CN101309348B - 图像拾取电路、传感器和图像拾取装置 - Google Patents

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Abstract

这里公开的图像拾取电路包括：放大装置，用于放大与光电二极管接收到的光量对应的电荷，并且输出像素信号；斜坡信号产生装置，用于产生其电压以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号；和比较装置，用于比较由放大装置输出的像素信号与由斜坡信号产生装置输出的斜坡信号。由放大装置输出的像素信号的参考电势和由斜坡信号产生装置输出的斜坡信号的参考电势处于同一电平。

Description

图像拾取电路、传感器和图像拾取装置
相关申请的交叉引用 
本发明包含涉及于2007年5月17日向日本专利局提交的日本专利申请JP2007-132097以及于2007年7月6日向日本专利局提交的日本专利申请JP2007-178075的主题，通过引用将其全部内容合并在此。 
技术领域
本发明涉及图像拾取电路、CMOS传感器和图像拾取装置，特别地，本发明涉及可以减少图像的噪声的图像拾取电路、CMOS传感器和图像拾取装置。 
背景技术
在过去，例如，作为固态图像拾取元件的CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器具有诸如比CCD(电荷耦合器件)更低的功耗、更高的速度之类的优点，并且已经将其广泛地并入移动电话、袖珍数字照相机、高级单镜头反光照相机、摄像机、摄像头、引导系统(guidance system)等。 
此外，已经开发了输出高质量图像的高性能传感器，其中诸如图像处理电路之类的传感器功能电路块与CMOS传感器一起形成在芯片上。 
例如，日本专利No.3734717或日本专利N.3710361(下面称为专利文档1或2)公开了这样的技术，在其中使用CDS(关联双采样)电路来处理CMOS传感器中的图像信号，来自像素内的光电二极管的所接收到的光信号通过在每个像素列中放置的模拟CDS电路，以由此消除包含在像素信号中的噪声，其后执行A/D转换。 
然而，在使用CDS电路的情况下，例如，存在这样的问题：由于每个像素列中的CDS电路的变化导致条纹状固定图案的出现的问题，由于需要提供在CDS处理后保持信号值的电容元件因此电路面积增加的问题，或通过移位寄存器执行模拟信号的快速水平扫描因此对切换噪声敏感。 
因此，例如，日本专利公开No.2005-328135(下面称为专利文档3)提 出通过并行列A/D(模拟/数字)转换系统解决这些问题的解决方案(下面称为列AD系统)。 
在列AD系统中，在每个像素列中放置A/D转换器，并且在所选列中的相应像素的模拟信号被集合地输出到相应垂直信号线，然后其经历A/D转换。因此，当解决了使用上述CDS电路时产生的问题，并且可以执行高准确度噪声消除。 
此外，在列AD系统中，由于在图像的水平方向上的每一行中的并行处理，因此不需要以高频驱动水平方向上的扫描，并且可以在垂直方向上以低频驱动A/D转换。因此，列AD系统具有能够容易地从信号分量中分离在高频带中出现的噪声分量的另一优点。 
将参照图1在下面描述采用列AD系统的CMOS传感器的配置。 
在图1中，CMOS传感器11包括FD(floating diffusion，浮置扩散)12、晶体管13、电流源14、参考电压电路15、电阻16、N个比较器171到17N 和N个计数器181到18N。 
附带地，图1显示形成其中以格状形式排列检测光的多个像素的像素阵列的像素之一，并且不显示其它像素。在一个像素的组成元件中，仅显示用于检测像素信号的FD12和晶体管13，而不显示读取像素信号所需的诸如传送晶体管、重置晶体管和选择晶体管之类的晶体管和光电二极管。 
如图1所示，FD12的一端接地，并且FD12的另一端连接到晶体管13的栅极。晶体管13的源极连接到用于驱动的电源电压VDD。晶体管13的漏极经由电流源14接地，并且连接到比较器171的输入端。 
参考电压电路15的输出端经由电阻16连接到用于驱动的电源电压VDD，并且连接到比较器171的另一输入端。比较器171的输出端连接到计数器181。与比较器171相同，比较器172到比较器17N具有分别连接到图中未示出的像素的晶体管的漏极的一个输入端，具有分别连接到参考电压电路15的输出端的另一输入端，并且具有分别连接到计数器182到18N的输出端。 
将对应于图中未示出的光电二极管接收到的光量的电荷传送到FD12中以在FD12中积累。晶体管13放大在FD12中积累的电荷，然后将像素信号P提供到比较器171的一输入端。比较器171的另一输入端被提供有从参考电压电路15输出的斜坡信号R。然后，比较器171向计数器181输出指示相互比较像素信号和斜坡信号R的结果。计数器181根据比较信号计数预定的时 钟信号，然后输出计数值作为像素数据。 
在这样形成的CMOS传感器11中，连接到晶体管13的栅极的FD12具有与GND的寄生电容，并且像素信号P的参考电势是GND电平，而斜坡信号R的参考电势是电源电压VDD的电平。因此，例如，当在电源电压VDD中出现噪声时，该噪声被叠加到斜坡信号R，并且在相互比较像素信号P和斜坡信号R的结果中出现噪声的影响。 
图2显示在图中出现的、由这样的噪声引起的横向拉伸噪声。横向拉伸噪声表现为随机变化的噪声。 
发明内容
如上所述，电源电压的噪声导致图像的噪声。 
已经根据这种情况做出本发明，最好能够减少图像中的噪声。 
根据本发明的第一实施例，提供图像拾取电路，包括：放大装置，用于放大与光电检测器接收到的光量对应的电荷，并且输出像素信号；斜坡信号产生装置，用于产生其电压以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号；和比较装置，用于比较由放大装置输出的像素信号与由斜坡信号产生装置输出的斜坡信号；其中由放大装置输出的像素信号的参考电势和由斜坡信号产生装置输出的斜坡信号的参考电势处于同一电平。 
根据本发明的第二实施例，提供通过在半导体芯片上放置图像拾取电路形成的CMOS传感器，其中图像拾取电路包括：放大装置，用于放大与光电检测器接收到的光量对应的电荷，并且输出像素信号；斜坡信号产生装置，用于产生其电压以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号；和比较装置，用于比较由放大装置输出的像素信号与由斜坡信号产生装置输出的斜坡信号；和由放大装置输出的像素信号的参考电势和由斜坡信号产生装置输出的斜坡信号的参考电势处于同一电平。 
根据本发明的第三实施例，提供具有通过在半导体芯片上放置图像拾取电路形成的CMOS传感器的图像拾取装置，其中图像拾取电路包括：放大装置，用于放大与光电检测器接收到的光量对应的电荷，并且输出像素信号；斜坡信号产生装置，用于产生其电压以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号；和比较装置，用于比较由放大装置输出的像素信号与由斜坡信号产生装置输出的斜坡信号；和由放大装置输出的像素信号的参考电势和由斜坡信 号产生装置输出的斜坡信号的参考电势处于同一电平。 
本发明的第一到第三实施例放大与光电检测器接收到的光量对应的电荷，输出像素信号；产生其电压以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号，并且比较像素信号与斜坡信号。像素信号的参考电势和斜坡信号的参考电势处于同一电平。 
根据本发明的第一到第三实施例，可以减少图像中的噪声。 
附图说明
图1是显示过去CMOS传感器的示例的配置的电路图； 
图2是显示图像中出现的横向拉伸噪声的示例的图示； 
图3是应用本发明的CMOS传感器的实施例的配置示例的方框图； 
图4是CMOS传感器的操作的图示； 
图5是CMOS传感器的配置的示例的电路图； 
图6是参考电压电路的配置的示例的电路图； 
图7是显示过去的参考电压电路的示例的配置的电路图； 
图8是帮助解释在增加的增益的时间的斜坡信号的图示； 
图9是帮助解释在偏移时间的斜坡信号的图示；和 
图10是帮助解释过去的在偏移时间的斜坡信号的图示。 
具体实施方式
将在下面描述本发明的具体实施例。将在说明书或附图中描述本发明的实施例的构造要求之间的对应关系。本描述确定在说明书或附图中描述支持本发明的实施例。因此，甚至当存在说明书或附图中进行描述、但是在这里没有描述为与本发明的构造要求对应的实施例的实施例时，其不意味着该实施例不对应于构造要求。因此，甚至当在这里描述为对应于构造要求的实施例时，其不意味着实施例不对应于出构造要求之外的其它构造要求。 
根据本发明的第一实施例的图像拾取电路，包括：放大装置(例如图5的晶体管42)，用于放大与光电检测器接收到的光量对应的电荷，并且输出像素信号；斜坡信号产生装置(例如，图5的参考电压电路26)，用于产生其电压以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号；和比较装置(例如，图5的比较器311到31N)，用于比较由放大装置输出的像素信号与由斜坡信号产 生装置输出的斜坡信号；其中由放大装置输出的像素信号的参考电势和由斜坡信号产生装置输出的斜坡信号的参考电势处于同一电平。 
在根据本发明第一实施例的图像拾取电路中，斜坡信号产生装置可以包括增益改变装置(例如，图6的增益改变电路54)，用于通过改变斜坡信号的斜率来由图像拾取电路拾取的图像的增益；和晶体管(例如，图6的晶体管53)，用于与增益改变装置形成电流镜电路，并且例如，当增益最小时，增益改变装置的电导和晶体管的电导之间的比值为1。 
在根据本发明第一实施例的图像拾取电路中，斜坡信号是以具有其中斜坡信号的电压以固定斜率从第一初始值下降的第一部分和其中斜坡信号的电压以固定斜率从第二初始值下降的第二部分的形式，并且斜坡信号产生装置还可以包括正常斜坡信号产生装置(例如，图6中的斜坡产生电路56)，用于产生其第一初始电压和其第二初始电压相互相等的斜坡信号；和偏移装置(例如，图6中的偏移电路57)，用于当第一初始电压和第二初始电压相互偏移时，在偏移时间将使第一初始电压高于第二初始电压的偏移分量叠加在斜坡信号上。 
根据本发明的第二实施例的CMOS传感器是通过在半导体芯片上放置图像拾取电路形成的CMOS传感器，其中图像拾取电路包括：放大装置(例如图5的晶体管42)，用于放大与光电检测器接收到的光量对应的电荷，并且输出像素信号；斜坡信号产生装置(例如，图5的参考电压电路26)，用于产生其电压以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号；和比较装置(例如，图5的比较器311到31N)，用于比较由放大装置输出的像素信号与由斜坡信号产生装置输出的斜坡信号；其中由放大装置输出的像素信号的参考电势和由斜坡信号产生装置输出的斜坡信号的参考电势处于同一电平。 
根据本发明的第三实施例的图像拾取装置是具有通过在半导体芯片上放置图像拾取电路形成的CMOS传感器的图像拾取装置，其中图像拾取电路包括：放大装置(例如图5的晶体管42)，用于放大与光电检测器接收到的光量对应的电荷，并且输出像素信号；斜坡信号产生装置(例如，图5的参考电压电路26)，用于产生其电压以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号；和比较装置(例如，图5的比较器311到31N)，用于比较由放大装置输出的像素信号与由斜坡信号产生装置输出的斜坡信号；其中由放大装置输出的像素信号的参考电势和由斜坡信号产生装置输出的斜坡信号的参考电势处于同 一电平。 
将参照附图在下面详细描述应用本发明的具体实施例。 
图3是应用本发明的CMOS传感器的实施例的配置示例的方框图。 
图3中的CMOS传感器21包括系统控制单元22、垂直扫描电路23、像素阵列24、PLL(锁相环)25、参考电压电路26、列ADC(模数转换器)27、水平扫描电路28和感测放大器29。 
系统控制单元22控制形成CMOS传感器21的每一块。 
垂直扫描电路23根据系统控制单元22的控制顺序地将用于控制像素信号的输出的信号提供给在像素阵列24的垂直方向上布置的像素。 
通过以格状形式布置多个像素形成像素阵列24。在图3中，未示出除了像素24P之外的像素。在像素阵列24中，在垂直方向上布置的像素根据从垂直扫描电路23提供的控制信号顺序地输出像素信号。 
PLL25基于外部提供的时钟信号(CK)产生驱动CMOS传感器21内的每个块所需的预定频率的时钟信号。然后PLL25将所产生的时钟信号提供给参考电压电路26和列ADC27。 
参考电压电路26产生以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号R。然后参考电压电路26将斜坡信号R提供给列ADC27。 
列ADC27包括比较器31、计数器32和总线33。附带地，在列ADC27中，以对应于在像素阵列24的水平方向上布置的多个像素的方式，在水平方向上布置多个比较器31和计数器32的组合。然而，图3显示了一组比较器31和计数器32。 
比较器31的一个输入端被提供有来自像素阵列24中的像素24P的像素信号P，而比较器31的另一个输入端被提供有来自参考电压电路26的斜坡信号R。比较器31比较像素信号P与斜坡信号R，并且将作为比较结果的比较结果信号提供给计数器32。 
计数器32被提供有来自PLL25的预定频率的计数时钟信号(CKX)。计数器32根据从比较器31提供的比较结果信号和系统控制单元22的控制计数计数器时钟信号。由此，计数器32将像素P输出的模拟像素信号P转换为数字像素数据，然后输出该数字像素数据。图3中的计数器32包括锁存器和13个TFF(反转触发器(Toggle Flip-Flop))，并且输出13位像素数据。 
总线33是用于连接计数器32和感测放大器29的13位总线。 
水平扫描电路28根据系统控制单元22的控制以预定定时将用于输出像素数据的信号提供给在列ADC 27的水平方向上布置的多个计数器32。 
感测放大器29将经由总线33从列ADC 27并行提供的像素数据转换为串行像素数据。然后，感测放大器29输出串行像素数据到外部。 
将参照图4描述CMOS传感器21的操作。 
图4从顶部依次显示像素阵列24中的像素输出的像素信号P、参考电压电路26输出斜坡信号R、比较器31输出比较结果信号、用于改变计数器的上升计数或下降计数的信号、PLL 25输出的计数器时钟信号和计数器32输出的计数器输出信号。 
如从图4顶部起的第一图所示，根据从垂直扫描电路23提供的控制信号，像素阵列24中的像素在重置信号A/D转换时间段输出与预定参考电势对应的像素信号P(重置分量)，并且在信号A/D转换时间段期间与根据图中未示出的光电检测器接收到的光量对应的电荷输出像素信号P(数据分量)。 
如从图4顶部起的第二图所示，参考电压电路26输出其电压以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号。在斜坡信号R中，与数据信号A/D转换时间段期间对应的电压下降的时间段长于与重置A/D转换时间段对应的电压下降的时间段。 
如从图4顶部起的第三图所示，比较器31比较像素信号P与斜坡信号R，并且当像素信号P超过斜坡信号R时输出在L电平的比较结果信号，而当像素信号P在斜坡信号R之下时输出在H电平的比较结果信号。也就是，在斜坡信号R的电压以固定斜率下降的情况下，当斜坡信号R与像素信号P一致时，比较器31输出从H电平到L电平的跃迁的比较结果信号。 
如从图4顶部起的第四图所示，计数器32被提供有来自系统控制单元22的用于改变上升计数或下降计数的信号，在重置信号A/D转换时间段，在斜坡信号R的电压以固定斜率下降的同时，该信号处于L电平，而在数据信号A/D转换时间段，在斜坡信号R的电压以固定斜率下降的同时，该信号处于H电平。 
例如，如从图4顶部起的第五图所示，PLL 25向计数器32提供预定频率(例如500MHz高速时钟信号)的计数器时钟信号。 
如从图4顶部起的第六图(在底部)所示，计数器32计数计数器时钟信号，并且输出像素数据。 
具体地，当用于改变上升计数或下降计数的信号处于L电平时，计数器32处于下降计数模式，在该模式中，计数器32在重置信号A/D转换时间段期间斜坡信号R的电压开始下降时开始下降计数，然后保持直到比较结果信号产生从H电平到L电平的跃迁为止所计数的计数值(重置信号计数)。其后，用于改变上升计数或下降计数的信号产生从L电平到H电平的跃迁，并且计数器32被设置为上升计数模式，在该模式中，在数据信号A/D转换时间段期间斜坡信号R的电压开始下降时开始上升计数。计数器32然后输出直到比较结果信号产生从H电平到L电平的跃迁为止所计数的计数值(数据信号计数)和重置信号计数之间的差的计数值作为像素数据。 
将参照图5进一步描述CMOS传感器21。 
图5的CMOS传感器21包括参考电压电路26、N个比较器311到31N，N个计数器321到32N、FD41、晶体管42、电流源43和电阻44。 
FD41和晶体管42是图3中的像素阵列24的像素24P的组成元件的一部分。根据垂直扫描电路23的控制，将根据图中与未示出的光电二极管接收到的光量对应的输出电荷传送到FD41并在FD41中积累。晶体管42放大在FD41中积累的电荷，并且根据垂直扫描电路23的控制输出像素信号P。 
FD41的一端接地，并且FD41的另一端连接到晶体管42的栅极。晶体管42的源极连接到电源电压VDD，而晶体管42的漏极经由电流源43接地，并且连接到比较器311的一个输入端。参考电压电路26的输出端连接到比较器311的另一个输入端，并且经由电阻44接地。 
在这样形成的CMOS传感器21中，因为积累了根据光电二极管接收到的光量的输出电荷的FD41接地，因此输入到比较器31的像素信号P的参考电势是GND电平。由于参考电压电路26的输出端经由电阻44接地，因此输入到比较器31的斜坡信号R的参考电势也是GND电平。因此，在像素信号P和斜坡信号R中出现的噪声的噪声源是公共GND。 
因此，从比较器31看来，以GND作为噪声源而在像素信号P和斜坡信号R中出现的噪声是同相的，而当比较器31相互比较像素信号P和斜坡信号R时，在像素信号P和斜坡信号R中出现的噪声相互抵消。因此，比较器31输出的比较结果信号不受噪声影响。因此，可以抑制像素数据中的噪声的出现。 
还可以从参考电压电路26的电路配置描述噪声的出现的抑制。 
图6是参考电压电路26的配置的示例的电路图。 
图6中的参考电压电路26包括恒流产生电路50、三个晶体管51到53、增益改变电路54、晶体管55、斜坡产生电路56和偏移电路57。 
恒流产生电路50的一端接地，并且恒流产生电路50另一端连接到晶体管51的漏极。晶体管51的源极连接到电源电路VDD，并且晶体管51的栅极连接到晶体管52的栅极。晶体管51的栅极与晶体管52的栅极之间的连接点连接到恒流产生电路50和晶体管51的漏极之间的连接点，并且还连接点偏移电路57。 
晶体管52的源极连接到电源电压VDD，并且晶体管52的漏极连接到晶体管53的漏极。 
晶体管53的栅极连接到增益改变电路54。晶体管53的栅极和增益改变电路54之间的连接点连接到晶体管52的漏极和晶体管53的漏极之间的连接点。 
例如，当改变CMOS传感器21提取的图像的增益时，或当增益增加时，增益改变电路54使得从参考电压电路26输出在如将在后面描述的图8所示的增益增加的时候的斜坡信号R。增益改变电路54和晶体管53形成电流镜电路。 
晶体管55的漏极连接到增益改变电路54，晶体管55的源极连接到电源电压VDD，并且晶体管55的栅极连接到斜坡产生电路56。晶体管55的漏极和增益产生电路54之间的连接点连接到晶体管55的栅极和斜坡产生电路56之间的连接点。 
斜坡产生电路56是用于产生图4所示的斜坡信号R的电路。 
偏移电路57使得从参考电压电路26输出在如将在后面描述的图9中所示的偏移的时候的斜坡信号，以便防止像素数据收到黑参考变动(shift)的影响，该变动是由例如温度等或电路偏移分量的变化产生的黑电流引起的。 
假设Tr1是从斜坡产生电路56输出的电流，If1是从偏移电路57输出的电流，而Rout是电阻44的电阻值，由下面的方程(1)表示从这样形成的参考电压电路26输出的斜坡信号R。 
斜坡信号R＝(Ir1+If1)×Rout       ......(1) 
如方程(1)所示，斜坡信号R不具有电源电压VDD的项。这还显示出电源电压VDD的噪声不影响像素数据。 
图7是显示参照图1所示的过去的CMOS传感器11(也就是斜坡信号R的参考电势是电源电压VDD的CMOS传感器11)的参考电压电路15的示例的配置的电路图。 
图7中的参考电压电路15包括两个恒流电路601和602，晶体管61、增益改变电路62、晶体管63、斜坡产生电路64、偏移电路65和晶体管66到68。 
假设Ir2是从斜坡产生电路64输出的电流，If2是从偏移电路65输出的电流，而Rout是电阻16的电阻值，由下面的方程(2)表示从这样形成的参考电压电路15输出的斜坡信号R。 
斜坡信号R＝VDD-(Ir2+If2)×Rout           ......(2) 
因此，当斜坡信号R的参考电势是电源电压VDD时，斜坡信号R具有电源电压VDD项。因此，当在电源电压VDD中出现噪声时，该噪声叠加到斜坡信号R，由此影响比较器17输出的比较结果信号(图1)。结果，在图像中出现图2所示的横向噪声。 
另一方面，如上所述，从图6所示的参考电压电路26输出的斜坡信号R的参考电势是GND电平，使得可以抑制在图像中出现的横向噪声。 
接下来将参照图8描述在增益增加的时候的斜坡信号R。 
在图8中，横坐标轴指示从左向右的时间经过，纵坐标轴指示斜坡信号R的电压。在参照图4描述的重置信号A/D转换时间段内斜坡信号R的电压以固定斜率下降的时间段被称为重置阶段(P阶段)，而在数据信号A/D转换时间段内斜坡信号R的电压以固定斜率下降的时间段被称为数据阶段(D阶段)。 
在正常时间下的斜坡信号R表示当CMOS传感器21拾取在正常量度下的图像时的波形。在增益增加时的斜坡信号R表示当CMOS传感器21拾取比正常更暗的条件下的图像时的波形。也就是，在比正常更暗的条件下，在图5的FD41中积累少量电荷。然而，降低斜坡信号R的电压的斜率可以延长在由比较器31输出的比较结果信号(图4)产生从H电平到L电平的跃迁之前的时间。由此由计数器32输出的像素数据增益增加。 
将在下面描述在增益增加时在从参考电压电路26输出的斜坡信号R中出现的电路噪声。 
如图6所示形成参考电压电路26，并且由下面的方程(3)表示由恒流 产生电路50提供给斜坡信号R的电压噪声VN0。 
VN0＝in0×(gm2/gm1)×(gm4/gm3)×(gm6/gm5)×Rout...(3) 
在方程(3)中，in0是恒流产生电路50的电流噪声，gm1是晶体管51的电导，gm2是晶体管52的电导，gm3是晶体管53的电导，gm4是晶体管54的电导，gm5是晶体管55的电导，gm6是晶体管56的电导。 
此时，假设vn1是晶体管51的电压噪声，由晶体管51提供给斜坡信号R的电压噪声VN1由下面的方程(4)表示。 
VN1＝vn1×gm2×(gm4/gm3)×(gm6/gm5)×Rout  ...(4) 
由下面的方程(5)表示在斜坡信号R中出现的总噪声。 
VN2＝VN02+VN12+VN22+VN32+VN42+VN52+VN62+VN72 ...(5) 
在方程(5)中，VN2是由晶体管52提供给斜坡信号R的电压噪声，VN3是由晶体管53提供给斜坡信号R的电压噪声，VN4是由增益改变电路54提供给斜坡信号R的电压噪声，VN5是由晶体管55提供给斜坡信号R的电压噪声，VN6是由斜坡产生电路56提供给斜坡信号R的电压噪声，而VN7是由偏移电路57提供给斜坡信号R的电压噪声。 
在这种情况下，例如，当增益为最大，并且在增益改变电路54的电流镜电路和晶体管53中的返回比是1时，例如，在斜坡信号R中照常出现电压噪声VN0到VN3的值，因此变得能够作为噪声被注意到。 
为了抑制在增加的增益的时候的噪声增加，增益改变电路54的大小必须足够小于晶体管53的大小。具体地，如图8所示，当增益被改变为两倍时，增益改变电路54的大小减半，也就是，增益改变电路54的gm4的电导减半，由此由增益改变电路54的电流镜电路和晶体管53产生的电流减少。在这种情况下，可以将增加增益时的噪声VN0到VN3抑制到正常增益时的噪声VN0到VN3的一半。 
附带地，在低增益时，噪声VN0到VN3照常出现在总噪声VN中。然而，例如，可以通过增益恒流产生电路50的电流值或执行电容等的带限(bandlimitation)来减少这样的噪声。 
接下来将参照图9描述在偏移时间的斜坡信号R。 
在图9中，横坐标轴指示从左向右的时间经过，纵坐标轴指示斜坡信号R的电压。 
为了防止像素数据受黑参考的变动(该变动由温度等的变化导致的黑电 流引起)的影响，在偏移时间，偏移电路57输出的电流叠加在来自斜坡产生电路56的斜坡信号R上，并且输出结果。也就是，如图9所示，在偏移时间，在偏移时间上的重置阶段的电压高于在正常时间上的重置阶段的电压，并且在重置阶段的参考电压(在以固定斜率下降之前的电压被称为参考电压)比数据阶段中的参考电压高偏移电平那么多。根据温度等的变化设置偏移电平。 
由于在重置阶段中的参考电压比数据阶段中的参考电压高偏移电平那么多，因此，甚至在通过温度等的变化增加黑电流时，也可以消除该增加。由输出与偏移电平对应的电流的偏移电路57执行在重置阶段中的这种偏移。 
因此，偏移电路57在偏移时间输出电流，并且在正常时间不输出电流。因此，在正常时间，防止偏移电路57输出的电压的电压噪声引起斜坡信号R中的噪声。 
将在下面描述在偏移时间在从参考电压路26输出的斜坡信号R中出现的电路噪声。 
如参照图8所述，由上述方程(5)表示斜坡信号R中出现的总噪声VN。由偏移电路57提供给斜坡信号R的电压噪声是VN7。当流过偏移电路57的电流的配置是通过电流镜执行来自晶体管51的栅极的电流分布的系统的配置时，由下面的方程(6)表示偏移电路57提供给斜坡信号R的电压噪声NV7。 
VN7＝in0×(gm7/gm1)×Rout    ...(6) 
如上所述，gm7是偏移电路57的电导，在图6所示的参考电压电路26的电路配置中，偏移电路57在正常时间不输出用于偏移的电流。因此，可以忽略在方程(6)中被提供给斜坡信号R的电压噪声NV7的项。因此，可以比具有在数据阶段添加偏移的配置的过去的CMOS传感器更多的抑制噪声的出现。 
图10是帮助解释在专利文档3中的过去的CMOS传感器11的参考电压电路15(也就是图7的参考电压电路15)中在偏移时间的斜坡信号R的图示。 
假设在具有图6的配置的本发明中采用类似地在数据阶段添加偏移的配置，偏移电路57在正常时间必须输出要通过电阻44的电流(也就是，大量电流)。然后，在偏移时间，需要通过减少电流，数据阶段的参考电压变低的配置。 
因此，在图10的配置中，在正常时间，偏移电路57输出电流，因此偏移电路57的电压噪声影响斜坡信号R。 
另一方面，如上所述，在图9的配置中，偏移电路57在正常时间不输出电流。因此，与图10的过去的配置相比，可以减少在斜坡信号R中出现的噪声。 
此外，如图7所示，参考电压电路15具有相互独立地提供用于增益改变电路62的恒流电路601和用于偏移电路65的恒流电路602的电路配置。然而，参考电压电路26中的增益改变电路54和配置电路57可以共享恒流产生电路50。这使得可以参考电压电路26的布局面积小于参考电压电路15的布局面积，反过来又减少了CMOS传感器21的布局面积。此外，可以减少功耗。 
此外，例如，已经在过去需要用于消除由像素信号P和斜坡信号R之间的参考电势引起的横向拉伸的噪声信号处理电路等。然而，CMOS传感器21抑制噪声，因此消除这样的信号处理电路的需要。还可以使CMOS传感器21的布局面积减少，并且减少功耗。 
附带地，在本实施例中，已经描述了包括由NMOS形成的单元像素的传感器。然而，本发明可以应用到包括PMOS形成的单元像素的传感器上。在这种情况下，在以上描述中的极性全变得相反。例如，作为参考的GND电平被改变为作为参考的电源电压VDD。还在这种情况下，例如，可以通过设置像素信号P的参考电势和斜坡信号R的参考电势设置为同一电平来抑制噪声的出现。 
本发明应用到的CMOS传感器21可以合并到诸如便携电话、袖珍数字相机、高级单镜头反光相机、摄像机、监视相机、指引系统等。这些装置可以拾取低噪声图像。 
应该注意的是，本发明的实施例不限于上述实施例，并且可以进行各种改变而不背离本发明的宗旨。 
本领域技术人员应该理解，可以根据涉及需要或其它因素进行各种修改、组合、子组合和改变，其均落入所附权利要求或其等效物的范围内。 

Claims (6)

1.一种图像拾取电路，包括：
放大装置，用于放大与光电检测器接收到的光量对应的电荷，并且输出像素信号；
斜坡信号产生装置，用于产生其电压以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号；和
比较装置，用于比较由所述放大装置输出的像素信号与由所述斜坡信号产生装置输出的斜坡信号；
其中由所述放大装置输出的像素信号的参考电势和由所述斜坡信号产生装置输出的斜坡信号的参考电势处于同一地电平。
2.如权利要求1所述的图像拾取电路，其中所述斜坡信号产生装置包括：
增益改变装置，用于通过改变所述斜坡信号的斜率来改变由所述图像拾取电路拾取的图像的增益；和
晶体管，用于与所述增益改变装置形成电流镜电路，和
所述增益改变装置通过降低所述增益改变装置和所述晶体管的电流镜电路产生的电流来增加所述增益。
3.如权利要求2所述的图像拾取电路，其中
所述斜坡信号具有其中电压以固定斜率从第一初始值下降的第一部分和其中电压以固定斜率从第二初始值下降的第二部分的形式，和
所述斜坡信号产生装置还包括：
正常斜坡信号产生装置，用于产生其中所述第一初始电压和所述第二初始电压相互相等的斜坡信号；和
偏移装置，用于当所述第一初始电压和所述第二初始电压相互偏移时，在偏移时间将使所述第一初始电压高于所述第二初始电压的偏移分量叠加到所述斜坡信号上。
4.如权利要求3所述的图像拾取电路，其中
所述增益改变装置和所述偏移装置使用公共恒流电路。
5.一种通过在半导体芯片上放置图像拾取电路形成的互补金属氧化物半导体传感器，
其中所述图像拾取电路包括：
放大装置，用于放大与光电检测器接收到的光量对应的电荷，并且输出像素信号；
斜坡信号产生装置，用于产生其电压以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号；和
比较装置，用于比较由所述放大装置输出的像素信号与由所述斜坡信号产生装置输出的斜坡信号，和
由所述放大装置输出的像素信号的参考电势和由所述斜坡信号产生装置输出的斜坡信号的参考电势处于同一地电平。
6.一种具有通过在半导体芯片上放置图像拾取电路形成的互补金属氧化物半导体传感器的图像拾取装置，
其中所述图像拾取电路包括：
放大装置，用于放大与光电检测器接收到的光量对应的电荷，并且输出像素信号；
斜坡信号产生装置，用于产生其电压以固定斜率从预定初始电压下降的斜坡信号；和
比较装置，用于比较由所述放大装置输出的像素信号与由所述斜坡信号产生装置输出的斜坡信号，和
由所述放大装置输出的像素信号的参考电势和由所述斜坡信号产生装置输出的斜坡信号的参考电势处于同一地电平。
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