電源的下降瞬間恢復(fù)。
[0085]此外，在這種情況下，由于驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源連接到像素，所以諸如驅(qū)動器22和列信號處理部分24的外圍電路的電壓也在初始化像素時稍許降低，并且此后，立即恢復(fù)，如曲線C23所示。
[0086]從曲線C22和曲線C23可以看出，在固態(tài)圖像傳感器11中，盡管在初始化像素時發(fā)生電源的稍許下降，但是電源的下降瞬間恢復(fù)，這允許固態(tài)圖像傳感器11迅速操作。
[0087]此外，曲線C23表示的外圍電路的電壓根據(jù)外圍電路的操作，例如，在初始化像素后，即，在箭頭Dll表示的時點之后，為了從像素等讀出信號而將電壓送到像素內(nèi)的單元的操作，而以微小的幅度上下變化。由于構(gòu)成連接單元23和連接單元25的開關(guān)在箭頭Dll表示的時點之后斷開，所以噪聲不從外圍電路傳播到像素。
[0088]如上所述，在像素的初始化時段內(nèi)，驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源連續(xù)連接到所選像素，而電源僅在初始化時段中的至少部分時段期間必須連接到像素。具體地說，只要在接通復(fù)位晶體管的柵極時，即，在開始復(fù)位像素時，驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源連接到所選像素，則結(jié)束該連接的時間點可以在結(jié)束初始化之前或者之后。
[0089]此外，驅(qū)動器22的電源連接到像素的時段可以與列信號處理部分24的電源連接到該像素的時段相同，也可以不同。
[0090]<第二實施例>
[0091][固態(tài)圖像傳感器的典型配置]
[0092]順便提及，還存在供給外圍電路的電源電壓與像素電源的電壓不同的情況。在這種情況下，在像素和外圍電路未發(fā)生故障的狀況下，通過外圍電路對像素施加的電壓可以與像素電源的電壓匹配，以將外圍電路連接到像素。
[0093]在這種情況下，例如，如圖4所示配置固態(tài)圖像傳感器。此外，在圖4中，利用相同的附圖標(biāo)記表示與圖2中的部分對應(yīng)的部分，并且適當(dāng)省略描述它們。
[0094]圖4所示的固態(tài)圖像傳感器51包括:像素電路21、驅(qū)動器22、連接單元23、列信號處理部分24、連接單元25、電源控制電路61、連接單元62、連接單元63、連接單元64以及連接單元65。即，固態(tài)圖像傳感器51包括圖2中的固態(tài)圖像傳感器11附加提供有電源控制電路61和連接單元62至連接單元65的配置。
[0095]在該示例中，送到構(gòu)成像素電路21的各個像素的復(fù)位晶體管的漏極的像素電源的電壓VDDpix在幅值上與用于由驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24驅(qū)動像素電路21的電源的電壓VDDpwi不同。
[0096]由于電壓VDDpix與VDDpwi不同，所以例如電壓VDDpix的值限定在像素和外圍電路不發(fā)生故障，或者指定像素和/或者外圍電路從而不發(fā)生故障的范圍內(nèi)。
[0097]電源控制電路61是控制從該圖中未示出的電源到驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的供電的電路，并且根據(jù)需要以不同的電壓向驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24供電。
[0098]電源控制電路61和驅(qū)動器22通過由開關(guān)等構(gòu)成的連接單元62和連接單元63互相連接。
[0099]連接單元62和連接單元63由開關(guān)等構(gòu)成，并且通過根據(jù)施加的電壓將開關(guān)導(dǎo)通/斷開來將功率送到驅(qū)動器22。
[0100]例如，在初始化像素時，連接單元62的開關(guān)導(dǎo)通，而連接單元63的開關(guān)斷開。因此，在初始化像素時，功率以與像素電源相同的電壓從電源控制電路61送到驅(qū)動器22。
[0101]此外，在初始化像素之外的時段，連接單元62的開關(guān)斷開，而連接單元63的開關(guān)導(dǎo)通，這允許功率以與電壓VDDpwi相同的電壓從電源控制電路61送到驅(qū)動器22。[0102]與驅(qū)動器22類似，電源控制電路61和列信號處理部分24通過由開關(guān)等構(gòu)成的連接單元64和連接單元65互相連接。連接單元64和連接單元65由開關(guān)等構(gòu)成,并且通過根據(jù)施加電壓將開關(guān)導(dǎo)通/斷開來將功率送到列信號處理部分24。
[0103]例如，在初始化像素時，連接單元64的開關(guān)導(dǎo)通，而連接單元65的開關(guān)斷開。因此，在初始化像素時，功率以與像素電源的電壓VDDpix相同的電壓從電源控制電路61送到列信號處理部分24。
[0104]此外，在初始化像素之外的時段期間，連接單元64的開關(guān)斷開，而連接單元65的開關(guān)導(dǎo)通，這允許功率以與電壓VDDpwi相同的電壓從電源控制電路61送到列信號處理部分24。
[0105]例如，在固態(tài)圖像傳感器51中，控制連接單元62和連接單元64，以在連接單元23和連接單元25導(dǎo)通時導(dǎo)通，而在連接單元23和連接單元25斷開時斷開。相對地，控制連接單元63和連接單元65，以在連接單元23和連接單元25導(dǎo)通時斷開，而在連接單元23和連接單元25斷開時導(dǎo)通。
[0106][固態(tài)圖像傳感器的操作的解釋]
[0107]如上所述的固態(tài)圖像傳感器51基本上與圖2所示的固態(tài)圖像傳感器11相同的方式工作。然而，在初始化像素時和初始化像素之外的時段內(nèi)分別從電源控制電路61送到驅(qū)動器22和列信號處理部分24的功率的電壓被切換。
[0108]即，在初始化像素之前，連接單元62和連接單元64的開關(guān)斷開，而連接單元63和連接單元65的開關(guān)導(dǎo)通。
[0109]因此，電壓VDDpwi的功率從電源控制電路61送到驅(qū)動器22和列信號處理部分24，并且驅(qū)動器22和列信號處理部分24根據(jù)這樣供給的功率驅(qū)動像素電路21。例如，關(guān)于構(gòu)成像素電路21的幾個像素，驅(qū)動器22將電壓VDDpwi的選擇脈沖施加到構(gòu)成像素的選擇晶體管的柵極。
[0110]此外，在這種狀態(tài)下，連接單元23和連接單元25的開關(guān)斷開。
[0111]然后，在初始化像素時，更具體地說，緊接在執(zhí)行像素的初始化之前，連接單元62和連接單元64的開關(guān)導(dǎo)通，而連接單元63和連接單元65的開關(guān)斷開。因此，電壓VDDpix的功率從電源控制電路61送到驅(qū)動器22和列信號處理部分24。
[0112]與此同時，連接單元23和連接單元25的開關(guān)導(dǎo)通。因此，位于像素電源所連接的一側(cè)上的復(fù)位晶體管的端子通過連接單元23和連接單元25電連接到驅(qū)動器22和列信號處理部分24。S卩，電壓VDDpix從連接到驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源控制電路61施加到在像素電源側(cè)上的復(fù)位晶體管的端子。
[0113]此外，在初始化像素時，驅(qū)動器22將復(fù)位脈沖(電壓)施加到構(gòu)成像素電路21的所選像素的復(fù)位晶體管的柵極，并且接通該柵極，以初始化像素。在該階段，對復(fù)位晶體管的柵極施加的電壓是VDDpix。
[0114]如上所述，像素通過連接單元23和/或者連接單元25臨時連接到電源，因此，可以降低像素的阻抗，并因此可以減小由于初始化像素導(dǎo)致的電源下降。
[0115]通過由驅(qū)動器22斷開構(gòu)成所選像素的復(fù)位晶體管的柵極，結(jié)束像素的初始化。
[0116]在該階段，連接單元23和連接單元25的開關(guān)斷開，而位于像素電源側(cè)上的復(fù)位晶體管的端子與驅(qū)動器22和列信號處理部分24電分離。與此同時，連接單元62和連接單元64的開關(guān)斷開，而連接單元63和連接單元65的開關(guān)導(dǎo)通。因此，在電壓VDDpwi的功率從電源控制電路61送到驅(qū)動器22和列信號處理部分24。
[0117]在結(jié)束初始化像素并且像素電路21的所選像素與驅(qū)動器22和列信號處理部分24的電源分離后，執(zhí)行從所選像素讀出像素信號的操作。
[0118]在該階段，驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24利用從電源控制電路61供給的電壓VDDpeii的功率驅(qū)動像素電路21。例如，驅(qū)動器22將電壓VDDpeii的轉(zhuǎn)移脈沖送到構(gòu)成像素的轉(zhuǎn)移晶體管的柵極，以執(zhí)行讀出像素信號的操作。
[0119]如上所述，固態(tài)圖像傳感器51切換在像素的初始化時段和像素的初始化時段之外的時段分別從電源控制電路61送到驅(qū)動器22和列信號處理部分24的功率的電壓。在像素的初始化時段中，與初始施加的電壓VDDpwi不同的電壓VDDpix施加到驅(qū)動器22和構(gòu)成像素電路21的像素的諸如復(fù)位晶體管之類的單元。因此，前提是在電壓VDDpix，諸如驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24之類的外圍電路和像素電路21不發(fā)生故障或者不損壞。
[0120]根據(jù)上述操作，在固態(tài)圖像傳感器51中，在初始化像素時，驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源電連接到所選像素，這使得可以降低像素的阻抗。因此，例如，如圖5所示，可以減小由于初始化像素導(dǎo)致的電源下降。
[0121]此外,在圖5中,水平方向?qū)?yīng)于時間,而垂直方向?qū)?yīng)于電壓。此外,在該圖中的水平方向上的箭頭RT31的位置表示像素初始化時的時間點。
[0122]在圖5中，曲線C31表示在在初始化像素時驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源連接到所選像素的情況下根據(jù)時間的像素電源的電壓。此外，曲線C32表示根據(jù)時間的設(shè)置在像素電路21附近的例如驅(qū)動器22或者列信號處理部分24之類的外圍電路的電壓。
[0123]此外，折線C33表示送到連接單元23、連接單元25、連接單元62和連接單元64的電壓信號(脈沖)。在此，折線C33表示的電壓信號的電壓在具有向上凸出的曲線的時段期間，是構(gòu)成連接單元23、連接單元25、連接單元62和連接單元64的開關(guān)導(dǎo)通的電壓，而在其他時段，是開關(guān)斷開的電壓。
[0124]在圖5所示的示例中，折線C33表示的電壓信號送到連接單元23、連接單元25、連接單元62和連接單元64，并且在初始化像素時，驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源連接到所選像素。在這些狀況下，像素電源的電壓如曲線C31所示地變化。
[0125]即，盡管在初始化像素時曲線C31表示的像素電源的電壓稍許降低，但是降低量微小并且電源下降瞬間恢復(fù)。
[0126]此外，在這種情況下，由于驅(qū)動器22和/或者列信號處理部分24的電源連接到像素，所以此后，當(dāng)在復(fù)位像素時諸如驅(qū)動器22和列信號處理部分24的外圍電路的電壓也稍許降低時，其如曲線C32所示地立即恢復(fù)。
[0127]從曲線C31和曲線32可以看出，在固態(tài)圖像傳感器51中，盡管復(fù)位像素時電源稍許降低，但是電源的下降瞬間恢復(fù)，這允許固態(tài)圖像傳感器51迅速操作。
[0128]此外，曲線C32表示的外圍電路的電壓在像素的初始化時段，更具體地說，在連接單元62和連接單元64的開關(guān)導(dǎo)通的時段基本上是VDDpix,而在其他時段，是VDDpeH。
[0129]此外，對于，曲線C32表示的外圍電路的電壓根據(jù)為了在初始化了像素后，即，在箭頭D21表示的時間點之后，從像素等讀出信號的操作的外圍電路的操作而以微小幅度上下變化。然而，由于構(gòu)成連接單元23和連接單元25的開關(guān)在箭頭D21表示的時間點之后斷開，所以噪聲不從外圍電路傳播到像素。
[0130]如上所述，根據(jù)本技術(shù)，在初始化像素時，像素電連接到外圍電路的電源，而外圍電路動態(tài)操作的時段期間，像素與外圍電路的電源分離，這可以抑制圖像傳感器的面積增大，并且可以降低像素的阻抗。
[0131]順便提及，上面以列信號處理部分24和驅(qū)動器22為例描述了外圍電路，但是外圍電路可以是在像素電路21附近并且在初始化像素時不動態(tài)操作的任何部件。例如，外圍電路可以包括執(zhí)行相關(guān)二重采樣的電路和/或者執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換的電路。
[0132]此外，上面舉例描述了將外圍電路的電源連接到像素電源的電源布線，然而，本技術(shù)可以應(yīng)用于GND布線(接地布線)和/或者用于負(fù)偏置的布線以及電源布線。即，為了初始化像素對其單元施加預(yù)定電壓的像素中的單元可以電連接到施加了相同電壓的外圍電路。
[0133]在此，預(yù)定電壓可以是正電壓、負(fù)電壓和O (OV)中的任何一種。例如，在構(gòu)成像素的復(fù)位晶體管是P溝道MOS晶體管的情況下，復(fù)位晶體管的地僅在像素的初始化時段期間連接到外圍電路的地。
[0134][圖像捕獲設(shè)備的典型配置]
[0135]此外，本技術(shù)還可以應(yīng)用于所有類型的電子設(shè)備，在該電子設(shè)備中，固態(tài)圖像傳感器用作圖像獲取部分(光電轉(zhuǎn)換部分)，比如諸如數(shù)碼相機和攝像機的圖像捕獲設(shè)備、具有圖像捕獲功能的便攜式終端設(shè)備以及固態(tài)圖像傳感器用作圖像獲取部分的復(fù)印機。固態(tài)圖像傳感器可以集成在一個芯片中，也可以是具有圖像捕獲功能的集中封裝了成像單元和信號處理單元或者光學(xué)系統(tǒng)的模塊。
[0136]圖6是示出圖像捕獲設(shè)備作為應(yīng)用了本技術(shù)的電子裝備的典型配置的示意圖。
[0137]圖6中的圖像捕獲設(shè)備91包括:由鏡頭等構(gòu)成的光學(xué)單元101、固態(tài)圖像傳感器(成像裝置)102以及作為相機信號處理電路的DSP (數(shù)字信號處理器)電路103。此外，圖像捕獲設(shè)備91還包括:巾貞存儲器104、顯示單元105、記錄單元106、操縱單元107以及電源單元108。DSP電路103、幀存儲器104、顯示單元105、記錄單元106、操縱單元107以及電源單元108通過總線109互相連接。
[0138]光學(xué)單元101采集來自被攝體的入射光(圖像光)，以將其成像在固態(tài)圖像傳感器102的成像面上。對于每個像素，固態(tài)圖像傳感器102將光學(xué)單元101成像于成像面上的入射光的光量轉(zhuǎn)換為電信號，從而將它作為像素信號輸出。固態(tài)圖像傳感器102對應(yīng)于上面提到的固態(tài)圖像傳感器11和固態(tài)圖像傳感器51。
[0139]顯示單元105例如由平板顯示裝置配置，諸如液晶面板和有機EL (場致發(fā)光)面板，并且顯示由固態(tài)圖像傳感器102成像的運動圖像或者靜止圖像。記錄單元106將由固態(tài)圖像傳感器102成像的運動圖像或者靜止圖像記錄在諸如錄像帶和DVD (數(shù)字通用光盤)的記錄介質(zhì)中。
[0140]操縱單元107根據(jù)用戶的操縱對圖像捕獲設(shè)備91內(nèi)的各種功能發(fā)出操作命令。電源單元108適當(dāng)?shù)毓┙o各種電源，作為DSP電路103、幀存儲器104、顯示單元105、記錄單元106以及操縱單元107的操作電源。
[0141]此外，在上述實施例中，舉例描述了對以矩陣形狀排列像素的CMOS圖像傳感器根據(jù)作為物理量的可見光的光量檢測信號電荷的應(yīng)用，然而，本技術(shù)并不局限于在這種CMOS圖像傳感器中的應(yīng)用，而且可以應(yīng)用于所有類型的固態(tài)圖像傳感器。
[0142]此外，本技術(shù)并不局限于對檢測可見光的入射光量的分布以將它們成像為畫面的固態(tài)圖像傳感器的應(yīng)用，而且可以應(yīng)用于將紅外線、X射線、顆粒等的入射量的分布成像為畫面的固態(tài)圖像傳感器。
[0143]本【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，根據(jù)設(shè)計要求和其他因素，可以設(shè)想各種修改、組合、部分組合和變型，然而，它們均落入所附權(quán)利要求書或者其等同的范圍內(nèi)。
[0144]此外，還可以如下配置本技術(shù):
[0145](I) 一種固態(tài)圖像傳感器，包括:
[0146]像素電路，包括多個像素并且對被攝體成像；
[0147]外圍電路，提供在像素電路的附近并且執(zhí)行與成像相關(guān)的操作；以及
[0148]連接單元，在初始化像素時將為了初始化像素施加預(yù)定電壓的像素中的單元電連接到具有預(yù)定電壓的外圍電路。
[0149]( 2 )根據(jù)(I)所述的固態(tài)圖像傳感器，
[0150]其中，在外圍電路正在執(zhí)行與成像相關(guān)的操作時，連接單元將單元與外圍電路電分離，該與成像相關(guān)的操作不同于像素的初始化。
[0151](3 )根據(jù)(I)或者(2 )所述的固態(tài)圖像傳感器，
[0152]其中，預(yù)定電壓是正電壓。
[0153](4)根據(jù)(3)所述的固態(tài)圖像傳感器，
[0154]其中，外圍電路連接到以預(yù)定電壓供電的電源，并且
[0155]其中，通過在初始化像素時將單元連接到外圍電路,連接單元將單元臨時連接到電源。
[0156]( 5 )根據(jù)(3 )所述的固態(tài)圖像傳感器，還包括
[0157]電源控制器，在初始化像素時將預(yù)定電壓的功率送到外圍電路，而當(dāng)外圍電路正在執(zhí)行與成像相關(guān)的操作時將不同于預(yù)定電壓的電壓的功率送到外圍電路，該與成像相關(guān)的操作不同于像素的初始化。
[0158]( 6 )根據(jù)(I)或者(2 )所述的固態(tài)圖像傳感器，
[0159]其中，預(yù)定電壓是負(fù)電壓或者零。
[0160]本公開含有與于2012年5月21日向日本專利局提交的第JP2012-115409號日本優(yōu)先權(quán)專利申請披露的主題有關(guān)的主題，在此通過引用包括該專利申請的全部內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)圖像傳感器，包括: 像素電路，包括多個像素并且對被攝體成像； 外圍電路，提供在所述像素電路的附近并且執(zhí)行與成像相關(guān)的操作；以及 連接單元，在像素的初始化時將用于初始化像素而施加了預(yù)定電壓的像素中的單元電連接到具有預(yù)定電壓的外圍電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器， 其中，所述連接單元在所述外圍電路正在執(zhí)行與成像相關(guān)的操作時將所述單元與所述外圍電路電分離，所述與成像相關(guān)的操作不同于所述像素的初始化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)圖像傳感器， 其中，所述預(yù)定電壓是正電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)圖像傳感器， 其中，所述外圍電路連接到以預(yù)定電壓供電的電源，并且 其中，所述連接單元通過在所述像素的初始化時將所述單元連接到所述外圍電路而將所述單元臨時連接到電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)圖像傳感器，還包括 電源控制器，在像素的初始化時將預(yù)定電壓的功率送到所述外圍電路，而當(dāng)所述外圍電路正在執(zhí)行與成像相關(guān)的操作時將不同于預(yù)定電壓的電壓的功率送到所述外圍電路，所述與成像相關(guān)的操作不同于所述像素的初始化。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)圖像傳感器， 其中，所述預(yù)定電壓是負(fù)電壓或者零。
7.一種固態(tài)圖像傳感器的驅(qū)動方法，所述固態(tài)圖像傳感器包括: 像素電路，具有多個像素并且對被攝體成像； 外圍電路，提供在所述像素電路的附近并且執(zhí)行與成像相關(guān)的操作；以及 連接單元，將像素中的單元電連接到所述外圍電路，該方法包括: 在像素的初始化時，由所述連接單元將用于初始化像素而施加了預(yù)定電壓的像素中的單元電連接到具有預(yù)定電壓的外圍電路。
【文檔編號】H04N5/359GK103428450SQ201310176511
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月21日
【發(fā)明者】榊原雅樹 申請人:索尼公司