專利名稱：固態(tài)圖象拾取器件及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)圖象拾取器件及其驅(qū)動(dòng)方法，特別是涉及其中放大裝置(列放大器)與每個(gè)垂直信號(hào)線連接的固態(tài)圖像拾取器件，和消除其噪聲的驅(qū)動(dòng)方法。
圖1展示了一種例如公開(kāi)于美國(guó)專利5345266的傳統(tǒng)固態(tài)圖像拾取器件。該固態(tài)圖像拾取器件具有如下基本結(jié)構(gòu)，單元象素101按矩陣形式成二維布置，利用垂直掃描電路102，通過(guò)垂直選擇線103進(jìn)行行選擇。其構(gòu)成還使列放大器105與每個(gè)垂直信號(hào)線104連接，每個(gè)單元象素101的象素信號(hào)以行為基礎(chǔ)在列放大器105中積累，利用水平掃描電路106進(jìn)行列選擇，通過(guò)水平掃描信號(hào)線107和讀出放大器108輸出如此積累的象素信號(hào)。
但是，在如此構(gòu)成的傳統(tǒng)的固態(tài)圖像拾取器件中，構(gòu)成每個(gè)單元象素101的MOS晶體管的每個(gè)象素的Vth(閾值電壓)的離散直接疊加在圖象拾取器件的輸出信號(hào)上。由于每個(gè)象素的Vth離散具有固定的值，所以在屏幕上出現(xiàn)固定的圖形噪聲(FPN固定圖形噪聲)。
為了抑制固定的圖形噪聲，迄今需要為器件外部提供使用幀存儲(chǔ)器的噪聲消除電路，以便預(yù)先把暗狀態(tài)下的輸出信號(hào)(噪聲成分)和亮狀態(tài)下的輸出信號(hào)(圖象成分)之一存儲(chǔ)進(jìn)幀存儲(chǔ)器，對(duì)如此存儲(chǔ)的信號(hào)和其它象素信號(hào)之間進(jìn)行減法處理，消除因Vth離散引起的噪聲成分。因此，通過(guò)總量對(duì)應(yīng)于使用幀存儲(chǔ)器的噪聲消除電路的外部設(shè)置數(shù)量，照相系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)成較大規(guī)模。
針對(duì)上述問(wèn)題完成了本發(fā)明，其目的在于提供一種可以抑制器件中的固定圖形噪聲的固態(tài)圖象拾取器件，和消除噪聲的驅(qū)動(dòng)方法。
根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖象拾取器件包括具有布置成兩維矩陣形式的單元象素的象素部分，該單元象素包括光電傳感元件，用于光電傳感入射光和儲(chǔ)存由光電傳感元件獲得的信號(hào)電荷，用于選擇象素的選擇開(kāi)關(guān)和從光電傳感元件向垂直信號(hào)線讀出信號(hào)電荷的讀出開(kāi)關(guān)；多個(gè)放大裝置，每個(gè)放大裝置均與每個(gè)垂直信號(hào)線連接，并把讀出至垂直信號(hào)線的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)變成電信號(hào)；和多個(gè)復(fù)位裝置，用于對(duì)每個(gè)垂直信號(hào)線復(fù)位。
而且，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方法的特征在于，在如此構(gòu)成的固態(tài)圖象拾取器件中，首先對(duì)垂直信號(hào)線復(fù)位，然后從光電傳感元件向垂直信號(hào)線讀出象素信號(hào)，經(jīng)過(guò)相同的路由依次輸出復(fù)位電平和信號(hào)電平，之后計(jì)算復(fù)位電平和信號(hào)電平之間的差。
在如此構(gòu)成的固態(tài)圖象拾取器件的每個(gè)單元象素中，每個(gè)單元象素具有選擇開(kāi)關(guān)和讀出開(kāi)關(guān)，從而可以讀出每個(gè)象素的象素信號(hào)。因此，首先對(duì)垂直信號(hào)線復(fù)位，然后把各象素信號(hào)讀出至垂直信號(hào)線，從而按此順序一個(gè)象素接著一個(gè)象素地獲得復(fù)位電平和信號(hào)電平。而且，通過(guò)計(jì)算復(fù)位電平和信號(hào)電平之間的差，可以消除因象素特性的離散而產(chǎn)生的噪聲成分。此外，經(jīng)過(guò)相同的路由輸出復(fù)位電平和信號(hào)電平，基本上不會(huì)出現(xiàn)在垂直方向具有交互作用的帶狀噪聲成分。
圖1是傳統(tǒng)的固態(tài)圖象拾取器件的電路構(gòu)成圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖象拾取器件的第一實(shí)施例的電原理圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖象拾取器件的運(yùn)行定時(shí)圖。
圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的固態(tài)圖象拾取器件的運(yùn)行電位圖。
圖5是CDS電路構(gòu)成的實(shí)例的電路圖。
圖6是進(jìn)行場(chǎng)讀出運(yùn)行時(shí)的定時(shí)圖。
圖7是第一實(shí)施例的固態(tài)圖象拾取器件的變型的運(yùn)行電位圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖象拾取器件的第二實(shí)施例的電原理圖。
圖9是根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖象拾取器件的運(yùn)行定時(shí)圖。
圖10是根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖象拾取器件的運(yùn)行電位圖(部分1)。
圖11是根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖象拾取器件的運(yùn)行電位圖(部分2)。
圖12是根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖象拾取器件變型的運(yùn)行電位圖(部分1)。
圖13是根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖象拾取器件變型的運(yùn)行電位圖(部分2)。
圖14是應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖象拾取器件及其驅(qū)動(dòng)方法的照相機(jī)的示意圖。
以下將參考


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖象拾取器件第一實(shí)施例的構(gòu)成圖。
圖2中，被虛線圍繞的區(qū)域?qū)?yīng)于單元象素11。單元象素11包括用做光電傳感元件的光電二極管(PD)12，用于把入射光變換成電信號(hào)(信號(hào)電荷)；選擇MOS晶體管13，用做選擇象素的選擇開(kāi)關(guān)(亦即，當(dāng)導(dǎo)通時(shí)選擇含有相關(guān)MOS晶體管13的象素)；和用做從光電二極管12讀出信號(hào)電荷的讀出開(kāi)關(guān)的讀出MOS晶體管14(亦即，當(dāng)導(dǎo)通時(shí)經(jīng)過(guò)讀出MOS晶體管14讀出在光電二極管12感應(yīng)的信號(hào)電荷)。具有上述結(jié)構(gòu)的多個(gè)單元象素11布置成兩維矩陣形式。
在各單元象素11中，光電二極管12具有把入射光轉(zhuǎn)變成信號(hào)電荷(亦即進(jìn)行光電傳感操作)和積累如此獲得的信號(hào)電荷的功能，亦即，其起到光電傳感器和電荷累積器的作用。在光電二極管12的陰極和垂直信號(hào)線15之間，選擇MOS晶體管13和讀出MOS晶體管14相互串聯(lián)連接。選擇MOS晶體管13的柵極與垂直選擇線16連接，讀出MOS晶體管14的柵極與讀出脈沖線17連接。
用做把讀出至垂直信號(hào)線15的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)的放大裝置的列放大器19、和把列放大器19的輸出電壓選擇地輸出至水平信號(hào)線18的水平選擇MOS晶體管20，相互串聯(lián)連接在垂直信號(hào)線15的端部和水平信號(hào)線18之間。列放大器19可以設(shè)計(jì)成把信號(hào)電荷轉(zhuǎn)變成信號(hào)電流。用做復(fù)位裝置使垂直信號(hào)線15復(fù)位的電容器21和復(fù)位MOS晶體管22與列放大器19并聯(lián)連接。
而且，設(shè)置用于行選擇的垂直掃描電路23和用于列選擇的水平掃描電路24。每個(gè)這種掃描電路23、24例如包括移位寄存器。來(lái)自垂直掃描電路23的垂直掃描脈沖φVm輸出施加于垂直選擇線16，來(lái)自水平掃描電路24的讀出脈沖φCn輸出施加于讀出脈沖線17，水平掃描脈沖φHn施加于水平選擇MOS晶體管20的柵極，復(fù)位脈沖φRn施加于復(fù)位MOS晶體管22的柵極。
例如，在水平信號(hào)線18的輸出端側(cè)，經(jīng)過(guò)水平輸出放大器25，設(shè)置相關(guān)的雙取樣電路(以下稱為“CDS”電路)26作為差分電路。設(shè)置CDS電路26用于計(jì)算復(fù)位電平和信號(hào)電平之差，隨后從每個(gè)單元象素11經(jīng)過(guò)水平信號(hào)線18提供該差，其優(yōu)點(diǎn)在于電路構(gòu)成如差分電路一樣簡(jiǎn)單。以下將具體說(shuō)明CDS電路的具體電路構(gòu)成。
接著，將使用圖3的定時(shí)圖，參考圖4的電位圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖象拾取器件的運(yùn)行。正如從圖4可知，按HAD(空穴積累二極管)傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)光電二極管12，其中對(duì)NP二極管的表面?zhèn)忍砑觩+層的空穴積累結(jié)構(gòu)。而且，選擇MOS晶體管13和讀出MOS晶體管14的每個(gè)柵極13a、14a具有包括一層?xùn)艠O的雙柵極結(jié)構(gòu)。使用雙柵極結(jié)構(gòu)具有可以減少面積的優(yōu)點(diǎn)。
首先，在第m行的垂直掃描脈沖φVm處于“L”電平的時(shí)間期間中，在從其它行的每個(gè)象素讀出信號(hào)電荷的同時(shí)，信號(hào)電荷積累進(jìn)入第m行的每個(gè)象素11的光電二極管12。
接著，當(dāng)垂直掃描脈沖φVm變?yōu)椤癏”電平時(shí)，第m行的單元象素11的選擇MOS晶體管13導(dǎo)通，在光電二極管12積累的信號(hào)電荷流入選擇MOS晶體管13。在此狀態(tài)，當(dāng)復(fù)位脈沖φRn定為“H”電平時(shí)，復(fù)位MOS晶體管22導(dǎo)通，第n列的垂直信號(hào)線15復(fù)位至列放大器19的參考電位Vb。復(fù)位脈沖φRn變?yōu)椤癓”電平，然后水平掃描脈沖φHn定為“H”電平，從而水平選擇MOS晶體管20導(dǎo)通，噪聲成分首先輸出至水平信號(hào)線18(周期b)。
隨后，當(dāng)?shù)趎列的讀出脈沖φCn變?yōu)椤癏”電平時(shí)，第n列的單元象素11的讀出MOS晶體管14導(dǎo)通，在光電二極管12積累的信號(hào)電荷，經(jīng)過(guò)選擇MOS晶體管13和讀出MOS晶體管14，讀出至第n列的垂直信號(hào)線15(周期c)。
隨后，通過(guò)來(lái)自與垂直信號(hào)線15連接的列放大器19的反饋，垂直信號(hào)線15設(shè)定為列放大器19的參考電位Vb，與該信號(hào)對(duì)應(yīng)的電荷被讀出至電容器21(周期d)。在通過(guò)讀出脈沖φCn向“L”電平的轉(zhuǎn)變，水平掃描脈沖φHn變?yōu)椤癓”電平的期間，信號(hào)成分輸出至水平信號(hào)線18。同時(shí)，在光電二極管12開(kāi)始下一個(gè)電荷積累。
通過(guò)上述一系列運(yùn)行，把噪聲成分(噪聲電平)和信號(hào)成分(信號(hào)電平)的陸續(xù)輸出，經(jīng)過(guò)相同的路由(列放大器1 9、水平選擇MOS晶體管29等)，輸送到水平信號(hào)線18。再經(jīng)過(guò)水平輸出放大器25輸送至CDS電路26，通過(guò)相關(guān)的雙取樣進(jìn)行噪聲的消除。
圖5展示了CDS電路26的具體電路構(gòu)成。CDS電路26包括，在輸入端31的一端與其連接的箝位電容器33、一個(gè)主電極與箝位電容器33另一端連接的箝位MOS晶體管34、一個(gè)主電極與箝位電容器33另一端連接的取樣保持MOS晶體管35、跨接在取樣保持MOS晶體管35的另一個(gè)主電極和地之間的取樣保持電容器36、和跨接在取樣保持MOS晶體管35的另一個(gè)主電極和輸出端38之間的緩沖放大器37。
在CDS電路26中，對(duì)箝位MOS晶體管34的另一個(gè)主電極施加箝位電壓Vcl，對(duì)其柵極施加箝位脈沖φCL。而且，對(duì)取樣保持MOS晶體管35的柵極施加取樣保持脈沖φSH。
使用如此構(gòu)成的CDS電路26作為差分電路，利用依次提供的噪聲成分和信號(hào)成分進(jìn)行相關(guān)的雙取樣，從而可以消除信號(hào)成分中包含的噪聲成分。特別是，按此順序，經(jīng)過(guò)相同的路由把復(fù)位和信號(hào)輸出至水平信號(hào)線18，獲得噪聲成分和信號(hào)成分的陸續(xù)輸出。因此，不僅可以抑制單元象素11的MOS晶體管的Vth離散，而且可以抑制產(chǎn)生帶狀固定圖形噪聲的復(fù)位噪聲(所謂的kTC噪聲)。
作為此實(shí)施例的變型，正如從圖3的定時(shí)圖可見(jiàn)，可以共同使用第n列的讀出脈沖φCn和第(n+1)列的復(fù)位脈沖φRn+1。而且，在共同使用第n列的水平掃描脈沖φHn和第(n+1)列的復(fù)位脈沖φRn+1的定時(shí)中，也可以獲得與上述相同的運(yùn)行。
在電路運(yùn)行中，如果顛倒選擇MOS晶體管13和讀出MOS晶體管14的布置應(yīng)能進(jìn)行同樣的運(yùn)行。但是，如果把每1H(1水平周期)反復(fù)導(dǎo)通/截止一次的讀出MOS晶體管14設(shè)置在進(jìn)行電荷積累的光電二極管12側(cè)，會(huì)導(dǎo)致暗電流的產(chǎn)生。因此，把選擇MOS晶體管13設(shè)置在光電二極管12側(cè)更好，如圖2所示，因?yàn)檫@樣可以抑制暗電流的產(chǎn)生。
而且，如圖6的定時(shí)圖所示，通過(guò)兩個(gè)兩個(gè)地同時(shí)驅(qū)動(dòng)相鄰的垂直選擇線，在信號(hào)電荷讀取操作中，把垂直方向的兩個(gè)象素的信號(hào)電荷相互添加在垂直信號(hào)線15上，這樣可以完成支持隔行的場(chǎng)讀取操作。具體地，以奇數(shù)場(chǎng)中的φVm-2和φVm-1、φVm和φVm+1、φVm+2和φVm+3……的組合，以偶數(shù)場(chǎng)中的φVm-1和φVm、φVm+1和φVm+2……的組合同時(shí)地產(chǎn)生垂直掃描脈沖φV。
在上述實(shí)施例中，選擇MOS晶體管13和讀出MOS晶體管14的每個(gè)柵極13a、14a具有一層?xùn)沤Y(jié)構(gòu)，因而此實(shí)施例的工藝簡(jiǎn)單，工序數(shù)量較少，所以具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。
相反，正如從圖4可見(jiàn)，在柵極13a、14a之間設(shè)置n+擴(kuò)散區(qū)，這樣存在如下風(fēng)險(xiǎn)，在從周期d到周期e的轉(zhuǎn)移定時(shí)(shift timing)中，仍可遺留因貫穿發(fā)生于讀出MOS晶體管14的柵極14a的場(chǎng)離散而產(chǎn)生的噪聲成分。而且，還存在如下風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)生于未被選中的一行象素中的溢流電荷侵入選擇MOS晶體管13和讀出MOS晶體管14之間，從而發(fā)生拖影。
因此，根據(jù)圖7的電位圖所示的第一實(shí)施例變型的固態(tài)圖象拾取器件中，選擇MOS晶體管13和讀出MOS晶體管14的每個(gè)柵極13a、14a設(shè)計(jì)成包括兩層?xùn)艠O的雙柵極結(jié)構(gòu)，相鄰部位相互搭疊。在同一圖中，周期a到周期e表示圖3的定時(shí)圖中的周期a到周期e的電位狀態(tài)，基本運(yùn)行與圖4相同。
如上所述，選擇MOS晶體管13和讀出MOS晶體管14的柵極13a、14a的相鄰部位相互搭疊，從而柵極13a、14a之間不發(fā)生如圖4所示的n+擴(kuò)散區(qū)，以便在從周期d到周期e的轉(zhuǎn)移定時(shí)中，因貫穿發(fā)生于讀出MOS晶體管14的柵極14a的場(chǎng)離散而產(chǎn)生的噪聲成分也可以完全被輸送。
因此，不會(huì)產(chǎn)生因讀出MOS晶體管14的柵極14a的噪聲。而且，來(lái)自光電二極管12的溢流電荷直接提供給與垂直信號(hào)線15連接的n+擴(kuò)散區(qū)，以便通過(guò)僅在讀出信號(hào)電荷(象素電荷)之前使垂直信號(hào)線15復(fù)位，可以僅對(duì)發(fā)生于一個(gè)象素讀出時(shí)間之內(nèi)的電荷抑制拖影。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)圖象拾取器件的第二實(shí)施例的電原理圖。圖8中，虛線所圍繞的區(qū)域代表單元象素51。正如第一實(shí)施例的情況，單元象素51包括用做光電傳感元件的光電二極管(PD)52、用做選擇象素的選擇開(kāi)關(guān)的選擇MOS晶體管53、和用做從光電二極管52讀取信號(hào)電荷的讀出開(kāi)關(guān)的讀出MOS晶體管54，這些元件布置成兩維矩陣形式。
在單元象素51中，讀出MOS晶體管54跨接在光電二極管52的陰極和垂直信號(hào)線55之間。而且，選擇MOS晶體管53跨接在讀出MOS晶體管54的柵極和讀出脈沖線57之間。例如，選擇MOS晶體管53采用抑制型的。選擇MOS晶體管53的柵極與垂直選擇線56連接。
用于把讀出至垂直信號(hào)線55的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)的列放大器59，和用于把列放大器59的輸出電壓選擇地輸出至水平信號(hào)線58的水平選擇MOS晶體管60，相互串聯(lián)地連接在垂直信號(hào)線55和水平信號(hào)線58之間。用于使垂直信號(hào)線55復(fù)位的電容器61和復(fù)位MOS晶體管62與列放大器59并聯(lián)連接。
而且，設(shè)置用于行選擇的垂直掃描電路63和用于列選擇的水平掃描電路64。這些掃描電路63和64中的每一個(gè)例如包括移位寄存器。來(lái)自垂直掃描電路63的垂直掃描脈沖φVm施加給垂直選擇線56，從水平掃描電路64輸出的讀出脈沖φCn施加給讀出脈沖線57，水平掃描脈沖φHn施加給水平選擇MOS晶體管60的柵極，復(fù)位脈沖φRn施加給復(fù)位MOS晶體管62的柵極。具有如圖5所示電路結(jié)構(gòu)的CDS電路66，通過(guò)水平輸出放大器65而設(shè)置作為差分電路。
以下，將利用圖9的定時(shí)圖并參考圖10和11的電位圖，說(shuō)明根據(jù)如此構(gòu)成的第二實(shí)施例的固態(tài)圖象拾取器件的運(yùn)行。
正如從圖10和11可見(jiàn)，光電二極管52具有HAD傳感器結(jié)構(gòu)，其中對(duì)np二極管的表面?zhèn)仍黾佑蓀+層形成的孔穴積累結(jié)構(gòu)。
首先，在第m行的垂直掃描脈沖φVm處于“L”電平的周期中，信號(hào)電荷在第m行的每個(gè)象素51的光電二極管52中積累，同時(shí)從其它行的象素讀出信號(hào)電荷。
隨后，當(dāng)垂直掃描脈沖φVm變?yōu)椤癏”電平時(shí)，第m行的單元象素51的選擇MOS晶體管53導(dǎo)通。當(dāng)復(fù)位脈沖φRn在此狀態(tài)設(shè)定為“H”電平時(shí)，復(fù)位MOS晶體管62導(dǎo)通，第n列的垂直信號(hào)線55復(fù)位至列放大器69的參考電位Vb。之后，當(dāng)復(fù)位脈沖φRn變?yōu)椤癓”電平，同時(shí)水平掃描脈沖φHn設(shè)定為“H”電平時(shí)，水平選擇MOS晶體管60導(dǎo)通，噪聲成分首先輸出到水平信號(hào)線58(周期b)。
隨后，當(dāng)?shù)趎列的讀出脈沖φCn變?yōu)椤癏”電平時(shí)，讀出脈沖φCn經(jīng)過(guò)已經(jīng)處于導(dǎo)通狀態(tài)的選擇MOS晶體管53施加給讀出MOS晶體管54的柵極，從而，經(jīng)過(guò)讀出MOS晶體管54把在光電二極管52積累的信號(hào)電荷讀出至第n列的垂直信號(hào)線55(周期c)。
隨后，通過(guò)來(lái)自與垂直信號(hào)線55連接的列放大器59的反饋，垂直信號(hào)線55設(shè)定為列放大器59的參考電位Vb，與該信號(hào)對(duì)應(yīng)的電荷被讀出至電容器61(周期d)。之后，當(dāng)讀出脈沖φCn變?yōu)椤癓”電平時(shí)，直至水平掃描脈沖φHn變?yōu)椤癓”電平的期間，信號(hào)成分輸出至水平信號(hào)線58。同時(shí)，在光電二極管62開(kāi)始下一個(gè)電荷積累。
通過(guò)上述一系列運(yùn)行，如同第一實(shí)施例的情形，在水平信號(hào)線58上獲得噪聲成分(噪聲電平)和信號(hào)成分(信號(hào)電平)的陸續(xù)輸出，再經(jīng)過(guò)水平輸出放大器65輸送至CDS電路66，其中通過(guò)相關(guān)的雙取樣進(jìn)行噪聲的消除。
特別是在本實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)選擇MOS晶體管的源/漏，把讀出脈沖φCn提供給讀出MOS晶體管54的柵極，以便可以抑制選擇MOS晶體管53和讀出MOS晶體管54產(chǎn)生kTC噪聲。在此情形，選擇MOS晶體管53和讀出MOS晶體管54的每個(gè)柵極可以由一層?xùn)艠O構(gòu)成。因此，具有工藝簡(jiǎn)單、工序數(shù)量少和成本低的優(yōu)點(diǎn)。
而且，使用抑制型MOS晶體管作為選擇MOS晶體管53，可以獲得如下優(yōu)點(diǎn)。
(1)在圖10的周期a的計(jì)時(shí)中，每1H向讀出MOS晶體管54的柵極施加一次OV。另一方面，在使用通常的增強(qiáng)型MOS晶體管的情況，選擇MOS晶體管53截止，如圖12的周期a所示，因此OV不施加給讀出MOS晶體管54的柵極。所以，讀出MOS晶體管54的電位必須保持一場(chǎng)周期。但是，當(dāng)反向偏置漏電流或漏光較大時(shí)，柵極電位不能保持，在一場(chǎng)周期中變化。
(2)雖然讀出MOS晶體管54是增強(qiáng)型的，但是選擇MOS晶體管53使用抑制型的，通過(guò)調(diào)節(jié)讀出MOS晶體管54的電位，在圖11的周期f期間，把正電位施加給讀出MOS晶體管54的柵極，這樣可以進(jìn)行溢流運(yùn)行。結(jié)果，可以抑制圖象模糊。
在本實(shí)施例中，使用抑制型MOS晶體管作為選擇MOS晶體管53，但是并不限于抑制型的。即使使用增強(qiáng)型的，雖然不能獲得如上所述抑制型所固有的效果，但也可獲得上述實(shí)施例所固有的效果。
圖12和13是使用增強(qiáng)型MOS晶體管作為選擇MOS晶體管53的電位圖。
在第二實(shí)施例的固態(tài)圖象拾取器件中，如圖6的定時(shí)圖所示，通過(guò)兩個(gè)兩個(gè)地同時(shí)驅(qū)動(dòng)相鄰的垂直選擇信號(hào)，可以完成支持隔行的場(chǎng)讀出操作。
圖14是應(yīng)用上述固態(tài)圖象拾取器件及其驅(qū)動(dòng)方法的照相機(jī)的示意圖。圖14中，通過(guò)包含透鏡70的光學(xué)系統(tǒng)，把來(lái)自物體的入射光聚焦在固態(tài)圖象拾取器件71的圖象拾取面上。上述固態(tài)圖象拾取器件之一可以用做固態(tài)圖象拾取器件71。利用包含定時(shí)信號(hào)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)72，按照上述驅(qū)動(dòng)方法驅(qū)動(dòng)固態(tài)圖象拾取器件71。利用信號(hào)處理器73對(duì)固態(tài)圖象拾取器件的輸出信號(hào)進(jìn)行各種處理，獲得視頻信號(hào)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在列放大器與每個(gè)垂直信號(hào)線連接的固態(tài)圖象拾取器件中，可以根據(jù)象素讀出每個(gè)象素的信號(hào)，首先使垂直信號(hào)線復(fù)位，然后從光電傳感元件把象素信號(hào)讀出至垂直信號(hào)線，從而向相同的路由依次輸出復(fù)位電平和信號(hào)電平，之后，計(jì)算復(fù)位電平和信號(hào)電平之差。因此，可以在器件中抑制起因于每個(gè)單元象素特性離散的固定圖形噪聲和與垂直方向相關(guān)的帶狀固定圖形噪聲，因而在使用固態(tài)圖象拾取器件作為圖象拾取器件的上述照相機(jī)中，可有助于減小照相機(jī)系統(tǒng)的規(guī)模。
權(quán)利要求
1．一種固態(tài)圖象拾取器件，包括具有布置成兩維矩陣形式的單元象素的象素部分，每個(gè)所述單元象素包括光電傳感元件，用于光電傳感入射光以便獲得信號(hào)電荷和儲(chǔ)存如此獲得的信號(hào)電荷，用于選擇象素的選擇開(kāi)關(guān)和從所述光電傳感元件向垂直信號(hào)線讀出信號(hào)電荷的讀出開(kāi)關(guān)；多個(gè)放大裝置，均與所述每個(gè)垂直信號(hào)線連接，并把讀出至垂直信號(hào)線的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)變成電信號(hào)；多個(gè)復(fù)位裝置，用于對(duì)所述每個(gè)垂直信號(hào)線復(fù)位。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖象拾取器件，其中，所述光電傳感元件包括具有HAD傳感結(jié)構(gòu)的光電二極管。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖象拾取器件，其中，在一個(gè)象素或水平掃描時(shí)刻之前，每個(gè)所述復(fù)位裝置與讀出時(shí)刻同步地使垂直信號(hào)線復(fù)位。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖象拾取器件，其中，僅在信號(hào)電荷被從所述光電傳感元件讀出之前，每個(gè)所述復(fù)位裝置使垂直信號(hào)線復(fù)位。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖象拾取器件，其中，所述選擇開(kāi)關(guān)和所述讀出開(kāi)關(guān)在所述光電傳感元件和所述垂直信號(hào)線之間相互串聯(lián)連接。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的固態(tài)圖象拾取器件，其中，所述選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置在所述光電傳感元件側(cè)。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的固態(tài)圖象拾取器件，其中，每個(gè)所述選擇開(kāi)關(guān)和所述讀出開(kāi)關(guān)包括具有雙柵極結(jié)構(gòu)的MOS晶體管。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的固態(tài)圖象拾取器件，其中，所述選擇開(kāi)關(guān)和所述讀出開(kāi)關(guān)的每個(gè)柵極包括兩層?xùn)艠O，相鄰部位相互搭疊。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖象拾取器件，其中，所述讀出開(kāi)關(guān)連接在所述光電傳感元件和所述垂直信號(hào)線之間，所述選擇開(kāi)關(guān)連接在所述讀出開(kāi)關(guān)的控制電極和讀出脈沖線之間。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的固態(tài)圖象拾取器件，其中，所述選擇開(kāi)關(guān)包括抑制型MOS晶體管。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)圖象拾取器件，其中，在所述垂直信號(hào)線和所述水平信號(hào)線之間設(shè)置水平選擇開(kāi)關(guān)，為輸出復(fù)位電平和信號(hào)電平所共用，所述復(fù)位電平在所述復(fù)位裝置的復(fù)位時(shí)刻輸出到所述垂直信號(hào)線，所述信號(hào)電平在復(fù)位之后讀出到所述垂直信號(hào)線。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的固態(tài)圖象拾取器件，還包括用于計(jì)算由所述水平選擇開(kāi)關(guān)依次輸出的復(fù)位電平和信號(hào)電平之差的差分電路。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的固態(tài)圖象拾取器件，其中，所述差分電路包括相關(guān)雙取樣電路。
14．一種固態(tài)圖象拾取器件的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，該固態(tài)圖象拾取器件包括具有布置成兩維矩陣形式的單元象素的象素部分，所述單元象素包括光電傳感元件，用于光電傳感入射光以便獲得信號(hào)電荷和儲(chǔ)存如此獲得的信號(hào)電荷，用于選擇象素的選擇開(kāi)關(guān)和從所述光電傳感元件向垂直信號(hào)線讀出信號(hào)電荷的讀出開(kāi)關(guān)；多個(gè)放大裝置，均與所述每個(gè)垂直信號(hào)線連接，并把讀出至垂直信號(hào)線的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)變成電信號(hào)；首先對(duì)垂直信號(hào)線復(fù)位，然后從所述光電傳感元件向垂直信號(hào)線讀出象素信號(hào)，經(jīng)過(guò)相同的路由按此順序依次輸出復(fù)位電平和信號(hào)電平，之后計(jì)算復(fù)位電平和信號(hào)電平之間的差。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的固態(tài)圖象拾取器件的驅(qū)動(dòng)方法，其中，依次兩個(gè)兩個(gè)地同時(shí)驅(qū)動(dòng)相鄰垂直選擇線，在垂直方向的兩個(gè)象素的信號(hào)電荷在垂直信號(hào)線上相互混合。
16．一種照相機(jī)，包括用于把來(lái)自物體的入射光聚焦在固態(tài)圖象拾取器件上的光學(xué)系統(tǒng)；用于驅(qū)動(dòng)所述固態(tài)圖象拾取器件的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；用于處理所述固態(tài)圖象拾取器件的輸出信號(hào)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中，所述固態(tài)圖象拾取器件包括具有布置成兩維矩陣形式的單元象素的象素部分，每個(gè)所述單元象素包括光電傳感元件，用于光電傳感入射光以便獲得信號(hào)電荷和儲(chǔ)存如此獲得的信號(hào)電荷，用于選擇象素的選擇開(kāi)關(guān)和從所述光電傳感元件向垂直信號(hào)線讀出信號(hào)電荷的讀出開(kāi)關(guān)；多個(gè)放大裝置，均與所述每個(gè)垂直信號(hào)線連接，并把讀出至垂直信號(hào)線的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)變成電信號(hào)；其中，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所述固態(tài)圖象拾取器件，以便首先使垂直信號(hào)線復(fù)位，然后從所述光電傳感元件向垂直信號(hào)線讀出象素信號(hào)，經(jīng)過(guò)相同的路由按此順序依次輸出復(fù)位電平和信號(hào)電平，之后計(jì)算復(fù)位電平和信號(hào)電平之間的差。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的照相機(jī)，其中，依次兩個(gè)兩個(gè)地同時(shí)驅(qū)動(dòng)所述固態(tài)圖象拾取器件的相鄰垂直選擇線，在垂直方向的兩個(gè)象素的信號(hào)電荷在垂直信號(hào)線上相互混合，進(jìn)行支持隔行反饋的讀出運(yùn)行。
全文摘要
根據(jù)其中每個(gè)單元象素包括光電二極管的固態(tài)圖象拾取器件及其驅(qū)動(dòng)方法,選擇MOS晶體管和讀出MOS晶體管設(shè)置成兩維短陣形式,每個(gè)垂直信號(hào)線與列放大器連接,首先利用復(fù)位MOS晶體管使垂直信號(hào)線復(fù)位,然后從光電二極管向垂直信號(hào)線讀出象素信號(hào),經(jīng)過(guò)相同的路由(列放大器、水平選擇MOS晶體管等)向水平信號(hào)線依次輸出復(fù)位電平和信號(hào)電平,然后利用CDS電路計(jì)算復(fù)位電平和信號(hào)電平之間的差。
文檔編號(hào)H04N5/369GK1213248SQ98120398
公開(kāi)日1999年4月7日 申請(qǐng)日期1998年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月26日
發(fā)明者鈴木亮司, 米本和也, 上野貴久 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社