CN100429926C - 图象传感器 - Google Patents
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Abstract
一种用CMOS工艺制造的XY地址型固体摄象装置，具有元件尺寸小孔径率大，并能降低kTC噪声。在象素区域Pmn内形成光电二极管10、复位晶体管12、源极跟随放大器14和水平选择晶体管16。在象素区域Pmn外，形成用于降低kTC噪声的kTC噪声降低电路6CL1和CDS电路6CL1。由kTC噪声降低电路6VR1的第1差动晶体管62和各象素区域Pmn内的源极跟随放大器14构成差动放大器。
Description
技术领域
本发明涉及一种由半导体元件构成的固体摄象装置，特别是，涉及用CMOS工艺制造的XY地址型固体摄象装置。
背景技术
近年来，固体摄象装置装入数字静象摄象机、数字摄象机、或移动电话机等种种产品内并且现在已经可以大量使用。固体摄象装置重要区别有由电荷转移型图象传感器构成的CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合元件)固体摄象装置，和例如用CMOS(互补型金属氧化物半导体)构成图象传感器的XY地址型固体摄象装置。使用CMOS图象传感器的XY地址型固体摄象装置(以下，适宜简称为CMOS图象传感器)，可用与MOSFET的制造工艺相同的技术进行制造，并且用单一电源驱动消耗电力也小，而且在同一芯片上可以搭载各种信号处理电路，有望看作CCD固体摄象装置的替代品。
用图6说明使用该CMOS图象传感器的现有XY地址型固体摄象装置。图6表示现有XY地址型图象传感器的一个象素部分的电路例子。图6中示出的CMOS图象传感器，在各个象素上，例如具有搭载源极跟随放大器404的APS(Active Pixel Sensor：有源象素传感器)的结构。光电二极管400的阴极一侧连接着源极跟随放大器404的栅电极和MOS型的复位晶体管402。并且，源极跟随放大器404通过水平选择晶体管406连接垂直选择线408。
简单地说明该现有CMOS图象传感器的工作。首先，以规定的定时给复位晶体管402的栅电极施加复位信号RST，使复位晶体管402变成接通。因此，光电二极管400充电到复位电位VR。接着与光入射同时，光电二极管400开始放电并自复位电位VR降低电位。积分期间中，入射的光进行光电变换并产生电子-孔穴对。电子存储在变成了浮置状态的光电二极管上，孔穴由接地偏置的半导体衬底吸收。假定信号电荷为Qsig，信号电子引起的源极跟随放大器404的电位变化ΔVPD，由ΔVPD＝Qsig/Cs提供。规定时间经过后，一旦水平选择信号RWn输入到水平选择晶体管406的栅电极使水平选择晶体管406变成接通，源极跟随放大器404的电压就作为信号电压，通过垂直选择线408被取出。
可是，搭载电荷存储电容的光电二极管400和源极跟随放大器404的上述现有APS结构中，由于阈值电压VT的偏差等原因，存在发生信号电压DC电平变动的固定形噪声(Fixed Pattern Noise：FPN)使图象劣化的问题。为了降低噪声而采用了相关二次取样电路(Correlated Double Sampling：CDS)。首先，用相关二次取样电路对信号电压取样后，使光电二极管400复原到复位电位VR。其次，用相关二次取样电路进行取样，求出信号电压与复位电压之差。由此，使阈值电压VT的偏差相抵消可降低FPN。
然而，该方法，不是信号存储(积分)前的复位电压，而是对信号存储后的复位电压取样并求出其与信号电压之差，因而重叠于信号电压上的kTC噪声(热噪声)与重叠于取样后的复位电压的kTC噪声之间完全无关。因此，复位期间中，用CDS电路不能除去由光电二极管400随机发生的kTC噪声，跟CCD固体摄象装置相比，留下S/N比劣化了的问题。
kTC噪声是在复位晶体管402成为接通状态，并使光电二极管400复原初始电位时发生，用vkTC＝(kT/C)1/2表示的随机噪声。在这里，T为绝对温度，C为存储于光电二极管400里的全部电容。
其次，用图7说明能够降低kTC噪声的CMOS图象传感器。图7中，在光电二极管400的第1静电容量C1与浮置扩散(FD)区域的第2静电容量C2之间形成能垒设置转移用栅FT，并在转移用栅极FT与由MOSFET构成的水平选择晶体管406之间连接源极跟随放大器404。第2静电容量C2上连接有由用于除去第2静电容量C2里存储电荷的MOS型构成的复位晶体管402。源极跟随放大器404的漏极连接电源VDD，源极连接水平选择晶体管406。并且，源极跟随放大器404的栅极连接到第2静电容量C2。对源极跟随放大器404的漏极施加复位电位VR。复位晶体管402的源极连接第2静电容量C2，并应向栅极输入复位信号RST。
第1静电容量C1上存储了电荷以后，一旦导通转移用栅极F T并把电荷转移到FD区域的第2静电容量C2，源极跟随放大器404的栅极电位就逐渐升高。规定时间经过后，水平选择晶体管406变成接通，源极跟随放大器404的源电压通过垂直选择线408进行输出，就可以测出第2静电容量C2里存储的电荷量Q。使转移用栅极FT导通以前，由于仅暂时导通复位晶体管402，会全部除去第2静电容量C2里存储的电荷，可以能够抑制余象电荷引起的图象劣化。
倘若采用该构成，在对信号存储前的复位电压进行取样后可对该复位后的信号电压取样，因而重叠在复位电压和信号电压上的kTC噪声互相有很高的相关性。因此，通过对复位电压取样后再对信号电压取样，使用相关二次取样电路求出复位电压与信号电压的差分，可以信号电压的kTC噪声。
然而，图7所示的现有CMOS图象传感器结构，如上述那样虽然可使FPN和kTC噪声降低，但是具有元件结构复杂化的问题。图7所示的象素的元件结构跟图6所示象素的元件结构相比，有晶体管个数增加，象素部分复杂，光接收部分的孔径率(占空系数)下降的问题。
其次，用图8说明可使kTC噪声降低的CMOS图象传感器另外的例子。图8中所示的CMOS图象传感器，除图6中输出的元件结构外，具有控制复位晶体管402的栅电极上外加的复位电压降低kTC噪声的控制电路。
控制电路的放大器412的非反相输入端子上现在已经输入基准复位电位VR。运算放大器412的反相输入端子上，通过布线416，已经输入光电二极管400的阴极端子与复位晶体管402的连接点的信号。布线416配置在象素区域内。并且，运算放大器412的反相输入端子上连接有恒定电流源414。运算放大器412的输出端子，通过开关电路410，连接复位晶体管402的栅电极。
由于这样构成的控制电路，在规定的复位定时，向开关电路410的栅电极输入信号Vg使开关电路410变成接通，控制复位晶体管402的栅极电压，使得光电二极管400的阴极侧电位往往是复位电位VR。据此，可使分别重叠于信号电压和如此继续信号存储的复位电压上的kTC噪声大致为一定水平。因此，采用对信号存储后的复位电压取样，用CDS电路求出其与信号电压之差的办法，就能降低kTC噪声。但是因为该结构中需要在象素区域内配置布线416，所以发生孔径率不工作的问题。
如以上说明，图6所示的CMOS图象传感器中，存在不能降低kTC噪声的问题。另一方面，图7和图8所示的CMOS图象传感器中，存在kTC噪声的降低换成元件尺寸增大，不能得到宽大孔径率这样的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种元件尺寸小孔径率(opening ratio)大，能够降低kTC噪声的XY地址型固体摄象装置。
为了达到上述目的，XY地址型固体摄象装置的构成包括：
象素区域，该象素区域具备：光电变换入射光的光电变换元件；使上述光电变换元件复位的复位晶体管；将上述光电变换元件上存储的电荷转换成电压的放大用晶体管；根据水平选择线输出的水平选择信号，将上述电压作为图象数据输出到垂直选择线的水平选择晶体管；以及
降低上述复位时发生kTC噪声的kTC噪声降低电路。
附图说明
图1是表示本发明一个实施例的CMOS图象传感器1的4×4象素部分的电路例图。
图2是表示本发明一个实施例的CMOS图象传感器1的取样同步电路和相关二次取样电路的电路例图。
图3是表示本发明一个实施例的CMOS图象传感器1的kTC噪声降低电路的电路例图。
图4是表示本发明一个实施例的CMOS图象传感器1的复位电压校正电路的电路例图。
图5是表示本发明一个实施例的CMOS图象传感器1的效果图。
图6是表示采用CMOS图象传感器的XY地址型固体摄象装置图。
图7是表示采用CMOS图象传感器的XY地址型固体摄象装置的另一例图。
图8是表示采用CMOS图象传感器的XY地址型固体摄象装置的又一例图。
具体实施方式
用图1直至图5，说明本发明一个实施例的XY地址型固体摄象装置。首先，用图1说明作为本实施例的XY地址型固体摄象装置的CMOS图象传感器大概结构。图1表示具有m行n列象素排列的CMOS图象传感器1的4×4象素部分的电路例。多个象素区域P11～P44排列成矩阵状，垂直选择信号CL1～CL4和水平选择信号RW1～RW4进行纵横配置。各象素区域P11～P44作为光电变换元件形成光电二极管10。光电变换元件也可以采用例如光栅来替代光电二极管10。
CMOS图象传感器1具有在各象素区域P11～P44配置，例如由MOSFET(本实施例中例如表示n-ch(n沟道)MOSFET)构成的源极跟随放大器14或水平选择晶体管16等的APS结构。
以下，设定行编号为m，列编号为n，说明有关象素区域Pmn的电路结构。象素区域Pmn内光电二极管10的阴极侧连接着例如n-chMOSFET的复位晶体管12的源极和源极跟随放大器14的栅电极。
各复位晶体管12的漏极和源极跟随放大器14的漏极，连接到加上复位电位VR的复位电压供给线VRn。各复位晶体管12的栅电极连接复位信号线RSTm。源极跟随放大器14的源极，连接例如n-chMOSFET水平选择晶体管16的漏极。各水平选择晶体管16的栅电极，连接供给水平选择信号RW的水平选择线RWm。各水平选择晶体管16的源极连接垂直选择线CLn。
水平选择线RWm连接垂直扫描移位寄存器/复位控制电路4。通过垂直扫描移位寄存器/复位控制电路4内设置的图未示出的晶体管，现在已经可以在规定的定时，顺序把水平选择信号RW输出到水平选择线RWm。复位信号线RSTm也与垂直扫描移位寄存器/复位控制电路4连接，变成在规定的定时，给每条水平选择线RWm上象素区域Pmn的复位晶体管12施加复位信号RST。
复位电压供给线VRn跟垂直选择线CLn大致平行布线，并与垂直选择线CLn一起分别连接放大器/噪声消除电路6。
垂直选择线CLn通过设于放大器/噪声消除电路6内的CDS电路6CLn和例如由n-chMOSFET构成的列选择晶体管20，连接到信号共同输出线30。利用图2说明有关放大器/噪声消除电路6内的CDS电路6CLn结构。
复位电压供给线VRn连接到放大器/噪声消除电路6内设置电路主要部分的kTC噪声降低电路6VRn。利用图3以后适当说明kTC噪声降低电路6VRn的结构。
向多个列选择晶体管20的栅电极，按规定定时，顺序输入从水平扫描移位寄存器8来的列选择信号，将借助于放大器/噪声消除电路6除去了固定形噪声和kTC噪声的图象数据，顺序向信号共同输出线30输出，通过放大器32就送给外部系统。
其次，简单说明有关CMOS图象传感器1的工作。首先，用复位信号RST，在规定的定时一旦复位晶体管12变成接通，光电二极管10就被充电到复位电位VR。接着，伴随光入射的光电二极管10开始放电，电位从复位电位VR降下来。规定时间经过后，水平选择信号RW向水平选择线RWm输出时，就向连接该水平选择线RWm的水平选择晶体管16的栅电极输入水平选择信号RW，使水平选择晶体管16变成接通。因此将源极跟随放大器14来的输出电压作为象素区域Pmn的图形数据输出给垂直选择线CLn。
其次，说明有关放大器/噪声消除电路6的结构。放大器/噪声消除电路6，如图2所示，具有连接垂直选择线CL1的取样同步电路和相关二次取样电路。图2中，图中左侧用虚线表示的方框，作为连接垂直选择线CL1的多个象素之中举例表示图1左上方的象素区域P11。图中右侧用虚线表示的方框，表示取样同步电路和相关二次取样电路。
取样同步电路中，设有向垂直选择线CL1输出信号控制输入的取样同步用开关42。光电二极管10连接取样同步用开关42的输入侧与垂直选择线CL1的连接点。将保持向垂直选择线CL1输出信号的取样同步用电容44的一电极侧(此后，对构成电容的2个电极和除栅电极外晶体管的2个电极，根据需要，一方称作一电极，另一方称作另一电极)连接到取样同步用开关42的输出侧。取样同步用电容44的另一电极侧则连接到基准电压源46。
构成相关二次取样电路的放大器48的输入端子，连接取样同步用开关42与取样同步用电容44的一电极侧的连接点。放大器48的输出端子连接相关二次取样电路的CDS用电容50的一电极侧，CDS用电容50的另一电极侧连接放大器54的输入端子。
并且，CDS用电容50的另一电极侧，通过箝位开关52连接到取样同步用电容44的另一电极侧。就可以借助于箝位开关52的开关，将CDS用电容50的另一电极侧断开基准电压源46的基准电压，或固定在基准电压。放大器54的输出端子，通过列选择晶体管20连接到信号共同输出线30。
其次，利用图2说明有关取样同步电路和相关二次取样电路的工作。首先，简单说明由象素区域P11输出的信号流。水平选择晶体管16的栅电极一输入水平选择信号RW1，跟象素区域P11的光电二极管10存储的电荷量相应的源极跟随放大器14的电压变动就作为包含图形数据的信号电压VS向垂直选择线CL1输出。接着，向原封不动维持水平选择晶体管16接通状态的复位晶体管12栅电极输入复位信号RST，复位晶体管12进入接通状态，并使光电二极管10复原到复位电位VR，同时向垂直选择线CL1输出复位电压VR。以上的工作，在水平消隐期间进行。
在上述信号流中，例如，输入水平选择信号RW1，与水平选择晶体管16保持接通状态同步，使取样同步用开关42和箝位开关52成为接通状态。因此，给取样同步电路的输入端子加上信号电压VS。箝位开关52在接通的状态下，信号电压VS对取样同步电路的取样同步用电容44充电，同时也使CDS用电容50充电。
接着，在箝位开关52进入断开以后，输入复位信号RST，使复位晶体管12成为接通状态。因此，光电二极管10复原到复位电位VR，并向垂直选择信号CL1输出复位电压VR。复位电压VR输入取样同步电路的输入端子，并保持在取样同步用电容44中。
其结果，在CDS用电容50的输出侧，产生相当于信号电压VS与复位电压VR之差的差信号(VS-VR)。该信号由CDS用电容50进行保持。因此，可以获得除去了重叠于信号电压VS和复位电压VR的双方上固定形噪声的模拟图形数据。该模拟图形数据，从放大器54的输出端子通过列选择晶体管20向信号共同输出线30输出。
放大器/噪声消除电路6内，在垂直选择线CLn上分别设置上述取样同步电路和相关二次取样电路(以下，把两电路合称为CDS电路)6CLn。
而且，本实施例的放大器/噪声消除电路6内，设置于每个CDS电路6CLn中，设置跟CDS电路6CLn协同工作降低噪声的kTC噪声降低电路。
以下，利用图3说明有关本实施例的kTC噪声降低电路6VRn。kTC噪声降低电路6VRn在电路构成的大部分形成于放大器/噪声消除电路6内，同时电路构成的一部分兼任象素区域Pmn内元件的方面具有特征。图3中，图中左侧用虚线表示的方框举例示出连接垂直选择线CL1的象素区域P11。图中右侧用虚线示出的方框表示放大器/噪声消除电路6内的CDS电路6CL1和kTC噪声降低电路6VR1的主要部分。另外，图3中的相关二次取样电路省略详细的说明而作为一个电路块表示出来。
图3中，放大器/噪声消除电路6内，设置跟形成于象素区域P11内的水平选择晶体管16大致具有同一特性的电路切换用晶体管72，其源极连接到垂直选择线CL1。电路切换用晶体管72的栅电极现在已经输入电路转换信号SWX。电路转换信号SWX输出应与复位信号RST同步。
电路切换用晶体管72的漏极连接跟源极跟随放大器14大致具有同一特性的第1差动晶体管62的源极。第1差动晶体管62的漏极连接，例如MOS型晶体管64的一电极侧，并已经给晶体管64的另一电极侧加上电压VDD。第1差动晶体管62的栅电极上也已经输入复位电压VR。
另一方面，象素区域P11内的复位晶体管12和源极跟随放大器14的漏极，通过施加复位电压VR的复位电压供给线VR1，例如连接MOS型晶体管66的一电极侧。晶体管66的另一电极侧现在已经加上电压VDD。在多个象素区域P11、P21、P31、...之外沿着垂直选择线CL1形成复位电压供给线VR1，现在已经向每个象素区域P11、P21、P31、...上形成的多个复位晶体管12供给复位电压VR。
晶体管66的栅电极和晶体管64的栅电极共同连接起来。并且，一电极侧连接到电路切换用晶体管72与晶体管64的连接点，并形成另一电极侧连接晶体管64与晶体管66的栅电极的电路切换用晶体管68。电路切换用晶体管68的栅电极现在已经输入电路转换信号SWX。并且，一电极侧连接晶体管64与晶体管66的栅电极，并形成另一电极侧接地的电路切换用晶体管70。现在已经给电路切换用晶体管70的栅电极输入电路转换信号SWX和相反极性的电路转换信号/SWX。
在这里，使象素区域P11的水平选择晶体管16和放大器/噪声消除电路6内的电路切换用晶体管68、72接通，使电路切换用晶体管70断开，通过把象素区域P11的源极跟随放大器14看作第2差动晶体管构成跟第1差动晶体管62的差动对，图3的上述结构代替附加电阻而成为具备电流镜电路的差动放大器。电流镜电路由晶体管64和晶体管66构成，晶体管64的一电极侧与栅电极直接连接，晶体管66具备与晶体管64的另一电极侧一起加上电压VDD的另一电极侧并具有与晶体管64的栅电极共同连接的栅电极。
以上，利用图3说明的电路是本实施例的kTC噪声降低电路6VR1的电路结构，图示中已省略的其它kTC噪声降低电路6VRn也具有同样的结构。因此，kTC噪声降低电路6VRn随着电路构成的大部分形成于放大器/噪声消除电路6内，也用象素区域Pmn内的元件兼任电路构成的一部分。
接着，把图3所示的kTC噪声降低电路6VR1作为例子，对降低kTC噪声的工作说明有关工作。首先，直至复位期间即将结束之前，水平选择晶体管16和电路切换用晶体管68、72都变成了接通状态，电路切换用晶体管70变成断开状态。因此，kTC噪声降低电路6VR1的主要部分跟象素区域P11内的元件电连接，kTC噪声降低电路6VR1作为差动放大器起作用，成为进行kTC噪声降低工作的状态。复位信号RST一变成非活性电平，水平选择晶体管16和电路切换用晶体管68、72就变成断开状态，并且电路切换用晶体管70变成接通状态。因此，kTC噪声降低电路6VR1的主要部分与象素区域P11内元件电隔离，kTC噪声降低电路6VR1就不起差动放大器作用，变成不能进行kTC噪声降低工作的状态。另一方面，象素区域P11内的各元件进行原来的信号存储工作。
接着，在规定时间经过后，输入水平选择信号RW1使水平选择晶体管16变成接通状态，而同步关断CDS电路6CL1的取样同步用开关42和箝位开关52，从向垂直选择信号CL1输出的象素区域P11的源极跟随放大器14来的信号电压VS向取样同步用电容44和CDS用电容50充电。
接着，与断开箝位开关52同时，电路切换用晶体管70进入断开状态，则电路切换用晶体管68、72成为接通状态。因此，kTC噪声降低电路6VR1再次作为差动放大器功能，变成降低kTC噪声的工作状态。在该状态下，与复位信号RST施加到象素区域P11的复位晶体管12的栅电极同步，向第1差动晶体管62的栅电极供给复位电压VR。
因此，复位晶体管12处于接通状态的期间，控制kTC噪声降低电路6VR1的电流镜电路输出侧晶体管66的示出电压(＝复位电压VR)，使光电二极管10的阴极侧电位经常为复位电压VR。这样，kTC噪声降低电路6VR1，复位工作时，放大率起一个运算放大器功能。
倘若这样，就决定每次使光电二极管10复位发生的kTC噪声大约固定，会使信号存储前含有kTC噪声的信号电压VS和重叠于信号存储后的复位电压VR的kTC噪声彼此发生相关关系。利用kTC噪声降低电路6VR1一将光电二极管10复原到复位电压VR，就向垂直选择线CL1输出复位电压VR。复位电压VR输入取样同步电路的输入端子并保持在取样同步用电容44。
其结果，在CDS电路6CL1的CDS用电容50的输出侧，发生相当于信号电压VS与复位电压VR之差的差信号(VS-VR)。该信号由CDS用电容50保持。因此，不只是重叠于信号电压VS和复位电压VR双方上的固定形噪声成分，而是可获得也除去了kTC噪声的模拟图形数据。该模拟图形数据从放大器54的输出端子通过列选择晶体管20输出到信号共同输出线30上。
倘若采用本实施例的kTC噪声降低电路6VRn，就把电路主要部分配置在象素区域外，并且，在kTC噪声降低工作时，已经利用象素区域内的元件作为电路构成的一部分来构成电路，因而不会降低象素的孔径率并可降低kTC噪声。
另外，即使构成差动对的第1差动晶体管62和源极跟随放大器14的大小一致而且几乎有相同特性，有时也发生随两者间布线距离而变化的偏移电压。而且因为源极跟随放大器14的晶体管小，偏移电压为数十mV。由此施加到光电二极管10阴极侧的复位电压VR在每个象素区域上都有偏差，因而是不理想的。只有很小的偏移电压，才能由后段配置的CDS电路6CLn除去，而且为了确实加以除去，插入图4由虚线包围的偏移校正电路是所希望的。
图4表示偏移校正电路80的示意图。偏移校正电路80的主要部分设于放大器/噪声消除电路6内。偏移校正电路80具有偏移校正用晶体管82，该晶体管82插入对第1差动晶体管62的栅电极施加复位电压VR的输入段。偏移校正用晶体管82的一电极侧连接到第1差动晶体管62的栅电极。并且在kTC噪声降低电路6VR1作为差动放大器功能之际，偏移校正电路80具有在被控制的复位电压VR输出的复位电压供给线VR1上，连接一电极侧的偏移校正用晶体管86。在偏移校正用晶体管86的另一电极侧上，连接偏移校正用晶体管84和偏移校正用电容88的另一电极侧。偏移校正用晶体管84的另一电极侧，连接偏移校正用晶体管82的另一电极侧，并且偏移校正用电容88的另一电极侧，连接偏移校正用晶体管82的一电极侧(即，第1差动晶体管62的栅电极)。
说明有关以上构成的偏移校正电路80的偏移电压除去工作。首先，与对复位晶体管12的栅电极施加复位信号RST同步，电路切换用晶体管68、70和72工作，kTC噪声降低电路6VR1现在已经作为差动放大器功能。在该复位期间的初期，偏移校正用晶体管82、86变成接通状态，而且偏移校正用晶体管84变成了断开状态。因此，第1差动晶体管的栅电极上加上复位电压VR，通过差动放大器，向复位电压供给线VR1输出包括偏移电压VO的电压值VR+VO。于是，偏移校正用晶体管82上保持偏移电压VO。
接着，偏移校正用晶体管82、86变成断开，偏移校正用晶体管84变成接通的话，第1差动放大器的栅电极上就施加电压值VR-VO作为复位电压。因此，就应通过差动放大器，向复位电压供给线VR1输出所希望的复位电压VR。在复位期间的初期阶段进行本工作。由此，现在已经可以向各象素区域Pmn的每个供给没有偏差的复位电压VR。
图5是与比较例一起表示本实施例XY地址型固体摄象装置的kTC噪声阶段效果的模拟图。图中横轴表示时间，纵轴表示电压值。图中虚线α是表示本实施例XY地址型固体摄象装置的效果曲线，实线β是表示现有XY地址型固体摄象装置的曲线。图5表示在时刻120nsec复位信号RST输入复位晶体管，光电二极管的阴极侧电位上升到约1.9V以后约200nsec后，在10mV的DC成分kTC噪声重叠时从CDS电路来的输出电压值。如图5所示，在现有的XY地址型固体摄象装置，用CDS电路就不能降低kTC噪声，出现跟重叠的kTC噪声水平大约同样水平的约10mV噪声成分。相对于此，在本实施例的XY地址型固体摄象装置，从CDS电路来的输出电压值的变动只有0.25mV左右，可以达到极其优良的kTC噪声降低效果。
以上说明了实施例的XY地址型固体摄象装置总结如下。
(附记1)
一种XY地址型固体摄象装置是，包括：
象素区域，该象素区域具备：光电变换入射光的光电变换元件；使上述光电变换元件复原的复位晶体管；把存储于上述光电变换元件的电荷变换成电压的放大用晶体管；根据水平选择线输出的水平选择信号，将上述电压作为图象数据输出到垂直选择线的水平选择晶体管；以及
降低上述复位时发生kTC噪声的kTC噪声降低电路。
(附记2)
按照附记1所述的XY地址型固体摄象装置，其中
上述kTC噪声降低电路在kTC噪声降低工作时，利用上述象素区域内的元件作为电路构成的一部分。
(附记3)
按照附记2所述的XY地址型固体摄象装置，其中
上述kTC噪声降低电路具有上述工作时跟上述象素区域内的元件电连接，非工作时跟上述象素区域内的元件电隔离的电路切换用晶体管。
(附记4)
按照附记1至3任一项所述的X Y地址型固体摄象装置，还包括：
具有在上述象素区域外沿上述垂直选择线形成，并向上述复位晶体管供给复位电压的复位电压供给线。
(附记5)
按照附记3或4所述的XY地址型固体摄象装置，其中
上述kTC噪声降低电路具有上述工作时构成差动放大器的第1差动晶体管；以及
上述象素区域内的上述放大用晶体管，在上述kTC噪声降低电路工作时，用作跟上述第1差动晶体管成对的第2差动晶体管。
(附记6)
按照附记5所述的XY地址型固体摄象装置，其中
上述电路切换用晶体管设置在上述第1差动晶体管与上述垂直选择线之间。
(附记7)
按照附记5或6所述的XY地址型固体摄象装置，其中
上述kTC噪声降低电路包括，在上述差动放大器内的电流镜电路。
(附记8)
按照附记7所述的XY地址型固体摄象装置，其中
上述电流镜电路连接上述复位电压供给线。
(附记9)
按照附记1至8任一项所述的XY地址型固体摄象装置，
还具有除去重叠于上述图形数据的固定形噪声的噪声消除电路；以及
上述kTC噪声降低电路之中，除上述象素区域内的元件外，电路配置在上述噪声消除电路内。
(附记10)
按照附记9所述的XY地址型固体摄象装置，其中
上述噪声消除电路，对每条上述垂直选择线，具有保持与噪声除去后的上述图形数据对应电荷的相关二次取样电路。
(附记11)
按照附记5至10任一项所述的XY地址型固体摄象装置，
还具有校正按照上述放大用晶体管与上述第1差动晶体管之间的布线距离而变化的偏移电压的偏移校正用电路。
如以上，倘若采用本发明，能够实现具有小元件尺寸上的宽大的孔径率，并且可降低kTC噪声的XY地址型固体摄象装置。
Claims (9)
1.一种图象传感器，该图象传感器中光电变换元件(10)的一端连接源极跟随晶体管(14)的栅极，通过该源极跟随晶体管(14)将该光电变换元件(10)的所述一端的电位作为图象数据读出，其特征在于包括：
在该光电变换元件(10)复位时，反相输入端子是该源极跟随晶体管(14)的栅极，非反相输入端子是施加了固定电压(VR)的第1差动晶体管(62)的栅极的差动放大器(14、16、40、62、64、66)被构成，通过将该差动放大器(14、16、40、62、64、66)的输出反馈给该反相输入端子，把该光电变换元件(10)的所述一端保持为该固定电压(VR)。
2.根据权利要求1所述的图象传感器，其特征在于：
上述差动放大器的输出通过用于对上述光电变换元件进行复位的复位晶体管反馈给上述反相输入端子。
3.根据权利要求2所述的图象传感器，其特征在于：
上述光电变换元件、上述源极跟随晶体管、以及上述复位晶体管构成像素，多个该像素设置成矩阵状。
4.根据权利要求3所述的图象传感器，其特征在于：
多个上述像素的输出被共同地连接在一条垂直选择线上，各像素的上述图象数据经由该垂直选择线被读出。
5.根据权利要求4所述的图象传感器，其特征在于：
构成上述差动放大器的上述第1差动晶体管被设置在每个上述垂直选择线上。
6.根据权利要求5所述的图象传感器，其特征在于：
上述第1差动晶体管经由与上述复位晶体管的接通动作同步接通的电路切换用晶体管，与上述垂直选择线连接。
7.根据权利要求6所述的图象传感器，其特征在于：
上述多个像素的复位晶体管被共同地连接在一条复位电压供给线上。
8.根据权利要求7所述的图象传感器，其特征在于：
上述差动放大器具有电流镜电路，该电流镜电路设置在每个上述复位电压供给线上，将该差动放大器的输出分别供给在该复位电压供给线上共同连接的多个复位晶体管。
9.根据权利要求8所述的图象传感器，其特征在于：
成对平行地设置上述垂直选择线和与上述复位电压供给线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20081212 Address after: Tokyo, Japan Patentee after: Fujitsu Microelectronics Ltd. Address before: Kanagawa, Japan Patentee before: Fujitsu Ltd. |
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: FUJITSU MICROELECTRONICS CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: FUJITSU LIMITED Effective date: 20081212 |
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| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: FUJITSU SEMICONDUCTOR CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: FUJITSU MICROELECTRON CO., LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Kanagawa Patentee after: FUJITSU MICROELECTRONICS Ltd. Address before: Kanagawa Patentee before: Fujitsu Microelectronics Ltd. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: Kanagawa Patentee after: Fujitsu Microelectronics Ltd. Address before: Tokyo, Japan Patentee before: Fujitsu Microelectronics Ltd. |
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SUOSI FUTURE CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: FUJITSU SEMICONDUCTOR CO., LTD. Effective date: 20150515 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150515 Address after: Kanagawa Patentee after: SOCIONEXT Inc. Address before: Kanagawa Patentee before: FUJITSU MICROELECTRONICS Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081029 Termination date: 20190124 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |