CN106060428B - 像素放大装置、包括其的cmos图像传感器及其操作方法 - Google Patents

像素放大装置、包括其的cmos图像传感器及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106060428B
CN106060428B CN201510830996.3A CN201510830996A CN106060428B CN 106060428 B CN106060428 B CN 106060428B CN 201510830996 A CN201510830996 A CN 201510830996A CN 106060428 B CN106060428 B CN 106060428B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pixel
bias current
pixel bias
signal
bias voltage
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.)
Active
Application number
CN201510830996.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106060428A (zh
Inventor
金兌勋
李雄熙
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.)
SK Hynix Inc
Original Assignee
SK Hynix Inc
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 SK Hynix Inc filed Critical SK Hynix Inc
Publication of CN106060428A publication Critical patent/CN106060428A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106060428B publication Critical patent/CN106060428B/zh
Active 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
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/616—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise involving a correlated sampling function, e.g. correlated double sampling [CDS] or triple sampling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14641—Electronic components shared by two or more pixel-elements, e.g. one amplifier shared by two pixel elements
    • 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
    • H04N25/709—Circuitry for control of the power supply
    • 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
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers

Abstract

公开了一种像素放大装置及其CMOS图像传感器。像素放大装置包括：像素偏置采样单元，其对第一像素偏置电压采样；像素偏置电流供应单元，其基于从像素偏置采样单元输出的采样偏置电压来将第一像素偏置电流供应至像素信号的输出节点；以及像素偏置电流添加单元，其响应于第二像素偏置电压和时段控制信号来将第二像素偏置电流额外地供应至输出节点。

Description

像素放大装置、包括其的CMOS图像传感器及其操作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年4月13日提交的第10-2015-0051960号的韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请通过引用全部合并于此。
技术领域
本发明的各种实施例涉及一种图像传感器，更具体地，涉及一种CMOS图像传感器中的像素信号读出技术。
背景技术
互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器需要具有高速度和高密度，因此难以确保用于读出像素数据的充足的时间。
特别地，通过相关双采样(CDS)方案将从像素阵列输出的图像数据(即，像素数据)传输至模数转换器(ADC)花费很长时间。
图1是图示CMOS图像传感器的传统像素的示图。图1图示CMOS图像传感器的4晶体管像素的结构，其是众所周知的技术。
如图1中所示，在传统像素结构中，在光电二极管(PD)中积累的电压响应于传送信号TX而通过传送晶体管M1被传送至浮动扩散节点FD(其是像素源极跟随器M2的输入节点(即，栅极端子))。被传送至浮动扩散节点FD的电压改变像素源极跟随器M2的输出电压，该输出电压对应于像素的输出。以供参考，复位晶体管M4响应于复位信号RX而将浮动扩散节点FD的电压复位，以及选择晶体管M3响应于选择信号SX来将输出电压输出至像素输出节点VPXO。
然而，由于包括在像素阵列中的很多像素耦接至一个像素输出节点，因此负载电容较大，且随着CMOS图像传感器的像素密度增大，负载电容也增大。
由于这样的负载电容，因此需要大量像素转换时间以将浮动扩散节点FD的电压传送至模数转换器。
随着每秒帧数(FPS)(即，CMOS图像传感器的每秒图像帧数)和像素密度增大，像素转换时间变得不充足。
当像素转换时间不充足时，像素信号可能不被正确地传送至模数转换器，从而可以在CMOS图像传感器中出现噪声。
发明内容
本发明的各种实施例是针对一种像素放大装置、包括其的CMOS图像传感器及其操作方法，该像素放大装置用于在对像素偏置电压采样时动态地控制像素偏置电流的量。
根据本发明的实施例，一种像素放大装置可以包括：像素偏置采样单元，适用于对第一像素偏置电压采样；像素偏置电流供应单元，适用于基于采样来的偏置电压来将第一像素偏置电流供应给像素信号的输出节点；以及像素偏置电流添加单元，适用于基于第二像素偏置电压和时段控制信号来将第二像素偏置电流额外地供应给输出节点。
像素偏置电流添加单元可以包括：开关部，适用于基于时段控制信号来使能像素偏置电流添加供应路径；以及电流添加供应部，适用于在像素偏置电流添加供应路径被开关部使能时基于第二像素偏置电压来额外地供应第二像素偏置电流。
可以基于第二像素偏置电压的电平来控制第二像素偏置电流的量。
对于像素信号传输操作的初始时段，像素偏置电流添加单元可以额外地供应第二像素偏置电流。
在像素信号传输操作中，被包括在像素中的光电二极管基于传送信号来将与入射光相对应的电压传送至浮动扩散节点。
初始时段对应于从传送信号的激活时间点直到像素中包括的像素源极跟随器的输出电压的稳定时间点的时段。
根据本发明的实施例，一种CMOS图像传感器可以包括：像素阵列，适用于输出与入射光相对应的像素信号；像素偏置电压发生单元，适用于产生第一像素偏置电压和第二像素偏置电压；像素放大装置，适用于将与第一像素偏置电压相对应的第一像素偏置电流供应给像素信号的输出节点，以及基于时段控制信号来将与第二像素偏置电压相对应的第二像素偏置电流额外地供应给输出节点；以及读出处理单元，适用于从像素放大装置读出像素信号以输出作为像素数据。
像素放大装置可以包括：像素偏置采样单元，适用于对第一像素偏置电压采样；像素偏置电流供应单元，适用于基于采样来的偏置电压来将第一像素偏置电流供应给输出节点；以及像素偏置电流添加单元，适用于基于时段控制信号来将与第二像素偏置电压相对应的第二像素偏置电流额外地供应给输出节点。
像素偏置电流添加单元可以包括：开关部，适用于基于时段控制信号来使能像素偏置电流添加供应路径；以及电流添加供应部，适用于在像素偏置电流添加供应路径被开关部使能时额外地供应与第二像素偏置电压相对应的第二像素偏置电流。
对于像素信号传输操作的初始时段，像素偏置电流添加单元可以额外地供应第二像素偏置电流。
在像素信号传输操作中，被包括在像素中的光电二极管可以基于传送信号来将与入射光相对应的电压传送至浮动扩散节点。
初始时段对应于从传送信号的激活时间点直到像素中包括的像素源极跟随器的输出电压的稳定时间点的时段。
根据本发明的实施例，一种CMOS图像传感器的操作方法可以包括：产生第一像素偏置电压和第二像素偏置电压；对于单位行时间，将对应于第一像素偏置电压的第一像素偏置电流供应至像素的输出节点；在像素信号传输操作的初始时段期间，将对应于第二像素偏置电压的第二像素偏置电流额外地供应至输出节点；以及读出输出节点的像素信号以输出作为像素数据。
附图说明
图1是图示CMOS图像传感器的传统像素的示图。
图2是图示使用局部偏置采样方案的CMOS图像传感器的示图。
图3是图示使用全局偏置采样方案的CMOS图像传感器的示图。
图4是用于描述CMOS图像传感器的操作的时序图。
图5是根据本发明的实施例的像素放大装置的示图。
图6是用于描述包括图5中所示的像素放大装置的CMOS图像传感器的操作的时序图。
图7是图示根据本发明的实施例的CMOS图像传感器的示图。
具体实施方式
以下将参照附图来更详细地描述各种实施例。然而，本发明可以以不同形式来实施并且不应当被解释为局限于本文中所阐述的实施例。更确切地说，这些实施例被提供使得本公开将是彻底且完整的，并且这些实施例将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。贯穿本公开，相同的附图标记在本发明的各种附图和实施例中指代相同的部分。
附图不一定成比例，在某些情况下，比例可以已经被放大以清楚地说明实施例的特征。还要注意的是在此说明书中，“连接/耦接”指一个组件不仅直接耦接另一个组件，还通过中间组件来间接耦接另一个组件。另外，只要没有明确提及，则单数形式可以包括复数形式。
图2是图示使用局部偏置采样方案的CMOS图像传感器的示图，以及图3是图示使用全局偏置采样方案的CMOS图像传感器的示图。
参照图2和图3，CMOS图像传感器包括行解码器21或31、像素阵列22或32、像素偏置电压发生单元23或33、像素放大单元24或34以及读出处理单元25或35。
行解码器21或31根据行线来选择像素，并且控制像素阵列22或32的操作。
像素阵列22或32包括多个像素来感测入射光，并且产生与感测到的光相对应的像素信号。从像素阵列22或32中所包括的像素之中选择的并且由行解码器来驱动的像素输出像素信号。像素信号是模拟像素信号(即，电信号)并且包括复位电压和像素信号电压。
像素偏置电压发生单元23或33产生像素偏置电压PBV，并且将像素偏置电压PBV施加至像素放大单元24或34的像素偏置晶体管(被称为负载晶体管)26或36。
像素放大单元24或34将来自像素阵列22或32的像素信号放大，并且将放大的像素信号传送至读出处理单元25或35。
读出处理单元25或35读出放大的像素信号，并且输出读出数据作为像素数据。读出处理单元25或35将像素信号(即，模拟信号)转换为数字信号并且读出该数字信号。为此，读出处理单元25或35包括与各个列相对应的多个读出电路。此外，读出处理单元25或35可以包括斜坡信号发生器、多个比较器、多个计数器、多个锁存器、列地址解码器和感测放大器等。每个读出电路可以包括对应的比较器、对应的计数器和对应的锁存器。
施加至像素放大单元24或34中的像素偏置晶体管26或36的像素偏置电压是直接从像素偏置电压发生单元23或33供应的。因此，由于从偏置电压发生单元23或33产生的电路噪声与偏置电压PBV一起被施加至偏置晶体管26或36，因此图像质量可能劣化。像素放大单元24或34包括与各个列相对应的多个偏置晶体管26或36。
为了防止因噪声导致的这种图像质量劣化，使用局部偏置采样方案或全局偏置采样方案。在局部偏置采样方案中，采样开关27和采样电容器28对应于像素放大单元24的各个列(见图2)。在全局偏置采样方案中，设置一个采样开关37和一个采样电容器38以用于所有列(见图3)。
图4是用于描述CMOS图像传感器的操作的时序图。
参照图1和图4，当在光电二极管PD中积累的电压响应于传送信号TX而被传送至浮动扩散节点FD(其是像素源极跟随器M2的输入节点)时，像素输出节点VPXO的电压根据像素信号VPXO_C的强度而改变。以供参考，在图4中，“VRAMP_C”表示斜坡信号。
然而，由于被包括在像素阵列中的很多像素耦接至像素输出节点VPXO而负载电容较大，因此在光电二极管PD的电压被传送至浮动扩散节点FD之后，需要大量稳定时间T1来稳定像素源极跟随器M2的输出电压。
如上所述，当像素源极跟随器M2的输出电压未稳定时，像素信号VPXO_C不会被正确地传送。具体地，由于未传送的像素信号VPXO_C的量因每个列路径中的负载电容的差异而相差恒定值，因此产生列方向的固定模式噪声(FPN)。
随着CMOS图像传感器的FPS和像素密度增大，用于将像素信号VPXO_C传送至读出处理单元25或35的模数转换器(ADC)的像素转换时间变得不充足。当像素转换时间不充足时，像素信号VPXO_C可能不被正确地传送至模数转换器，从而在CMOS图像传感器中可能出现噪声。
为了解决因不充足的像素转换时间而产生噪声的问题，可以增大像素偏置(即，用于像素源极跟随器的偏置)电流。然而，增大的像素偏置电流可能导致CMOS图像传感器的功耗的增加。
在这方面，在本发明的实施例中，仅在像素信号VPXO_C被传送的时段中增大像素偏置电流，使得像素转换时间缩短，同时将CMOS图像传感器的功耗增加最小化。
同时，为了去除从像素偏置电压发生单元23或33引入的噪声，对像素偏置电压的输入节点采样。然而，当输入节点被采样时，难以仅在特定时段中增大像素偏置电流。
在这方面，在本发明的实施例中，使用了用于去除噪声的像素偏置采样功能，并且动态地控制像素偏置电流的量，使得像素偏置电流仅在像素信号被传送的时段中增大，这将参照图5和图6来详细描述。
图5是根据本发明的实施例的具有电流控制功能的像素放大装置的示图。
如图5中所示，像素放大装置可以包括像素偏置采样单元51、像素偏置电流供应单元54和像素偏置电流添加单元55。
像素偏置采样单元51对第一像素偏置电压PBV1采样。像素偏置电流供应单元54将与像素偏置采样单元51中的采样来的像素偏置电压(在下文中，被称为“采样偏置电压”)相对应的第一像素偏置电流供应给像素信号的输出节点VPXO。像素偏置电流添加单元55根据第二像素偏置电压PBV2和时段控制信号PBHP来在初始时段(即，像素信号被传送的时段)中将第二像素偏置电流额外地供应至输出节点VPXO。时段控制信号PBHP在像素信号传输操作的初始时段期间被激活。
像素偏置采样单元51可以对来自像素偏置电压发生单元(图7的73)的第一像素偏置电压PBV1采样以产生采样偏置电压，并将采样偏置电压施加至像素偏置电流供应单元54。例如，像素偏置采样单元51可以包括一个采样开关52和一个采样电容器53。采样开关52可以根据来自外部控制单元(例如，时序发生器)的控制信号而导通/关断。
像素偏置电流供应单元54可以包括nMOS晶体管，nMOS晶体管具有接收采样偏置电压的栅极端子以及耦接在像素源极跟随器的输出节点VPOX与接地电源之间的漏极端子和源极端子。
像素偏置电流添加单元55包括开关部56和电流添加供应部57。开关部56根据时段控制信号PBHP来在初始时段中使能像素偏置电流添加供应路径；电流添加供应部57在像素偏置电流添加供应路径被开关部56使能时根据来自像素偏置电压发生单元(图7中的73)的第二像素偏置电压PBV2来将第二像素偏置电流额外地供应至输出节点VPOX。调节第二像素偏置电压PBV2的电平，使得有可能动态地控制第二像素偏置电流的量。
开关部56可以由根据时段控制信号PBHP而导通/关断的开关晶体管来实现。时段控制信号PBHP允许像素偏置电流添加供应路径仅在初始时段中被使能。电流添加供应部57可以由用于电流添加的晶体管来实现，该晶体管通过经由其栅极端子接收第二像素偏置电压PBV2并且额外地供应第二像素偏置电流来操作。
开关晶体管可以是nMOS晶体管，该nMOS晶体管具有耦接至像素源极跟随器的输出节点的漏极端子、接收时段控制信号PBHP的栅极端子以及耦接至用于电流添加的晶体管的漏极端子的源极端子。用于电流添加的晶体管可以是nMOS晶体管，该nMOS晶体管具有耦接至开关晶体管的源极端子的漏极端子、耦接至第二像素偏置电压PBV2的栅极端子以及耦接至接地电源的源极端子。
如上所述，在本发明的实施例中，像素偏置电流的路径被划分为两个路径。包括像素偏置采样单元51和像素偏置电流供应单元54的第一路径具有与用来执行去除噪声的像素偏置采样功能的传统电路的配置基本上相同的配置，以及将第一像素偏置电流提供给像素源极跟随器的输出节点VPXO。
包括像素偏置电流添加单元55的第二路径仅在特定时段(即，在其中像素信号被传送的初始时段)中执行增大形成在输出节点VPXO处的总像素偏置电流的功能。第二路径的像素偏置电流添加单元55可以通过将开关晶体管和用于电流添加的晶体管添加至传统像素偏置电路(即，第一路径)来实现。在本发明的实施例中，根据时段控制信号PBHP来控制开关晶体管以操作用于电流添加的晶体管，使得像素偏置电流仅在其中像素信号被传送的初始时段被额外施加至模数转换器的输入节点，使得像素转换时间减少。在其他时段中，第二路径与像素输出节点电分离，使得噪声引入基本上被阻止。
如上所述，在本发明的实施例中，有可能有效地减少像素转换时间，同时基本上维持在现有像素偏置电路中执行的用于噪声去除的像素偏置采样功能。即，有可能通过动态地控制像素偏置电流的量来减少像素转换时间，同时通过基本上维持像素偏置采样功能来基本上防止噪声引入。
图6是包括图5中所示的像素放大装置的CMOS图像传感器的操作的时序图。
如图6中所示，当传送信号TX被激活时，像素信号传输操作开始，在像素信号传输操作期间，光电二极管PD的数据被传送至浮动扩散节点FD。通过使用时段控制信号PBHP，第二路径的像素偏置电流添加单元55仅在像素信号传输操作的初始时段中被使能。初始时段可以对应于从传送信号的操作时间点直到像素源极跟随器输出电压的稳定时间点的时段。因此，有可能减少像素源极跟随器的输出电压VPXO_C的稳定时间T2。
图7是图示根据本发明的实施例的CMOS图像传感器的示图。
如图7中所示，CMOS图像传感器可以包括行解码器71、像素阵列72、像素偏置电压发生单元73、像素放大装置74和读出处理单元75。
行解码器71根据行线来选择像素，并且控制像素阵列72的操作。
像素阵列72包括多个像素来感测入射光，并且产生与感测到的光相对应的像素信号。从像素阵列72中包括的像素之中选择的并且由行解码器71来驱动的像素输出像素信号。像素信号是模拟像素信号(即，电信号)并且包括复位电压和像素信号电压。
像素偏置电压发生单元73产生第一像素偏置电压PBV1和第二像素偏置电压PBV2，并且将第一像素偏置电压PBV1和第二像素偏置电压PBV2施加至像素放大装置74的像素偏置晶体管和用于电流添加的晶体管。
像素放大装置74可以基于第一像素偏置电压PBV1来将第一像素偏置电流供应至输出节点VPXO，以及基于第二像素偏置电压PBV2和时段控制信号PBHP而仅在初始时段中将第二像素偏置电流额外地供应至输出节点VPXO。
读出处理单元75从像素放大单元74中读出像素信号，以及输出读出的数据作为像素数据。读出处理单元75将像素信号转换为数字信号并且读出该数据信号。为此，读出处理单元75包括与各个列相对应的多个读出电路。此外，读出处理单元75可以包括斜坡信号发生器、多个比较器、多个计数器、多个锁存器、列地址解码器和感测放大器等。每个读出电路可以包括对应的比较器、对应的计数器和对应的锁存器。
再次参照图6，对于单位行时间(即，1水平时间)的复位时段，像素阵列72可以响应于复位信号RX来输出复位电压作为像素信号VPXO_C。此时，像素放大装置74可以将与第一像素偏置电压PBV1相对应的第一像素偏置电流供应至输出节点VPXO。更详细地，像素偏置电流供应单元54可以基于通过对第一像素偏置电压PBV1采样而得到采样偏置电压来将第一像素偏置电流提供给输出节点VPXO。此外，像素偏置电流添加单元55可以响应于时段控制信号PBHP而被禁止。换句话说，像素偏置电流添加单元55可以根据被去激活的时段控制信号PBHP来将输出节点VPXO与接地电源电分离，从而基本上防止第二像素偏置电流被额外地供应至输出节点VPXO。因此，可以阻止可能通过像素偏置电流添加单元55而被引入至输出节点VPXO的噪声。
此外，在1水平时间的信号时段期间，像素阵列72可以响应于传送信号TX来输出像素信号电压作为像素信号VPXO_C。在第一像素偏置电流正被供应至输出节点VPXO的同时，像素放大装置74可以将与第二像素偏置电压PBV2相对应的第二像素偏置电流额外地供应给输出节点VPXO。更详细地，像素偏置电流供应单元54可以基于采样偏置电压来将第一像素偏置电流持续地提供给输出节点VPXO。像素偏置电流添加单元55可以响应于时段控制信号PBHP而被使能。即，像素偏置电流添加单元55可以根据被激活的时段控制信号PBHP来将输出节点VPXO电连接至接地电源，从而将第二像素偏置电流额外地供应给输出节点VPXO。像素偏置电流添加单元55可以仅在时段控制信号PBHP的激活时段中额外地供应第二像素偏置电流。例如，时段控制信号PBHP的激活时段是初始时段，以及可以包括初始时段，在初始时段中像素信号电压被传送至输出节点VPXO。因此，与常规CMOS图像传感器(图2和图3)相比，将像素信号电压传送至输出节点VPXO所需的时间(即，稳定时间)减少。
读出处理单元75可以基于被顺序传送至输出节点VPXO的复位电压与像素信号电压来产生像素数据。
虽然已经出于说明的目的而描述了各种实施例，但是对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变和变型。
通过以上实施例可以看出，本申请提供了以下的技术方案：
技术方案1.一种像素放大装置，包括：
像素偏置采样单元，适用于对第一像素偏置电压采样；
像素偏置电流供应单元，适用于基于采样来的偏置电压来将第一像素偏置电流供应给像素信号的输出节点；以及
像素偏置电流添加单元，适用于基于第二像素偏置电压和时段控制信号来将第二像素偏置电流额外地供应给所述输出节点。
技术方案2.如技术方案1所述的像素放大装置，其中，像素偏置电流添加单元包括：
开关部，适用于基于时段控制信号来使能像素偏置电流添加供应路径；以及
电流添加供应部，适用于在像素偏置电流添加供应路径被开关部使能时基于第二像素偏置电压来额外地供应第二像素偏置电流。
技术方案3.如技术方案1所述的像素放大装置，其中，基于第二像素偏置电压的电平来控制第二像素偏置电流的量。
技术方案4.如技术方案1所述的像素放大装置，其中，对于像素信号传输操作的初始时段，像素偏置电流添加单元额外地供应第二像素偏置电流。
技术方案5.如技术方案4所述的像素放大装置，其中，在像素信号传输操作中，被包括在像素中的光电二极管基于传送信号来将与入射光相对应的电压传送至浮动扩散节点。
技术方案6.如技术方案5所述的像素放大装置，其中，初始时段对应于从传送信号的激活时间点直到被包括在像素中的像素源极跟随器的输出电压的稳定时间点的时段。
技术方案7.一种CMOS图像传感器，包括：
像素阵列，适用于输出与入射光相对应的像素信号；
像素偏置电压发生单元，适用于产生第一像素偏置电压和第二像素偏置电压；
像素放大装置，适用于将与第一像素偏置电压相对应的第一像素偏置电流供应给像素信号的输出节点，以及基于时段控制信号来将与第二像素偏置电压相对应的第二像素偏置电流额外地供应给输出节点；以及
读出处理单元，适用于从像素放大装置读出像素信号以输出作为像素数据。
技术方案8.如技术方案7所述的CMOS图像传感器，其中，像素放大装置包括：
像素偏置采样单元，适用于对第一像素偏置电压采样；
像素偏置电流供应单元，适用于基于采样来的偏置电压来将第一像素偏置电流供应给输出节点；以及
像素偏置电流添加单元，适用于基于时段控制信号来将与第二像素偏置电压相对应的第二像素偏置电流额外地供应给输出节点。
技术方案9.如技术方案8所述的CMOS图像传感器，其中，像素偏置电流添加单元包括：
开关部，适用于基于时段控制信号来使能像素偏置电流添加供应路径；以及
电流添加供应部，适用于在像素偏置电流添加供应路径被开关部使能时额外地供应与第二像素偏置电压相对应的第二像素偏置电流。
技术方案10.如技术方案8所述的CMOS图像传感器，其中，对于像素信号传输操作的初始时段，像素偏置电流添加单元额外地供应第二像素偏置电流。
技术方案11.如技术方案10所述的CMOS图像传感器，其中，在像素信号传输操作中，被包括在像素中的光电二极管基于传送信号来将与入射光相对应的电压传送至浮动扩散节点。
技术方案12.如技术方案11所述的CMOS图像传感器，其中，初始时段对应于从传送信号的激活时间点直到被包括在像素中的像素源极跟随器的输出电压的稳定时间点的时段。
技术方案13.一种CMOS图像传感器的操作方法，所述方法包括：
产生第一像素偏置电压和第二像素偏置电压；
对于单位行时间，将对应于第一像素偏置电压的第一像素偏置电流供应至像素的输出节点；
在像素信号传输操作的初始时段期间，将对应于第二像素偏置电压的第二像素偏置电流额外地供应至所述输出节点；以及
读出输出节点的像素信号以输出作为像素数据。

Claims (11)

1.一种像素放大装置，包括：
像素偏置采样单元，适用于对从像素偏置电压发生单元产生的第一像素偏置电压采样；
像素偏置电流供应单元，适用于基于采样来的偏置电压来将第一像素偏置电流供应给像素信号的输出节点；以及
像素偏置电流添加单元，适用于基于直接从像素偏置电压发生单元提供的第二像素偏置电压和时段控制信号来在像素信号传输操作的初始时段中将第二像素偏置电流额外地供应给所述输出节点，
其中，像素偏置电流供应单元和像素偏置电流添加单元彼此并联耦接。
2.如权利要求1所述的像素放大装置，其中，像素偏置电流添加单元包括：
开关部，适用于基于时段控制信号来使能像素偏置电流添加供应路径；以及
电流添加供应部，适用于在像素偏置电流添加供应路径被开关部使能时基于第二像素偏置电压来额外地供应第二像素偏置电流。
3.如权利要求1所述的像素放大装置，其中，基于第二像素偏置电压的电平来控制第二像素偏置电流的量。
4.如权利要求1所述的像素放大装置，其中，对于像素信号传输操作的初始时段，像素偏置电流添加单元额外地供应第二像素偏置电流。
5.如权利要求4所述的像素放大装置，其中，在像素信号传输操作中，被包括在像素中的光电二极管基于传送信号来将与入射光相对应的电压传送至浮动扩散节点。
6.如权利要求5所述的像素放大装置，其中，初始时段对应于从传送信号的激活时间点直到被包括在像素中的像素源极跟随器的输出电压的稳定时间点的时段。
7.一种CMOS图像传感器，包括：
像素阵列，适用于输出与入射光相对应的像素信号；
像素偏置电压发生单元，适用于产生第一像素偏置电压和第二像素偏置电压；
像素放大装置，适用于将与第一像素偏置电压相对应的第一像素偏置电流供应给像素信号的输出节点，以及基于时段控制信号来在像素信号传输操作的初始时段中将与第二像素偏置电压相对应的第二像素偏置电流额外地供应给输出节点；以及
读出处理单元，适用于从像素放大装置读出像素信号以输出作为像素数据，
其中，像素放大装置包括：
像素偏置采样单元，适用于对第一像素偏置电压采样；
像素偏置电流供应单元，适用于基于采样来的偏置电压来将第一像素偏置电流供应给输出节点；以及
像素偏置电流添加单元，适用于基于时段控制信号来将与第二像素偏置电压相对应的第二像素偏置电流额外地供应给输出节点，
其中，像素偏置电流供应单元和像素偏置电流添加单元彼此并联耦接。
8.如权利要求7所述的CMOS图像传感器，其中，像素偏置电流添加单元包括：
开关部，适用于基于时段控制信号来使能像素偏置电流添加供应路径；以及
电流添加供应部，适用于在像素偏置电流添加供应路径被开关部使能时额外地供应与第二像素偏置电压相对应的第二像素偏置电流。
9.如权利要求7所述的CMOS图像传感器，其中，对于像素信号传输操作的初始时段，像素偏置电流添加单元额外地供应第二像素偏置电流。
10.如权利要求9所述的CMOS图像传感器，其中，在像素信号传输操作中，被包括在像素中的光电二极管基于传送信号来将与入射光相对应的电压传送至浮动扩散节点。
11.如权利要求10所述的CMOS图像传感器，其中，初始时段对应于从传送信号的激活时间点直到被包括在像素中的像素源极跟随器的输出电压的稳定时间点的时段。
CN201510830996.3A 2015-04-13 2015-11-25 像素放大装置、包括其的cmos图像传感器及其操作方法 Active CN106060428B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0051960 2015-04-13
KR1020150051960A KR20160121996A (ko) 2015-04-13 2015-04-13 전류 제어 기능을 가지는 픽셀 바이어싱 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106060428A CN106060428A (zh) 2016-10-26
CN106060428B true CN106060428B (zh) 2020-04-28

Family

ID=57112125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510830996.3A Active CN106060428B (zh) 2015-04-13 2015-11-25 像素放大装置、包括其的cmos图像传感器及其操作方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9825082B2 (zh)
KR (1) KR20160121996A (zh)
CN (1) CN106060428B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102502955B1 (ko) * 2016-04-12 2023-02-27 에스케이하이닉스 주식회사 단위 픽셀 및 그 동작 방법과 그를 이용한 씨모스 이미지 센서
CN107426513B (zh) * 2017-07-25 2019-11-12 京东方科技集团股份有限公司 有源像素传感器及其驱动方法
KR20210013388A (ko) 2019-07-24 2021-02-04 삼성전자주식회사 이미지 센서

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101662572A (zh) * 2008-08-28 2010-03-03 株式会社东芝 信号处理装置、固体成像装置和像素信号生成方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000115642A (ja) 1998-10-09 2000-04-21 Honda Motor Co Ltd イメージセンサ
JP2012114772A (ja) * 2010-11-26 2012-06-14 Toshiba Corp 固体撮像装置
WO2013088644A1 (ja) * 2011-12-14 2013-06-20 パナソニック株式会社 固体撮像装置及び撮像装置
KR20130072804A (ko) 2011-12-22 2013-07-02 에스케이하이닉스 주식회사 신호 샘플링 회로 및 이를 포함하는 이미지 센서
US9451192B2 (en) * 2012-12-27 2016-09-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Bias control via selective coupling of bias transistors to pixel of image sensor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101662572A (zh) * 2008-08-28 2010-03-03 株式会社东芝 信号处理装置、固体成像装置和像素信号生成方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9825082B2 (en) 2017-11-21
US20160300873A1 (en) 2016-10-13
CN106060428A (zh) 2016-10-26
KR20160121996A (ko) 2016-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8068155B2 (en) Solid-state image sensor and driving method thereof, and image sensor
EP2360912B1 (en) Solid-state image pickup apparatus and driving method therefor
US9985622B2 (en) Comparator, solid-state imaging device, electronic apparatus, and driving method
US20150237285A1 (en) Comparator, solid-state imaging device, electronic apparatus, and driving method
US8159586B2 (en) Solid-state imaging apparatus
US8841595B2 (en) Image sensor with sample and hold circuitry for addressing time variant noise
US10547807B2 (en) Photoelectric conversion apparatus and photoelectric conversion system
JP2011004390A (ja) 撮像装置、撮像システム、及び撮像装置の駆動方法
US9438830B2 (en) Analog-to-digital converter and CMOS image sensor including the same
US20110292264A1 (en) Solid-state imaging device and imaging apparatus including the same
JP2011109486A (ja) 固体撮像装置、負荷電流源回路
CN106060428B (zh) 像素放大装置、包括其的cmos图像传感器及其操作方法
CN109906605B (zh) 摄像装置和电子设备
CN107231534B (zh) 像素输出电平控制器件及使用其的cmos图像传感器
US8045027B2 (en) Solid-state imaging apparatus
US10811448B2 (en) Solid-state imaging device
US20170054926A1 (en) Imaging apparatus and imaging system
US8723099B2 (en) Solid-state imaging apparatus
US9774808B2 (en) Driving method for photoelectric conversion apparatus, photoelectric conversion apparatus, and imaging system
US20090090846A1 (en) Imaging system with low noise pixel array column buffer
US8009212B2 (en) Image processing system with a 4-T pixel and method thereof capable of reducing fixed pattern noise
US10187599B2 (en) Pixel signal readout device, method thereof, and CMOS image sensor including the same
WO2011064921A1 (ja) 固体撮像装置、その駆動方法、及び撮像装置
CN117939323A (zh) 放大器电路、图像传感器和模数转换电路的操作方法
CN116170706A (zh) 用于优化双转换增益操作的模数转换电路及其操作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant