CN100592526C - 固态图像拾取器件及其驱动方法 - Google Patents

固态图像拾取器件及其驱动方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100592526C
CN100592526C CN200510069772A CN200510069772A CN100592526C CN 100592526 C CN100592526 C CN 100592526C CN 200510069772 A CN200510069772 A CN 200510069772A CN 200510069772 A CN200510069772 A CN 200510069772A CN 100592526 C CN100592526 C CN 100592526C
Authority
CN
China
Prior art keywords
image pickup
state image
solid
pixel
output circuits
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200510069772A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1755936A (zh
Inventor
船津英一
马渕圭司
中村信男
阿部高志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN1755936A publication Critical patent/CN1755936A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100592526C publication Critical patent/CN100592526C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H04M1/0202—Portable telephone sets, e.g. cordless phones, mobile phones or bar type handsets
    • H04M1/0206—Portable telephones comprising a plurality of mechanically joined movable body parts, e.g. hinged housings
    • H04M1/0208—Portable telephones comprising a plurality of mechanically joined movable body parts, e.g. hinged housings characterized by the relative motions of the body parts
    • H04M1/0235—Slidable or telescopic telephones, i.e. with a relative translation movement of the body parts; Telephones using a combination of translation and other relative motions of the body parts
    • H04M1/0237—Sliding mechanism with one degree of freedom
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/767—Horizontal readout lines, multiplexers or registers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

一种MOS固态图像拾取器件包括：存储每列的两行的像素的电荷的两个电容器和用于输出相应于电容器中存储的电荷的像素信号的两个电荷电压转换放大器。在MOS固态图像拾取器件中，提供用于选择性地短路电荷电压转换放大器的输入端的开关和短路电荷电压放大器的输出端的开关，在第一驱动模式中，开关不短路以便于以双轨输出形式读取模拟信号。在第二驱动模式中，短路开关以便于读取模拟信号的平均值。

Description

固态图像拾取器件及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种固态图像拾取器件以及驱动固态图像拾取器件的方法，更具体地，涉及一种水平扫描固态图像拾取器件以及驱动水平扫描固态图像拾取器件的方法。
背景技术
与使用固态图像拾取器件的全部像素信息的静像模式相比，在摄像机模块中，例如使用固态图像拾取器件的数字静止摄像机，通过增加像素信息或通过在监控目标的监控模式中跳过(skipping)像素信息来减少分辨率。此外，对于在低分辨率读取像素信息的固态图像拾取器件中，通过激活多个列的水平扫描脉冲φH、同时使用水平扫描电路以及通过同时访问多个列来添加水平信号线中的水平方向(横向方向)的多个像素的像素信息。(参见，例如日本未审专利申请公开号No.11-146278。)
但是，由于依照已知示例的固态图像拾取器件具有其像素以水平方向添加的结构，因此如果把该固态图像拾取器件用作数字静止摄像机的图像拾取器件，该结构不能应用到其中还需要垂直方向(纵向方向)添加像素的监控模式。此外，由于必须通过水平信号线读取到每一行的像素信息，因此该配置不能应付静止图像模式中所有像素的读取速度的增长。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够应付所有像素信息的读取速度的增长并且能够在垂直方向以高精确性添加像素的固态图像拾取器件；以及驱动该固态图像拾取器件的方法。
为了达到上述目的，依照本发明的固态图像拾取器件包括：其中像素以矩阵二维排列的像素阵列区，每个像素包含光电变换部分；用于存储每一列的多个行中像素的电荷的多个电容器，电荷通过垂直信号线从像素阵列区输出；用于输出相应于存储于多个电容器中的电荷的模拟信号的多个输出电路；和用于选择性地短路多个输出电路的输入端子的开关单元。在固态图像拾取器件中，适当地且选择性地设置第一驱动模式和第二驱动模式，其中第一驱动模式为开关单元不短路以便从多个输出电路独立地读取模拟信号，第二驱动模式为开关单元短路以便从多个输出电路读取模拟信号的平均值。
在具有前述结构的固态图像拾取器件中，在第一驱动模式中，由于从多个输出电路独立地输出相应于存储于多个电容器中的电荷的模拟信号，因此可并行地读取多个行中的像素信息。而且，在第二驱动模式中，由于短路多个输出电路的输入端子，多行的像素信息添加到每个像素，并读取平均数，即不仅仅是读取和。
依照本发明，在第一驱动模式中，由于能并行地读取多个行中的像素信息，因此该模式可应对所有像素信息的读取速度的增长。在第二驱动模式中，由于把多个行中的像素信息添加到每个像素以及读取平均数，因此可实现垂直方向上的像素添加。
附图说明
图1是示出依照本发明的实施例的MOS固态图像拾取器件的示意图；
图2是示出选择信号、漏极电位、复位信号和传输信号之间的定时关系的时序图；
图3是示出列电路中用于列的S/H电路部分的布置以及输出电路单元布置的示例的电路图；
图4A是用于解释电荷-电压转换放大器中的电荷-电压转换原理的复位阶段中的等效电路图；
图4B是用于解释电荷-电压转换放大器中的电荷-电压转换原理的采样阶段中的等效电路图；
图5是示出复位脉冲与开关控制脉冲之间的定时关系的时序图；
图6是示出电流-电压转换放大器的布置的示例的电路图；
图7是示出依照本发明的变形的水平扫描CCD固态图像拾取器件的示意图；
图8说明依照本发明的另一个实施例的摄像机(或摄像机模块)的布置。
具体实施方式
本发明的实施例将参考附图来说明。
图1是示出依照本发明的实施例的固态图像拾取器件的结构的示意图。这里，将描述将本发明应用到金属-氧化物半导体(MOS)固态图像拾取器件的例子。
参照图1，每个像素(像素电路)11包括光电变换部分，例如光电二极管PD。像素阵列区12包括以二维阵列排列的m行×n列像素。在像素阵列区12中，关于像素11的矩阵布置，提供用于相应行的传送控制线13-1至13-m以及复位控制线14-1至14-m，为相应列提供垂直信号线15-1至15-n。每个像素11具有三个晶体管的配置。每个像素11包括：除了光电二极管PD以外，例如传送晶体管Q11、放大晶体管Q12和复位晶体管Q13。例如，传送晶体管Q11、放大晶体管Q12和复位晶体管Q13为N沟道MOS晶体管。
在每个像素(像素电路)11中，光电二极管PD的阳极接地。把传送晶体管Q11的源极连接到光电二极管PD的阴极，把传送晶体管Q11的漏极连接到浮动扩散(FD)部分，且把传送晶体管Q11的栅极连接到相应的传送控制线13-1至13-m。因此，传送晶体管Q11把在光电二极管PD中通过光电转换得到的信号电荷(光电子)传送到FD部分。这里，FD部分是具有寄生电容的扩散层。把放大晶体管Q12的栅极连接到FD部分，把放大晶体管Q12的漏极连接到漏极电位DRN，且把放大晶体管Q12的源极连接到相应的垂直信号线15-1至15-n。此外，放大晶体管Q12输出相应于FD部分的电位的信号(复位电平/信号电平)到相应的垂直信号线15-1至15-n。把复位晶体管Q13的源极连接到FD部分，把复位晶体管Q13的漏极连接到漏极电位DRN，且把复位晶体管Q13的栅极连接到相应的复位控制线14-1至14-m。由此，复位晶体管Q13把FD部分的电位复位到漏极电位DRN。
尽管这里描述了每个具有三个晶体管的像素(像素电路)11的配置的示例，但是其配置不限于此。例如，每个像素(像素电路)11可具有四个晶体管的配置，例如包括用于选择像素的选择晶体管。
在像素阵列区12的附近提供作为信号处理装置的垂直驱动电路16、列电路17和作为水平驱动电路的水平扫描电路18和水平选择开关控制电路19，以及输出电路单元20。
垂直驱动电路16包括例如移位寄存器。垂直驱动电路16选择用于每一行的像素阵列区12的像素11，并通过相应传送控制线13-1至13-m给出传输信号TRF和通过相应复位控制线14-1至14-m给出复位信号RST到所选择的行中的像素11。这里，通过与垂直扫描同步地从垂直驱动电路16给出选择信号SEL到电源控制电路(未示出)、并响应于此通过在所选择的行中从电源控制电路供应漏极电位DRN到像素11来选择每行的像素11。
图2示出了选择信号SEL、漏极电位DRN、复位信号RST与传输信号TRF之间的时序关系。依照选择信号SEL选择每一行的像素11。然后，在所选择的行中，给出复位信号RST到像素11致使FD部分的电位复位到漏极电位DRN，且通过放大器晶体管Q12，FD部分的复位电位作为复位电平输出到相应的垂直信号线15-1至15-n。接着，给出传输信号TRF到像素11致使光电二极管PD中光电转换的信号电荷传输到FD部分，且通过放大晶体管Q12，FD部分的传输电位作为信号电平输出到相应的垂直信号线15-1至15-n。
把从每个垂直信号线15-1至15-n的一端获得的信号供给列电路17。列电路17是信号处理电路，包括：例如相关复式采样(CDS)电路和采样保持(S/H)电路。例如对于每一列从像素阵列区12的两个所选择的行中的像素11，列电路17加载在水平消隐期间输出的复位电平与信号电平并得到电平之间的差。由此，列电路17消除两行中的像素11的固定模式噪声和像素的采样保持电荷。
图3示出了列电路17中用于列的S/H电路部分的布置的示例。如图3所示，为了对从例如像素阵列区12的两行中的像素读出的以及通过CDS电路进行噪声消除的双轨(dual-rail)电荷进行采样和保持，列电路17中的用于列的S/H电路部分具有如此布置：包括在垂直信号线15和参考电位例如地电位之间的、彼此串联的取样开关31-1与电容器32-1和彼此串联的取样开关31-2与电容器32-2。取样开关31-1与31-2取样通过垂直信号线15供给的两行中的像素的信号，且把取样信号存储于电容器32-1和32-2中。
对于通过列电路17的双轨电荷的处理，提供两条水平信号线21-1和21-2。而且，在水平信号线21-1和取样开关31-1与电容器32-1的公共连接点N11之间连接水平选择开关22-1，且在水平信号线21-2和取样开关31-2与电容器32-2的公共连接点N12之间连接水平选择开关22-2。水平选择开关22-1与22-2与水平扫描电路18以及水平选择开关控制电路19一起构成水平驱动电路。
水平扫描电路18包括例如移位寄存器。在水平扫描期间(有效像素期间)，水平扫描电路18顺序输出水平扫描脉冲φH1到φHn。与从水平扫描电路18输出的水平扫描脉冲φH1到φHn同步，水平选择开关控制电路19顺序地输出双轨开关控制脉冲φS1-1和φS 1-2到φSn-1和φSn-2，并控制水平选择开关22-1与22-2的驱动。通过接收开关控制脉冲φS1-1和φS1-2到φSn-1和φSn-2，水平选择开关22-1与22-2进入接通状态(闭合态)。通过水平信号线21-1和21-2，水平选择开关22-1与22-2将电容器32-1与32-2中存储的电荷供给到输出电路单元20。
图3是示出用于列的S/H电路部分的布置和输出电路单元20的布置的示例的电路图。
如图3中清楚地所示，输出电路单元20包括：两个输出电路，例如电荷电压转换放大器23-1和23-2，提供这两个电路以便相应于水平信号线21-1和21-2；在电荷电压转换放大器23-1和23-2的输出侧提供的S/H电路24-1和24-2；用于选择性短路电荷电压转换放大器23-1和23-2的输入端子的开关25；以及用于选择性地短路电荷电压转换放大器23-1和23-2的输出端子的开关26。这里，开关26不是必需的。下面将说明开关26不是必需的原因。
电荷电压转换放大器23-1包括：运算放大器41，其倒相输入(-)端子连接到水平信号线21-1的输出端子，且其非倒相输入(+)端子接收参考电压Vref；在运算放大器41的倒相输入端和输出端之间，彼此串联的开关42a、反馈电容器43和开关42b；以及连接在运算放大器41的倒相输入端和输出端之间的复位开关44。电荷电压转换放大器23-1将由水平信号线21-1供给的电荷转换为电压。这里，提供k(k为等于或大于2的整数)个开关42a1到42ak、反馈电容器43-1到43-k、和开关42b1到42bk以便设置电荷电压转换放大器23-1的增益。电荷电压转换放大器23-2具有与电荷电压转换放大器23-1相同的布置。
S/H电路24-1和24-2采样保持电荷电压转换放大器23-1和23-2的输出信号数据。S/H电路24-1和24-2的保持数据(像素数据)由双输出端子27-1和27-2得到，作为与在像素11光电转换的电荷相对应的像素信号(模拟信号)。开关25和26彼此相关联。在进行垂直方向像素添加和以低分辨率读取像素信息的驱动模式中，响应于指定驱动模式的模式信号，开关25和26进入导通状态(闭和态)，且电荷电压转换放大器23-1与23-2的输入端以及电荷电压转换放大器23-1与23-2的输出端被短路。
参考图4A和4B将说明电荷电压转换放大器23-1和23-2的电荷电压转换原理。尽管这里作为示例说明了电荷电压转换放大器23-1，但是电荷电压转换放大器23-2应用相同的原理。这里，Vm代表相应于在i列中电容器32-1i存储的电荷的电位，且Vref代表电荷电压转换放大器23-1的参考电压。
参考如图5中所示的时序图，在图4A所示的激活复位脉冲RP(高电平)的复位状态中，当响应于复位脉冲RP导通复位开关44时，运算放大器41的倒相输入端和非倒相输入端被短路。由此，由于电荷电压转换放大器23-1用作电压跟随器，水平信号线21-1的电位和电荷电压转换放大器23-1的输出电位变为参考电位Vref。这里，由Q1＝Vm·C1来表示的电荷Q1存储于电容器32-1i中，其中C1代表电容器32-1i的电容。
图4B所示的复位脉冲RP为非激活(低电平)的采样阶段中，复位开关44截止，且响应于与水平扫描脉冲φH同步的开关控制脉冲φSi-1水平选择开关22-1i导通。由此，电容器32-1i通过水平选择开关22-1i连接到水平信号线21-1。这里，由于通过电荷电压转换放大器23-1把水平信号线21-1的电位保持在参考电位Vref，电容器32-1i的电荷从电荷Q1转变到由Q2＝Vref·C1表示的电荷Q2。
在电荷电压转换放大器23-1的反馈电容器43处出现电荷的改变量(差的量)ΔQ(＝Q1-Q2)。结果，电容器32-1i中存储的电荷转换到电压Vout，由Vout＝Vref+{(C1/C2)·(Vref-Vm)}来表示，其中C2(反馈电容器43-1到43-k中的任何一个的电容或多个电容的组合电容)代表反馈电容器43的电容。
返回图3，依照本实施例的固态图像拾取器件具有如此排列，包括：双电容器，即电容器32-1和32-2，和双电荷电压转换放大器，即电荷电压转换放大器23-1和23-2。由此，当需要在高速读取像素信息的驱动模式时，关断开关25和26且作为输出电路的电荷电压转换放大器23-1和23-2的输入端和输出端不短路，由此把双输出电路用作双轨输出。由此，可从模拟输出端27-1和27-2独立地且并行地读取用于两行的模拟像素信号。
相反，在低分辨率读取像素信息的驱动模式中，可使用相同电路进行垂直方向的像素添加。更具体地，导通开关25和短路电荷电压转换放大器23-1与23-2的输入端，能在垂直方向添加两个像素。由此，当短路电荷电压转换放大器23-1和23-2的输入端致使双电荷电压转换放大器23-1与23-2的每一个的误差被忽略时，基本上相对于电荷电压转换放大器23-1与23-2的输出，用于两行的模拟图像信号加到每个像素。由此得到平均数，即，不仅仅是和，且每个输出显示出相同值。
由此，通过像素添加得到的平均像素信号可以从模拟输出端27-1或27-2读取。为了从模拟输出端27-1或27-2读取像素信号，通常仅导通通过开关与电容器的组合而形成的每一个S/H电路24-1和24-2之一的开关。这里，由于从其开关关断的S/H电路24-1或24-2所看到的负载很低，由此带来高速读取。
此外，通过导通与开关25相关的开关26且通过把电荷电压转换放大器23-1与23-2的输出端以及电荷电压转换放大器23-1和23-2的输入端短路，即使在双电荷电压转换放大器23-1和23-2中发现偏差，也可输出其中消除了偏差的平均值。换句话说，通过把双电荷电压转换放大器23-1和23-2的输入端短路并把双电荷电压转换放大器23-1和23-2的输出端短路，该两个电荷电压放大器用作一个大的电荷电压转换放大器。
但是，即使在低分辨率读取像素信息的驱动模式中，通过导通在电荷电压转换放大器23-1和23-2的后续级中设置的双S/H电路24-1和24-2的开关，可从模拟输出端27-1与27-2读取相同的平均值。由此，如果导通双S/H电路24-1和24-2的开关，当从电荷电压转换放大器23-1和23-2观察，可得到与使用双轨输出的驱动模式中相同的负载。由此，不需设计具有在两个驱动模式中负载不同的放大器。因此，可简单地设计放大器。
如上所述，在MOS固态图像拾取器件中，包括：两个电容器，即电容器32-1和32-2，该电容器存储对于每列的多个行例如两行中的像素的电荷；和两个电荷电压转换放大器，即电荷电压转换放大器23-1与23-2，输出相应于电容器32-1和32-2中存储的电荷的模拟信号。提供用于选择性地短路电荷电压转换放大器23-1和23-2的输入端的开关25，并优选地提供用于选择性地短路电荷电压转换放大器23-1和23-2的输出端的开关26。由此，可在两个模式中选择性地驱动MOS固态图像拾取器件，其中开关25和26为非短路状态(截止态)以便从电荷电压转换放大器23-1和23-2独立地读取模拟信号的第一模式，和其中开关25和26为短路状态(导通态)以便从电荷电压转换放大器23-1和23-2读取模拟信号平均值的第二模式。
在第一驱动模式中，关断开关25和26，且电荷电压转换放大器23-1和23-2的输入端与输出端进入非短路状态。由此，双轨电路可用作双轨输出，且可从模拟输出端27-1和27-2独立地且并行地读取用于两行的模拟图像信号。由此，通过采用双轨输出的形式，当在静止图像模式等中读取所有像素的像素信息时，可实现高速读取。但是，不必需使用双轨输出形式。通过仅使用双电容器32-1和32-2的中一个以及使用两个电荷电压转换放大器23-1和23-2中的一个，可采用单轨(single-rail)输出形式。
相反，在第二驱动模式中，导通开关25，且电荷电压转换放大器23-1和23-2的输入端进入短路状态。由此，用于两行的模拟像素信号添加到每一像素，且可读出平均值而不仅是和。此外，导通开关26且电荷电压转换放大器23-1和23-2的输出端进入短路状态。由此，即使在双电荷电压转换放大器23-1和23-2中发现了偏差，也可消除该偏差。由此，可输出不包括误差的平均值。此外，通过在垂直方向添加两个像素，可实现在低分辨率读取。
尽管在前述实施例中描述了提供有双轨电容器32-1和32-2以及双轨电荷电压转换放大器23-1和23-2的例子，但是不必需使用双轨电容器和双轨电荷电压转换放大器。可提供三-或多轨电容器和三-或多轨电荷电压转换放大器来添加垂直方向的三个或多个像素来完成在低分辨率的读取。此时，通过在f个(f为等于或大于3的整数)电荷电压转换放大器23-1到23-f的输入端之间以及在f个电荷电压转换放大器23-1到23-f的输出端之间提供开关，可在第一驱动模式中实现f轨输出以及可在第二驱动模式中实现f个像素在垂直方向的添加。
顺便提及，尽管前述实施例中描述了仅在垂直方向的像素添加，但是可把已知技术使用于水平方向的像素添加。通过使用水平扫描电路18同时激活用于多个列的水平扫描脉冲ΦH和当进行水平扫描时同时访问多个列，可添加水平信号线21-1和21-2中用于多个水平方向(横向)像素的信息。
而且，前述实施例中描述了把转换电荷到电压的电荷电压转换放大器23-1和23-2用作输出电路(该输出电路输出相应于存储于电容器32-1和32-2的电荷的模拟信号)，但是不必需使用电荷电压转换放大器。例如，如图6所示，可使用包括运算放大器51的电流-电压转换放大器50，该运算放大器51的非倒相输入端接收参考电压Vref，输入电阻52连接到运算放大器51的倒相输入端，且反馈电阻器53连接在运算放大器51的输出端与倒相输入端之间。
在电流-电压转换放大器50中，由于相应存储于电容器中的的电荷的电流I流入输入电阻器52，运算放大器51的输出显示出由Vout＝I·R表示的输出电压Vout，其中R代表反馈电阻器53的电阻。
这里，提供输入电阻器52用于防止振荡，且对操作不起作用。当在第二模式中使用电流-电压转换放大器50作为输出电路且短路输入端和输出端时，彼此并行地连接两个反馈电阻器53-1和53-2，并得到组合电阻R/2。由此，如果相应于存储于电容器32-1和32-2中的电荷的电流彼此相等时，可得到由Vout＝2I·(R/2)＝I·R表示的输出电压Vout，其为通过添加垂直方向的两个像素的信息得到的和的平均值。
尽管前述实施例中描述了MOS固态图像拾取器件，其中提供电容器32-1和32-2以及电荷电压转换放大器23-1和23-2以便于与水平信号线21-1和21-2相应，以及其中电荷电压转换放大器23-1与23-2通过水平信号线21-1与21-2将从电容器32-1和32-2输出的电荷转换为电压，但是本发明还可以应用于MOS固态图像拾取器件，其中例如为了减小噪声，对垂直信号线15-1至15-n中的每一个提供电容器32-1和32-2以及电荷电压转换放大器23-1和23-2，且其中自电容器32-1和32-2的输出电荷通过电荷电压转换放大器23-1和23-2转换到电压并输出到水平信号线21-1和21-2。
此时，在水平信号线21-1和21-2中仅提供S/H电路24-1和24-2。由于在相应的垂直信号线15-1至15-n的电荷电压转换放大器23-1和23-2的输入端之间提供开关25，且在水平信号线21-1至21-2之间提供开关26，在第二驱动模式中可把提供给相应信号线15-1至15-n的电荷电压转换放大器23-1和23-2的输入端和输出端短路。由此，可达到如前述实施例的相同优点。
此外，尽管前述实施例中描述了把本发明应用于MOS固态图像拾取器件的例子，该MOS固态图像拾取器件具有水平扫描MOS布置，其中把通过对各个像素11的光电转换得到的电荷转换到电信号，把转换的电信号读入各个垂直信号线15-1至15-n，且通过水平扫描输出读入的电信号，但是本发明还可应用到水平扫描电荷电荷耦合器件(CCD)固态图像拾取器件，如图7所示，其中通过对各个垂直像素列提供的垂直传送单元(垂直CCD)62-1至62-n垂直地传送通过对各个像素61进行光电转换而得到的电荷，通过在对相关垂直像素列的垂直传送单元62-1至62-n的后续级中提供的电荷检测单元(例如电荷电压转换单元)63-1到63-n、把垂直传送的电荷电压转换为电信号，通过垂直信号线64-1至64-n读取所转换的电信号，且通过水平扫描输出读入的电信号。这里，如图1所示，布置图7所示的列电路17、水平扫描电路18、水平选择开关控制电路19和输出电路单元20。
如图8所示，依照本发明的固态图像拾取器件可用作摄像模块的图像拾取器件，例如数字静止摄像机，具有静止图像模式(第一驱动模式)和监控模式(第二驱动模式)。此外，依照本发明的固态图像拾取器件可用作由具有静止图像模式和监控模式的摄像功能的蜂窝电话所代表的便携式终端的图像拾取器件。

Claims (24)

1、一种固态图像拾取器件，包括：
像素阵列区，其中像素以矩阵二维布置，每个像素包括光电转换部分；
用于存储在每列的多个行中的像素的电荷的多个电容器，通过垂直信号线从像素阵列区输出该电荷；
用于输出相应于在多个电容器中存储的电荷的模拟信号的多个输出电路；和
用于选择性地短路多个输出电路的输入端的第一开关装置。
2、依照权利要求1的固态图像拾取器件，还包括用于选择性地短路多个输出电路的输出端的第二开关装置。
3、依照权利要求1的固态图像拾取器件，其中：
提供多个电容器和多个输出电路，以便与多个水平信号线相应；和
通过多个输出电路把通过多个水平信号线自多个电容器输出的电荷转换为电压。
4、依照权利要求1的固态图像拾取器件，其中：
提供多个电容器和多个输出电路，以便与多个水平信号线相应；和
通过多个输出电路把与通过多个水平信号线自多个电容器的输出电荷对应的电流转换为电压。
5、依照权利要求1的固态图像拾取器件，其中：
提供用于垂直信号线的多个电容器和多个输出电路；和
通过多个输出电路把自多个电容器输出的电荷转换为电压并输出到多个水平信号线。
6、一种固态图像拾取器件，包括：
像素阵列区，其中像素以矩阵二维布置，每个像素包括光电转换部分；
用于存储在每列的多个行中的像素的电荷的多个电容器，通过垂直信号线从像素阵列区输出该电荷；
用于输出相应于在多个电容器中存储的电荷的模拟信号的多个输出电路；和
用于选择性地短路多个输出电路的输入端的第一开关装置，其中
固态图像拾取器件具有：
第一驱动模式，其中不短路第一开关装置，由此从多个输出电路独立地读取模拟信号；和
第二驱动模式，其中短路第一开关装置，由此从多个输出电路读取模拟信号的平均值。
7、依照权利要求6的固态图像拾取器件，还包括用于选择性地短路与第一开关装置相关的多个输出电路的输出端的第二开关装置。
8、一种驱动固态图像拾取器件的方法，该固态图像拾取器件包括：像素阵列区，其中像素以矩阵二维布置，每个像素包括光电转换部分；用于存储在每列的多个行中的像素的电荷的多个电容器，通过垂直信号线从像素阵列区输出电荷；用于输出相应于在多个电容器中存储的电荷的模拟信号的多个输出电路；和用于选择性地短路多个输出电路的输入端的第一开关装置，该方法包括把第一开关装置置于非短路态，由此从多个输出电路独立地读取模拟信号。
9、如权利要求8的驱动固态图像拾取器件的方法，其中固态图像拾取器件还包括用于选择性地短路与第一开关装置相关的多个输出电路的输出端的第二开关装置。
10、如权利要求8的驱动固态图像拾取器件的方法，其中从多个输出电路中的一个读取模拟信号。
11、如权利要求8的驱动固态图像拾取器件的方法，其中从多个输出电路并行地读取模拟信号。
12、一种驱动固态图像拾取器件的方法，该固态图像拾取器件包括：像素阵列区，其中像素以矩阵二维布置，每个像素包括光电转换部分；用于存储在每列的多个行中的像素的电荷的多个电容器，通过垂直信号线从像素阵列区输出电荷；用于输出相应于在多个电容器中存储的电荷的模拟信号的多个输出电路；和用于选择性地短路多个输出电路的输入端的第一开关装置，该方法包括把第一开关装置置于短路态，由此从多个输出电路读取模拟信号的平均值。
13、如权利要求12的驱动固态图像拾取器件的方法，其中固态图像拾取器件还包括用于选择性地短路与第一开关装置相关的多个输出电路的输出端的第二开关装置。
14、如权利要求12的驱动固态图像拾取器件的方法，其中从所有多个输出电路读取平均值。
15、如权利要求12的驱动固态图像拾取器件的方法，其中从多个输出电路中的一个读取平均值且阻塞其它输出电路的输出侧。
16、一种驱动固态图像拾取器件的方法，该固态图像拾取器件包括：像素阵列区，其中像素以矩阵二维布置，每个像素包括光电转换部分；用于存储在每列的多个行中的像素的电荷的多个电容器，通过垂直信号线从像素阵列区输出电荷；用于输出相应于在多个电容器中存储的电荷的模拟信号的多个输出电路；和用于选择性地短路多个输出电路的输入端的第一开关装置，该方法包括在第一开关装置为非短路的第一模式中选择性地驱动固态图像拾取器件，由此从多个输出电路独立地读取模拟信号，并在第一开关装置为短路的第二驱动模式中选择性地驱动固态图像拾取器件，以便从多个输出电路读取模拟信号的平均值。
17、如权利要求16的驱动固态图像拾取器件的方法，其中固态图像拾取器件还包括用于选择性地短路与第一开关装置相关联的多个输出电路的输出端的第二开关装置。
18、如权利要求16的驱动固态图像拾取器件的方法，其中以第一驱动模式中从多个输出电路中的一个读取模拟信号。
19、如权利要求16的驱动固态图像拾取器件的方法，其中以第一驱动模式中从多个输出电路中并列地读取模拟信号。
20、如权利要求16的驱动固态图像拾取器件的方法，其中以第二驱动模式中从所有多个输出电路读取平均值。
21、如权利要求16的驱动固态图像拾取器件的方法，其中以第二驱动模式从多个输出电路中的一个读取平均值且阻塞其它输出电路的输出侧。
22、一种固态图像拾取器件，包括：
像素阵列区，其中布置每个包括光电转换部分的多个像素；
用于从多个像素输出信号的多个输出电路；和
用于选择性地短路多个输出电路的输入端的开关装置。
23、依照权利要求22的固态图像拾取器件，还包括在像素阵列区旁边布置的信号处理单元，其中
多个输出电路通过信号处理单元从多个像素输出信号。
24、一种摄像机模块，包括：
图像拾取芯片，包括：像素阵列区，在像素阵列区中设置多个像素，每一个像素包括光电转换部分；用于从多个像素输出信号的多个输出电路；和用于选择性地短路多个输出电路的输入端的开关装置；和
用于对从图像拾取芯片发送的图像拾取信号执行信号处理的信号处理芯片。
CN200510069772A 2004-02-13 2005-02-08 固态图像拾取器件及其驱动方法 Expired - Fee Related CN100592526C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004036507A JP2005229373A (ja) 2004-02-13 2004-02-13 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法
JP036507/04 2004-02-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1755936A CN1755936A (zh) 2006-04-05
CN100592526C true CN100592526C (zh) 2010-02-24

Family

ID=34697919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200510069772A Expired - Fee Related CN100592526C (zh) 2004-02-13 2005-02-08 固态图像拾取器件及其驱动方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7595828B2 (zh)
EP (2) EP1898628B1 (zh)
JP (1) JP2005229373A (zh)
KR (1) KR101122424B1 (zh)
CN (1) CN100592526C (zh)
DE (1) DE602005027514D1 (zh)
TW (1) TWI257244B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006014316A (ja) * 2004-06-22 2006-01-12 Samsung Electronics Co Ltd サブサンプリングされたアナログ信号を平均化する改善された固体撮像素子及びその駆動方法
KR100674957B1 (ko) * 2005-02-23 2007-01-26 삼성전자주식회사 임의의 서브-샘플링 레이트로 아날로그 신호를 평균화하여서브-샘플링하는 고체 촬상 소자 및 그 구동 방법
EP1788797B1 (en) * 2005-11-18 2013-06-26 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image pickup device
JP2007274504A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Eastman Kodak Co デジタルカメラ
CN101197921B (zh) * 2006-12-07 2010-11-03 比亚迪股份有限公司 一种图像信号采样电路及其方法
JP4305507B2 (ja) * 2006-12-18 2009-07-29 ソニー株式会社 撮像装置およびカメラ
JP4058459B1 (ja) * 2007-03-02 2008-03-12 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
JP5188221B2 (ja) * 2008-03-14 2013-04-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP4659868B2 (ja) * 2008-09-19 2011-03-30 キヤノン株式会社 固体撮像装置および撮像システム
US8212903B2 (en) * 2009-07-31 2012-07-03 Xerox Corporation Sensor array with selectable resolution and method thereof
JP5235814B2 (ja) * 2009-08-04 2013-07-10 キヤノン株式会社 固体撮像装置
EP2367321B1 (de) 2010-03-05 2014-01-22 Televés, S.A. Kommunikationssystem und -verfahren
US9699395B1 (en) * 2016-03-17 2017-07-04 Raytheon Company Imaging circuits and method
JP7271131B2 (ja) * 2018-10-24 2023-05-11 キヤノン株式会社 撮像装置および撮像装置の制御方法
JP7222656B2 (ja) * 2018-10-24 2023-02-15 株式会社ジャパンディスプレイ 指紋検出装置及び指紋検出装置付き表示装置
US11082643B2 (en) 2019-11-20 2021-08-03 Waymo Llc Systems and methods for binning light detectors

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5790191A (en) * 1996-03-07 1998-08-04 Omnivision Technologies, Inc. Method and apparatus for preamplification in a MOS imaging array
US5901257A (en) * 1996-05-03 1999-05-04 Omnivision Technologies, Inc. Single chip color MOS image sensor with two line reading structure and improved color filter pattern
JP3466886B2 (ja) * 1997-10-06 2003-11-17 キヤノン株式会社 固体撮像装置
US6765613B1 (en) * 1998-07-22 2004-07-20 Micron Technology, Inc. Low light sensor signal to noise improvement
US7068312B2 (en) * 2000-02-10 2006-06-27 Minolta Co., Ltd. Solid-state image-sensing device
JP4011818B2 (ja) * 2000-02-29 2007-11-21 キヤノン株式会社 半導体固体撮像装置
US6952228B2 (en) * 2000-10-13 2005-10-04 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus
WO2002043366A2 (en) 2000-11-27 2002-05-30 Vision Sciences Inc. Programmable resolution cmos image sensor
JP2002330349A (ja) * 2001-04-26 2002-11-15 Fujitsu Ltd Ｘｙアドレス型固体撮像装置
US6541751B1 (en) * 2001-10-03 2003-04-01 Pixim Inc Time multiplexing image processing functions for noise reduction
JP2004153705A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 増幅型固体撮像装置及びそれを用いた撮像システム
US7304674B2 (en) * 2002-11-15 2007-12-04 Avago Technologies General Ip Pte Ltd Sampling image signals generated by pixel circuits of an active pixel sensor (APS) image sensor in a sub-sampling mode

Also Published As

Publication number Publication date
EP1564986A2 (en) 2005-08-17
TWI257244B (en) 2006-06-21
EP1564986B1 (en) 2011-04-20
CN1755936A (zh) 2006-04-05
TW200537920A (en) 2005-11-16
DE602005027514D1 (de) 2011-06-01
EP1898628A1 (en) 2008-03-12
JP2005229373A (ja) 2005-08-25
KR20060041926A (ko) 2006-05-12
KR101122424B1 (ko) 2012-03-09
EP1898628B1 (en) 2011-12-28
US7595828B2 (en) 2009-09-29
US20050179795A1 (en) 2005-08-18
EP1564986A3 (en) 2006-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100592526C (zh) 固态图像拾取器件及其驱动方法
JP7319917B2 (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、および電子機器
JP5885403B2 (ja) 撮像装置
JP6246004B2 (ja) 固体撮像装置
KR101177140B1 (ko) 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 구동 방법 및 촬상 장치
JP2007142738A (ja) 物理情報取得方法および物理情報取得装置
JP5495551B2 (ja) 固体撮像装置
JP4584634B2 (ja) 固体撮像装置
CN102780859B (zh) 固态成像设备、驱动固态成像设备的方法和固态成像系统
JP2010141928A (ja) 固体撮像装置
JP4533367B2 (ja) 固体撮像装置
CN104272718A (zh) 固体摄像装置
JP4788782B2 (ja) 固体撮像装置および固体撮像装置の駆動方法
JP5177198B2 (ja) 物理情報取得方法および物理情報取得装置
US11212474B2 (en) Bidirectional TDI line image sensor
JP5409976B1 (ja) 固体撮像装置
JP4599993B2 (ja) 物理情報取得方法および物理情報取得装置
WO2017085848A1 (ja) 固体撮像装置および撮像装置
JP4312358B2 (ja) 撮像素子
JP4322562B2 (ja) 固体撮像装置
WO2020079884A1 (ja) 撮像装置
KR20060020230A (ko) Ｃｍｏｓ 이미지 센서

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100224

Termination date: 20150208

EXPY Termination of patent right or utility model