CN107925731A - 固态成像装置、固态成像装置的驱动方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本技术涉及能够利用单端电路构成来降低像素信号的电源噪声的固态成像装置、固态成像装置的驱动方法和电子设备。所述固态成像装置包括：像素部，其配置有光电转换用的多个单位像素；电源噪声检测部，其检测来自用于驱动所述单位像素的电源的噪声成分，并输出包含用于消除所述噪声成分的消除成分的单端消除信号；采样和保持部，其构造成对从所述单位像素输出的单端像素信号进行采样，并且基于所述消除信号保持和输出表示已经从采样的像素信号去除了所述噪声成分的像素信号；和A/D转换部，其对已被保持的像素信号进行A/D转换。本技术例如适用于CMOS图像传感器。

Description

固态成像装置、固态成像装置的驱动方法和电子设备

技术领域

本技术涉及固态成像装置、固态成像装置的驱动方法和电子设备，具体地，涉及能够降低像素信号的电源噪声的固态成像装置、固态成像装置的驱动方法和电子设备。

背景技术

现有的CMOS图像传感器具有这样的结构：其包括光电转换元件的像素区域可以传播电源噪声，并且这种像素电路中的电源噪声在整个CMOS图像传感器的电源噪声中普遍存在。

作为解决方案，迄今为止已经提出将包括电源噪声的像素信号和镜像电源噪声的信号输入到具有差分输入的放大器中，从而从像素信号中去除电源噪声(例如，参见专利文献1)。

[引用文献列表]

[专利文献]

[专利文献1]JP 2007-159115A

发明内容

[技术问题]

然而，根据专利文献1中记载的发明，由于各个CDS(相关双采样)电路需要具有差分输入的放大器，所以与具有单端构成的放大器相比，消耗的电力和电路规模较大。

鉴于此，本技术用于利用单端电路构成来降低像素信号的电源噪声。

[解决问题的方案]

根据本技术一个方面的固态成像装置包括：像素部，其配置有光电转换用的多个单位像素；电源噪声检测部，其检测来自用于驱动所述单位像素的电源的噪声成分，并输出包含用于消除所述噪声成分的消除成分的单端消除信号；采样和保持部，其构造成对从所述单位像素输出的单端像素信号进行采样，并且基于所述消除信号保持和输出表示已经从采样的像素信号去除了所述噪声成分的像素信号；和A/D转换部，其对已被保持的像素信号进行A/D(模拟/数字)转换。

所述电源噪声检测部可以包括构造成基于所述像素信号而累积电荷的第一电荷累积部和构造成基于所述消除信号而累积电荷的第二电荷累积部，第二电荷累积部具有与第一电荷累积部共通的基准电位。

在所述像素信号的采样期间，第二电荷累积部可以通过所述消除信号的所述消除成分而累积消除电荷，所述消除电荷与通过所述像素信号的所述噪声成分而在第一电荷累积部中累积的噪声电荷基本相同量。

在所述像素信号的保持期间，所述采样和保持部可以抵消在所述采样期间累积在第一电荷累积部中的所述噪声电荷和在所述采样期间累积在第二电荷累积部中的所述消除电荷。

所述消除成分可以是表示由预定增益放大的所述噪声成分的成分，和第二电荷累积部的容量可以比第一电荷累积部的容量小了与所述预定增益对应的程度。

所述消除成分的相位可以是从所述噪声成分的相位反转的相位。

所述电源噪声检测部可以包括调整所述增益和所述消除成分的相位的调整机构。

第二电荷累积部的与其设定为所述基准电位的一端不同的一端经由在所述像素信号的采样期间导通的第一开关可以连接到所述电源噪声检测部的输出，并且经由在所述像素信号的保持期间导通的第二开关连接到第一电荷累积部的与其设定为所述基准电位的一端不同的一端。

所述电源噪声检测部可以包括：输出所述消除信号的第一输出，和输出表示所述消除信号的偏置电压的单端参照信号的第二输出，以及第二电荷累积部的与其设定为所述基准电位的一端不同的一端经由在所述像素信号的采样期间导通的第一开关连接到第一输出，并且经由在所述像素信号的保持期间导通的第二开关连接到第二输出。

根据本技术一个方面的固态成像装置的驱动方法包括：电源噪声检测步骤：检测来自用于驱动配置有光电转换用的多个单位像素的电源的噪声成分，并输出包含用于消除所述噪声成分的消除成分的单端消除信号；采样和保持步骤：对从所述单位像素输出的单端像素信号进行采样，并且基于所述消除信号保持和输出表示已经从采样的像素信号去除了所述噪声成分的像素信号；和A/D转换步骤：对已被保持的像素信号进行A/D(模拟/数字)转换。

根据本技术一个方面的电子设备包括固态成像装置，所述固态成像装置包括：像素部，其配置有光电转换用的多个单位像素；电源噪声检测部，其检测来自用于驱动所述单位像素的电源的噪声成分，并输出包含用于消除所述噪声成分的消除成分的单端消除信号；采样和保持部，其构造成对从所述单位像素输出的单端像素信号进行采样，并且基于所述消除信号保持和输出表示已经从采样的像素信号去除了所述噪声成分的像素信号；和A/D转换部，其对已被保持的像素信号进行A/D(模拟/数字)转换。

根据本技术的一个方面，检测来自用于驱动配置有光电转换用的多个单位像素的电源的噪声成分，并输出包含用于消除所述噪声成分的消除成分的单端消除信号，对从所述单位像素输出的单端像素信号进行采样，并且基于所述消除信号保持和输出表示已经从采样的像素信号去除了所述噪声成分的像素信号，和对已被保持的像素信号进行A/D(模拟/数字)转换。

半导体装置和电子设备可以是独立的部件或装置，或者可以是组入其他装置中的模块。

[发明的有益效果]

根据本发明的一个方面，可以降低像素信号的电源噪声。

需要指出的是，这里描述的效果不必须是限制性的，并且本公开中描述的任何效果都是适用的。

附图说明

图1是示出本技术适用的CMOS图像传感器的实施方案的电路图。

图2是示出电源噪声消除部的第一实施方案的电路图。

图3是说明图2所示的采样和保持电路的操作的时序图。

图4是示出电源噪声检测部的第一实施方案的电路图。

图5是示出电源噪声消除部的第二实施方案的电路图。

图6是示出电源噪声检测部的第二实施方案的电路图。

图7是示出电源噪声消除部的第三实施方案的电路图。

图8是说明图7所示的电源噪声消除部的操作的时序图。

图9是示出电源噪声消除部的第四实施方案的电路图。

图10是示出电源噪声消除部的第五实施方案的电路图。

图11是说明图10所示的电源噪声消除部的操作的时序图。

图12是示出电源噪声消除部的第六实施方案的电路图。

图13是说明图12所示的电源噪声消除部的操作的时序图。

图14是示出电子设备的构成例的框图。

图15是示出使用固态成像装置的例子的图。

具体实施方式

以下将参照附图详细说明用于实施本发明的模式(在下文中称为“实施方案”)。需要指出的是，说明将按以下顺序进行：

1.本技术适用的固态成像装置；

2.第一实施方案；

3.第二实施方案(第一实施方案的变形例)；

4.第三实施方案(其中多个采样和保持电路并行操作的例子1)；

5.第四实施方案(其中多个采样和保持电路并行操作的例子2)；

6.第五实施方案(适用于CDS的例子1)；

7.第六实施方案(适用于CDS的例子2)；

8.变形例；

9.适用于电子设备的例子；

10.使用固态成像装置的例子。

<1.本技术适用的固态成像装置>

{1-1.基本的系统配置}

图1是示出了本技术适用的固态成像装置(例如，作为一种XY可寻址型固态成像装置的CMOS图像传感器)的总体配置的系统构成图。这里，CMOS图像传感器是指应用或部分使用CMOS工艺而制作的图像传感器。

由10表示的CMOS图像传感器包括像素部11、时序控制电路12、垂直扫描电路13、电源噪声检测部14、采样和保持部15、A/D(模拟/数字)转换部16以及水平扫描电路17。此外，电源噪声检测部14以及采样和保持部15共同构成电源噪声消除部31。

像素部11包括具有用于根据检测到的光量生成和累积电荷的光电转换部61的单位像素(以下也简称为“像素”)的二维阵列，单位像素在行和列方向上配置，即，以矩阵状配置。行方向是指其中像素行的像素的排列方向(即，水平方向)，列方向是指其中像素列的像素的排列方向(即，垂直方向)。

在像素部11中，在像素矩阵内，像素驱动线18沿着行方向与各个像素行相关联地配置，并且垂直信号线19沿着列方向与各个像素列相关联地配置。像素驱动线18发送用于驱动单位像素51以从其读取信号的驱动信号。需要指出的是，在图1中，各行与一条像素驱动线18相关联。然而，像素驱动线18不限于每行一条线。

此外，从未示出的电源向像素部11的各单位像素51供给用于驱动各单位像素51的电源电压Vdd_pix。

时序控制电路12将时钟信号、控制信号等供给到垂直扫描电路13、电源噪声检测部14、采样和保持部15、A/D转换部16以及水平扫描电路17，以控制各个部分的操作。

垂直扫描电路13经由像素驱动线18发送驱动信号以驱动像素部11的单位像素51并从其读取像素信号，并选择要读取的行。垂直扫描电路13将从所选择的行的单位像素51读取的像素信号输出到垂直信号线19。

电源噪声检测部14检测供给到像素部11的电源电压Vdd_pix的噪声成分，并将包含用于消除检测到的噪声成分的消除成分的单端消除信号供给到采样和保持部15。

采样和保持部15包括连接到每条垂直信号线19的采样和保持电路71。采样和保持电路71中的每一个对经由垂直信号线19从各单位像素51供给的单端像素信号进行采样，并且保持采样的像素信号。

A/D转换部16将由采样和保持电路71保持的模拟像素信号转换成数字信号。

水平扫描电路17沿水平方向传输从A/D转换部16输出的数字像素信号，由此输出由数字像素信号表示的所拍摄的图像数据。

单位像素51中的每一个包括光电二极管61、传输晶体管62、复位晶体管63、FD(浮动扩散)部64、放大晶体管65、选择晶体管66和电流源67。经由像素驱动线18从垂直扫描电路13向传输晶体管62供给传输信号TRG。经由像素驱动线18从垂直扫描电路13向复位晶体管63供给复位信号RST。经由像素驱动线18从垂直扫描电路13向选择晶体管66供给选择信号SEL。

需要指出的是，图1所示的单位像素51具有一般的电路配置，下面将不再详细说明。

此外，单位像素51不限于图示的例子，可以是具有任意的电路配置的单位像素。此外，每个单位像素51可以是共享像素结构。由此，例如，具有共享像素结构的每个单位像素51包括多个光电二极管61、多个传输晶体管62、共享的单一FD部64和共享的其他晶体管。

<2.第一实施方案>

接着，下面参照图2～4对本技术的第一实施方案进行说明。

{电源噪声消除部31的第一实施方案}

图2示出了作为图1所示的电源噪声消除部31的第一实施方案的电源噪声消除部31a的构成例。电源噪声消除部31a包括作为图1所示的电源噪声检测部14的第一实施方案的电源噪声检测部14a以及作为图1所示的采样和保持部15的第一实施方案的采样和保持部15a(未示出)。采样和保持部15a包括作为图1所示的采样和保持电路71的第一实施方案的多个采样和保持电路71a。

需要指出的是，在图2中，为了说明的目的，仅示出了一个单位像素51、电源噪声检测部14a以及一个采样和保持电路71a。此外，为了说明的目的，图示中也省略了一些附图标记。

采样和保持电路71a包括开关101～105、晶体管106～112以及采样电容Cvsl和Cpsr。晶体管106,107和110～112包括p型MOSFET，晶体管108和109包括n型MOSFET。采样电容Cvsl和Cpsr包括例如电容器。

采样电容Cvsl基于经由垂直信号线19从单位像素51供给的单端像素信号来累积电荷。采样电容Cvsl的一端经由开关101与垂直信号线19连接，并且还经由开关104与晶体管111的漏极和晶体管112的源极连接。采样电容Cvsl的另一端与晶体管109的栅极连接，并且还经由开关105与晶体管107的漏极、晶体管108的漏极以及晶体管112的栅极连接。

采样电容Cpsr基于从电源噪声检测部14a供给的单端消除信号来累积电荷。采样电容Cpsr的一端经由开关102与电源噪声检测部14a的输出连接，并且还经由开关103与采样电容Cvsl的经由开关101连接到垂直信号线19的端部连接。采样电容Cpsr的另一端与采样电容Cvsl的另一端连接。因此，采样电容Cvsl和采样电容Cpsr设定为共通的采样基准电位(例如，虚拟接地点VG的电位)。

需要指出的是，在下文中假设采样电容Cvsl具有电容Cvsl并且采样电容Cpsr具有电容Cpsr。

晶体管106的源极与未示出的电源连接，并且其漏极与晶体管107的源极连接。栅极信号Vbias_p1被施加到晶体管106的栅极。

栅极信号Vbias_p2被施加到晶体管107的栅极。

晶体管108的源极与晶体管109的漏极连接。栅极信号Vbias_n1被施加到晶体管108的栅极。

晶体管109的源极接地。

晶体管110的源极与未示出的电源连接，并且其漏极与晶体管111的源极连接。栅极信号Vbias_p3被施加到晶体管110的栅极。

栅极信号Vbias_p4被施加到晶体管111的栅极。

晶体管112的漏极接地。

当导通从时序控制电路12供给的采样信号ph_s(处于高电平)时，打开开关101和102，而当切断采样信号ph_s(处于低电平)时，关闭开关101和102。

当导通从时序控制电路12供给的保持信号ph_h时，打开开关103和104，而当切断保持信号ph_h时，关闭开关103和104。

当导通从时序控制电路12供给的采样信号ph_sa时，打开开关105，而当切断采样信号ph_sa时，关闭开关105。

从采样和保持电路71a输出表示晶体管112的源极电位VoutA的模拟像素信号。

{采样和保持电路71a的操作}

接着，下面参照图3所示的时序图对采样和保持电路71a的操作进行说明。图3所示的时序图示出了采样信号ph_s、采样信号ph_sa和保持信号ph_h。

首先，接通采样信号ph_s和采样信号ph_sa，打开开关101,102和105，开始采样期间。

这里，如果表示电源电压Vdd_pix的噪声成分的电源波动(AC成分)的波动范围由ΔVpix表示，像素部11的电源波动出现在垂直信号线19上的比率由Kvsl表示，并且单位像素51的像素信号的信号成分由Vsig表示，则像素信号具有表示相对于信号电压Vsig的在ΔVpix·Kvsl的范围内振动的平均波形，如图2所示。于是，在采样期间，在采样电容Cvsl中累积的电荷Qvsl由下式(1)表示：

Qvsl＝(Vsig+ΔVpix·Kvsl)Cvsla

＝Vsig·Cvsl+ΔVpix·Kvsl·Cvsl (1)

这里，在式(1)中，第二项ΔVpix·Kvsl·Cvsl表示通过像素信号的电源噪声成分(ΔVpix·Kvsl)在采样电容Cvsl中累积的电荷。以下将该电荷称为“噪声电荷ΔQvsl”。

假设从电源噪声检测部14a输出的消除信号是由预定偏置电压Vpsr与通过将电源波动ΔVpix乘以Kpsr而产生的电压之和表示的信号，消除信号具有表示相对于偏置电压Vpsr的在ΔVpix·Kpsr的范围内振动的平均波形，如图2所示。在采样期间，在采样电容Cpsr中累积的电荷Qpsr由下式(2)表示：

Qpsr＝(Vpsr+ΔVpix·Kpsr)Cpsr

＝Vsig·Cpsr+ΔVpix·Kpsr·Cpsr (2)

这里，在式(2)中，第二项ΔVpix·Kpsr·Cpsr表示通过作为消除信号的AC成分的消除成分(ΔVpix·Kpsr)在采样电容Cpsr中累积的电荷。以下将该电荷称为“消除电荷ΔQpsr”。需要指出的是，该消除成分是指表示由增益Kpsr放大的电源波动ΔVpix的成分。

然后，在断开采样信号ph_sa之后，关闭开关105，断开采样信号ph_s，关闭开关101和102，结束采样期间。

接着，接通保持信号ph_h，打开开关103和104，开始保持期间。

此时，打开开关103，连接采样电容Cvsl和Cpsr的两端，于是在采样期间累积在采样电容Cvsl和Cpsr中的电荷Qvsl和Qpsr被再分配。然后，从采样和保持电路71a输出的像素信号的电压VoutA由下式(3)表示：

VoutA＝(Qvsl+Qpsr)/(Cvsl+Cpsr)

＝{(Vsig+ΔVpix·Kvsl)Cvsl+(Vpsr+ΔVpix·Kpsr)Cpsr}/(Cvsl+Cpsr) (3)

这里，假定电源噪声检测部14a的增益Kpsr根据下式(4)来设定，噪声电荷ΔQvsl＝-消除电荷ΔQpsr。

Kpsr＝-Kvsl·Cvsl/Cpsr (4)

因此，累积在采样电容Cvsl和Cpsr中的电荷Qvsl和Qpsr的再分配抵消了噪声电荷ΔQvsl和消除电荷ΔQpsr。此外，通过将根据式(4)的增益Kpsr代入式(3)中，从采样和保持电路71a输出的像素信号的电压VoutA由下式(5)表示：

VoutA＝(Vsig·Cvsl+Vpsr·Cpsr)/(Cvsl+Cpsr) (5)

在式(5)中，以这种方式消除电源波动ΔVpix，从而将电源噪声成分从由采样和保持电路71a输出的像素信号的电压VoutA中去除。

此后，断开保持信号ph_h，关闭开关103和104，结束保持期间。

{电源噪声检测部14a的构成例}

图4示出了图2所示的电源噪声检测部14a的构成例。

电源噪声检测部14a包括电源噪声检测电路151a和缓冲放大器152。电源噪声检测电路151a包括晶体管mp1～mp7、晶体管mn1～mn4、开关SW1和SW2、可变电容器Cadv和Cdly、可变电容阵列Cdiv、电容器Ccpl和Cbias、可变电阻器Rdet1和Rdif以及作为偏置电流源的电流源161。晶体管mp1～mp7包括p型MOSFET。晶体管mp7的沟道宽度(W)可变。晶体管mn1～mn4以及开关SW1和SW2包括n型MOSFET。

晶体管mp1的源极与供给电源电压Vdd_pix的电源(未示出)、晶体管mp2的源极、晶体管mp5的源极和晶体管mp7的源极连接。此外，晶体管mp1的源极经由电流源161与晶体管mn1的漏极和晶体管mn1～mn4的栅极连接。此外，晶体管mp1的源极经由可变电容器Cdly与晶体管mp1的栅极、晶体管mp3的漏极、晶体管mp7的栅极以及晶体管mn2的漏极连接。另外，晶体管mp1的源极还经由可变电容器Cadv与晶体管mp1的漏极和晶体管mp3的源极连接。此外，晶体管mp1的源极经由电容器Ccpl与晶体管mp4的栅极和开关SW2的漏极连接。晶体管mp1的漏极经由可变电阻器Rdif与晶体管mp2的漏极和晶体管mp4的源极连接。

晶体管mp2的栅极与晶体管mp4的漏极和晶体管mn3的漏极连接。

晶体管mp3的栅极与开关SW1的漏极连接。此外，晶体管mp3的栅极经由电容器Cbias与晶体管mn1～mn4的源极连接。晶体管mp3的背栅极与晶体管mp3的源极连接。

晶体管mp4的栅极经由可变电容阵列Cdiv与晶体管mn1～mn4的源极连接。晶体管mp4的背栅极与晶体管mp4的源极连接。

晶体管mp5的栅极与晶体管mp6的栅极和漏极、晶体管mn4的漏极、开关SW1的源极和开关SW2的源极连接。晶体管mp5的漏极与晶体管mp6的源极连接。晶体管mp6的背栅极与晶体管mp6的源极连接。

晶体管mp7的漏极与缓冲放大器152的输入连接。此外，晶体管mp7的漏极经由可变电阻器Rdet1与晶体管mn1～mn4的源极连接。晶体管mn1～mn4的源极设定为接地电位。

将时钟信号CK输入到开关SW1和SW2的栅极。

然后，晶体管mp1和mp2构成差动放大器。此外，晶体管mp5,mp6和mn4构成差动放大器输入偏置源162。

{电源噪声检测部14a的操作}

接着，下面对电源噪声检测部14a的操作进行简要说明。

用作偏置电压源的电容器Cbias由经由开关SW1从差动放大器输入偏置源162供给的电流进行充电。此外，用作偏置电压源的可变电容阵列Cdiv由经由开关SW2从差动放大器输入偏置源162供给的电流进行充电。这里，当将时钟信号CK周期性地(例如，在各水平同步信号周期中)施加到开关SW1和SW2以对电容器Cbias和可变电容阵列Cdiv进行充电时，可以使包括晶体管mp1和mp2的差动放大器在最佳操作点进行操作。

此外，包含在从未示出的电源输入的电源电压Vdd_pix中的电源波动ΔVpix的成分穿过Ccpl。将作为基于电源波动ΔVpix的电压和由可变电容阵列Cdiv给定的偏置电位之和的电源噪声电压输入到用作差动放大器的输入的晶体管mp4的栅极。

此外，用作差动放大器的另一个输入的晶体管mp3的栅极电位被电容器Cbias设定为预定的DC偏置电位。DC偏置电位被设定为与来自可变电容阵列Cdiv的偏置电位大致相同的电位。此外，DC偏置电位不受电源波动ΔVpix的影响。

然后，将基于输入到差动放大器的电源噪声电压和DC偏置电位之间的差分的电压(即，基于包含在电源电压Vdd_pix中的电源波动ΔVpix的电压)施加到可变电阻器Rdif的两端，从而将电压转换为电流。

这里，如果可变电阻器Rdif的电阻值较大，则可变电阻器Rdif将用作热噪声源。因此，可变电阻器Rdif的电阻值不能设定成太大的值。另一方面，如果可变电阻器Rdif的电阻值较小，则流过可变电阻器Rdif的稳定电流将增大。

然而，由于可变电阻器Rdif插入在用作差动放大器的差动输入对的晶体管mp3的源极与晶体管mp4的源极之间，所以可以减小施加在可变电阻器Rdif两端的电压。因此，可以减小可变电阻器Rdif的电阻值，而不会导致经过可变电阻器Rdif的稳定电流增大。

此外，用作差动放大器的PMOS电流源的晶体管mp1和mp2的栅极分别与用作差动输入对的晶体管mp3的漏极和晶体管mp4的漏极连接。结果，可以增加晶体管mp3和mp4的跨导Gm，使得电源波动ΔVpix在可变电阻器Rdif的两端转换成的电流的衰减降低。

表示流过与晶体管mn1配合以构成电流镜的晶体管mn2的偏置电流和流过可变电阻器Rdif的电流之差的电流流过晶体管mp1。流过晶体管mp1的电流由与晶体管mp1配合以构成电流镜的晶体管mp7复制。此外，流过晶体管mp7的电流被可变电阻器Rdet1转换为电压VdetA而输入到缓冲放大器152。

缓冲放大器152将输入电压VdetA转换为消除电压Vcncl，并输出表示消除电压Vcncl的消除信号。消除电压Vcncl表示代表电源波动ΔVpix的相位反转并且乘以Kpsr的消除成分的电压和偏置电压Vpsr之和的电压。顺便提及的是，偏置电压Vpsr由基于电压VdetA的缓冲放大器152的操作点确定。

需要指出的是，在大电容性负荷或电阻性负荷与电源噪声检测部14a的后段连接的情况下，需要缓冲放大器152。否则，可以省去缓冲放大器152。

接着，下面对包含在从电源噪声检测部14a输出的消除信号中的消除成分的增益Kpsr和相位的调整方法的示例进行说明。

电源电压Vdd_pix的电源波动ΔVpix沿着其经过像素部11到达采样和保持部15a的路径以及电源电压Vdd_pix的电源波动ΔVpix沿着其经过电源噪声检测部14a到达采样和保持部15a的路径在电路配置和电路规模方面彼此不同。因此，前一路径中的传输特性(以下称为“像素路径传输特性”)和后一路径中的传输特性(以下称为“检测路径传输特性”)在增益和相位特性方面彼此不同。因此，在电源噪声检测部14中设有用于调整检测路径传输特性的增益和相位的机构，以便可以根据上述式(4)来设定电源噪声检测部14a的增益Kpsr。

例如，可以通过调整可变电阻器Rdif的电阻值与可变电阻器Rdet1的电阻值之间的比值Rdet1/Rdif来调整检测路径传输特性的增益。

此外，例如，可以通过调整包括晶体管mp1和晶体管mp7的电流镜的比值来调整检测路径传输特性的增益。

此外，例如，假设晶体管mp4具有栅极电容Cg，基于电源波动ΔVpix的成分在输入到晶体管mp4的栅极的电源噪声电压中的比值由通过Ccpl/(Ccpl+Cdiv+Cg)表示的分压比确定。因此，可以通过调整可变电容阵列Cdiv的电容Cdiv来调整检测路径传输特性的增益，从而调整上述分压比。

需要指出的是，与第一和第二调整方法相比，第三调整方法使得能够在不改变输出中出现的热噪声特性的情况下调整增益，因为DC电流值和电阻值没有改变。然而，由于根据第三调整方法，增益可以减小，但是不能放大，所以在一些应用中有必要结合第三调整方法使用其他调整方法。

此外，例如，通过调整可变电容器Cadv的电容，可以在前进方向上调整检测路径传输特性的相位。另一方面，例如，通过调整可变电容器Cdly的电容，可以在延迟方向上调整检测路径传输特性的相位。

如上所述，通过调整检测路径传输特性的增益和相位，可以根据上式(4)来设定增益Kpsr。

顺便提及的是，图4所示的电源噪声检测部14a示出为采用PMOS差动输入的差动放大器。然而，其可以使用NMOS差动输入的差动放大器。

以上述方式，可以通过单端电路配置来减少从像素部11输出的像素信号的电源噪声成分。因此，与采用差动输入电路的上述引用的专利文献1相比，可以减小消耗的电力和电路规模。

此外，根据上述式(4)，必要的采样电容Cpsr的电容Cpsr等于采样电容Cvsl的电容Cvsl的Kvsl/Kpsr。因此，通过增大电源噪声检测部14a的增益Kpsr，可以使得采样电容Cpsr的电容Cpsr比采样电容Cvsl的电容Cvsl小了与增益Kpsr相当的程度。因此，采样和保持电路71a可以通过向现有的采样和保持电路添加少量元件来实现。

此外，由于CMOS图像传感器10包括彼此并列配置的多个相同的电路，所以其消耗的电力和电路规模在较大程度上减小。

<3.第二实施方案>

接着，下面参照图5和图6对本技术的第二实施方案进行说明。

{电源噪声消除部31的第二实施方案}

图5是示出了作为图1所示的电源噪声消除部31的第二实施方案的电源噪声消除部31b的电路图。

电源噪声消除部31b与图2所示的电源噪声消除部31a的不同之处在于，代替电源噪声检测部14a以及采样和保持部15a，其包括电源噪声检测部14b以及采样和保持部15b(未示出)。采样和保持部15b包括作为图1所示的采样和保持电路71的第二实施方案的多个采样和保持电路71b。

需要指出的是，在图5中，为了说明的目的，仅示出了一个单位像素51、电源噪声检测部14b以及一个采样和保持电路71b。此外，为了说明的目的，图示中也省略了一些附图标记。

采样和保持电路71b与图2所示的采样和保持电路71a的不同之处在于，代替开关103，其包括开关201。

经由开关102连接到电源噪声检测部14b的采样电容Cpsr的一端经由开关201与电源噪声检测部14b连接。然后，从电源噪声检测部14b输出的参照信号(稍后说明)经由开关201输入到采样电容Cpsr。

当导通从时序控制电路12供给的保持信号ph_h时，打开开关201，而当切断保持信号ph_h时，关闭开关201。

{电源噪声检测部14b的构成例}

图6示出了图5所示的电源噪声检测部14b的构成例。需要指出的是，与图4所示的部件相对应的那些部件用相同的附图标记表示。

电源噪声检测部14b与图4所示的电源噪声检测部14a的不同之处在于，代替电源噪声检测电路151a，其包括电源噪声检测电路151b，并且还包括附加缓冲放大器251。电源噪声检测电路151b与图4所示的电源噪声检测电路151a的不同之处在于，其包括附加晶体管mp8,mp9,mn5和附加可变电阻器Rdet2。晶体管mp8,mp9包括p型MOSFET，晶体管mn5包括n型MOSFET。晶体管mp8的沟道宽度(W)可变。

晶体管mp8的源极与晶体管mp1的源极和晶体管mp9的源极连接。晶体管mp8的栅极与晶体管mp9的栅极和漏极以及晶体管mn5的漏极连接。晶体管mp8的漏极与缓冲放大器251的输入连接。晶体管mp8的漏极也经由可变电阻器Rdet2与晶体管mn1的源极和晶体管mn5的源极连接。晶体管mn1～mn5的源极设定为接地电位。

晶体管mn5的栅极与晶体管mn1～mn4的栅极连接。

可变电阻器Rdet2的电阻值被调整为与可变电阻器Rdet1的电阻值相同。另外，由于包括附加晶体管mp8,mp9和mn5的电路，所以与流过晶体管mn2的偏置电流基本相同的电流流过晶体管mp8。流过晶体管mp8的电流由于流过可变电阻器Rdif的电源波动ΔVpix而不包含AC成分。于是，流过晶体管mp8的电流被可变电阻器Rdet2转换为电压VdetB而输入到缓冲放大器251。

缓冲放大器251将输入电压VdetB转换为参照电压Vref，并输出表示参照电压Vref的参照信号。这里，缓冲放大器251的操作点被调整成使得参照电压Vref变成与偏置电压Vpsr基本相同的电压。

{采样和保持电路71b的操作}

接着，下面对采样和保持电路71b的操作进行说明。采样和保持电路71b根据前面图3所示的时序图进行操作。

首先，接通采样信号ph_s和采样信号ph_sa，打开开关101,102和105，开始采样期间。结果，由上述式(1)表示的电荷Qvsl现在累积在采样电容Qvsl中。另外，由上述式(2)表示的电荷Qpsr累积在采样电容Cpsr中。

这里，假设采样和保持电路71b的虚拟接地点VG处的电位由Vshg表示，在导通采样信号ph_s和ph_sa的采样期间在虚拟接地点VG处的电荷Qvg_samp由下式(6)表示，假定忽略开关的电荷注入、馈通、栅极寄生电容等：

Qvg_samp＝{Vshg-(Vsig+ΔVpix·Kvsl)}·Cvsl+

{Vshg-(Vpsr+Δpix·Kpsr)}·Cpsr (6)

然后，在断开采样信号ph_sa之后，关闭开关105，断开采样信号ph_s，关闭开关101,102和105，结束采样期间。

接着，接通保持信号ph_h，打开开关104和201，开始保持期间。

这里，假设采样和保持电路的输出电压由VoutB表示，在保持期间虚拟接地点VG处的电荷Qvg_hold由下式(7)表示：

Qvg_hold＝(Vshg-VoutB)Cvsl+(Vshg-Vpsr)Cpsr (7)

由于在采样期间和保持期间虚拟接地点VG处的电荷根据电荷守恒原理而彼此相等，所以电荷Qvg_samp＝电荷Qvg_hold。因此，由于上述式(6)和(7)，所以采样和保持电路71b的输出电压VoutB由下式(8)表示：

VoutB＝Vsig+ΔVpix(Kvsl+Kpsr·Cpsr/Cvsl) (8)

这里，如上所述，假定电源噪声检测部14b的增益Kpsr根据上式(4)来设定，噪声电荷ΔQvsl＝-消除电荷ΔQpsr。在虚拟接地点VG处，噪声电荷ΔQvsl和消除电荷ΔQpsr相互抵消。另外，通过将根据式(4)的增益Kpsr代入式(8)中，从采样和保持电路71b输出的像素信号的电压VoutB由下式(9)表示：

VoutB＝Vsig (9)

以这种方式，在式(9)中，电源波动ΔVpix被消除，从而将电源噪声成分从采样和保持电路71b的输出电压VoutB中去除，使得输出电压VoutB等于像素信号的信号成分Vsig。

以上述方式，与第一实施方案一样，从像素部11输出的像素信号的电源噪声成分因此可以通过单端电路配置而减少。

另外，与第一实施方案一样，通过增大电源噪声检测部14b的增益Kpsr，可以减小采样电容Cvsl的电容Cvsl。因此，采样和保持电路71b可以通过将少量元件添加到常规采样和保持电路来实现。

<4.第三实施方案>

接着，下面参照图7和图8对本技术的第三实施方案进行说明。根据第三实施方案，N个采样和保持电路71a与一条垂直信号线19并联连接。然后，N个采样和保持电路71a采样并保持来自连接到垂直信号线19的多个单位像素51的像素信号。

{电源噪声消除部31的第三实施方案}

图7示出了作为图1所示的电源噪声消除部31的第三实施方案的电源噪声消除部31c的构成例。需要指出的是，与图2和图4所示的部件相对应的那些部件用相同的附图标记表示。在图7中，为了说明的目的，仅示出了一个单位像素51、包括在采样和保持部15c(未示出)中的采样和保持电路71a-1～71a-N以及电源噪声检测部14c。此外，为了说明的目的，图示中也省略了一些附图标记。需要指出的是，表示采样和保持电路71a-i(i＝1～N)的各个部分的附图标记由表示图2所示的采样和保持电路71a的各个部分的附图标记带后缀“i”或“-i”(i＝1～N)来表示。

电源噪声消除部31c包括作为图1所示的电源噪声检测部14的第三实施方案的电源噪声检测部14c以及作为图1所示的采样和保持部15的第三实施方案的采样和保持部15c(未示出)。采样和保持部15c包括多个采样和保持电路71a(图2)。

电源噪声检测部14c与图4所示的电源噪声检测部14a的不同之处在于，其包括附加开关301-1～301-N、缓冲放大器302-1～302-N以及电容器Cs1～CsN，而没有缓冲放大器152。

缓冲放大器302-1～302-N的输入经由相应的开关301-1～301-N与电源噪声检测电路151a的输出连接。电容器Csi(i＝1～N)的一端连接在开关301-i和缓冲放大器302-i之间，而其另一端接地。缓冲放大器302-1～302-N的输出与采样和保持电路71a-1～71a-N的相应的开关102-1～102-N连接。垂直信号线19与采样和保持电路71a-1～71a-N的开关101-1～101-N连接。

需要指出的是，在下文中，在采样和保持电路71a-1～71a-N不需要彼此区分的情况下，将其简称为采样和保持电路71a。

当导通从时序控制电路12供给的各个采样信号ph_si(i＝1～N)时，打开开关101-i和102-i以及开关301-i(i＝1～N)，而当切断采样信号ph_si时，关闭开关101-i和102-i以及开关301-i(i＝1～N)。

当导通从时序控制电路12供给的各个保持信号ph_hi时，打开开关103-i和104-i(i＝1～N)，而当切断保持信号ph_hi时，关闭开关103-i和104-i(i＝1～N)。

当导通从时序控制电路12供给的各个采样信号ph_sai(i＝1～N)时，打开开关105-i(i＝1～N)，而当切断采样信号ph_sai时，关闭开关105-i(i＝1～N)。

{电源噪声消除部31c的操作}

接着，下面参照图8所示的时序图对电源噪声消除部31c的操作进行说明。图8所示的时序图示出了采样信号ph_s1～ph_sN、采样信号ph_sa1～ph_saN以及保持信号ph_h1～ph_hN。

首先，接通采样信号ph_s1和采样信号ph_sa1，打开采样和保持电路71a-1的开关101-1,102-1和105-1以及开关301-1，开始采样期间1。因此，现在，经由开关101-1将第一行的单位像素51的像素信号供给到采样和保持电路71a-1的采样电容Cvsl1，从而对采样电容Cvsl1进行充电。另外，经由开关301-1、缓冲放大器302-1和开关102-1将来自电源噪声检测电路151a的消除信号供给到采样和保持电路71a-1的采样电容Cpsr1，从而对采样电容Cpsr1进行充电。

然后，在断开采样信号ph_sa1之后，关闭开关105-1，断开采样信号ph_s1，关闭开关101-1,102-1和301-1，结束采样期间1。

接着，接通保持信号ph_h1，打开采样和保持电路71a-1的开关103-1和104-1，开始保持期间1。因此，如上所述，从采样和保持电路71a-1输出表示已经去除了电源噪声成分的第一行的单位像素51的像素信号的电压VoutA1。

此外，在接通保持信号ph_h1的同时，接通采样信号ph_s2和采样信号ph_sa2，打开采样和保持电路71a-2的开关101-2,102-2和105-2以及开关301-2，开始采样期间2。因此，经由开关101-2将第二行的单位像素51的像素信号供给到采样和保持电路71a-2的采样电容Cvsl2，从而对采样电容Cvsl2进行充电。此外，经由开关301-2、缓冲放大器302-2和开关102-2将来自电源噪声检测电路151a的消除信号供给到采样和保持电路71a-2的采样电容Cpsr2，从而对采样电容Cpsr2进行充电。

以这种方式，第一行的单位像素51的像素信号的保持处理和第二行的单位像素51的采样处理彼此并行地进行。

然后，断开保持信号ph_h1，关闭开关103-1和104-1，结束保持期间1。此外，在断开采样信号ph_sa2之后，关闭开关105-2，断开采样信号ph_s2，关闭开关101-2,102-2和301-2，结束采样期间2。

接着，接通保持信号ph_h2，打开采样和保持电路71a-2的开关103-2和104-2，开始保持期间2。因此，如上所述，从采样和保持电路71a-2输出表示已经去除了电源噪声成分的第二行的单位像素51的像素信号的电压VoutA2。

此外，在接通保持信号ph_h2的同时，接通采样信号ph_s3和采样信号ph_sa3，打开采样和保持电路71a-3的开关101-3,102-3和105-3以及开关301-3，开始采样期间3。因此，经由开关101-3将第三行的单位像素51的像素信号供给到采样和保持电路71a-3的采样电容Cvsl3，从而对采样电容Cvsl3进行充电。此外，经由开关301-3、缓冲放大器302-3和开关102-3将来自电源噪声检测电路151a的消除信号供给到采样和保持电路71a-3的采样电容Cpsr3，从而对采样电容Cpsr3进行充电。

以这种方式，第二行的单位像素51的像素信号的保持处理和第三行的单位像素51的采样处理彼此并行地进行。

然后，断开保持信号ph_h2，关闭开关103-2和104-2，结束保持期间2。此外，在断开采样信号ph_sa3之后，关闭开关105-3，断开采样信号ph_s3，关闭开关101-3,102-3和301-3，结束采样期间3。

此后，类似地，第(i-1)行的单位像素51的像素信号的保持期间i-1和第i行的单位像素51的像素信号的采样期间i(i＝2～N)彼此并行地进行。此外，在结束第(N-1)行的单位像素51的像素信号的保持期间N-1和第N行的单位像素51的像素信号的采样期间N之后，第N行的单位像素51的像素信号的保持期间N和第一行的单位像素51的像素信号的采样期间1彼此并行地进行。随后，第(i-1)行的单位像素51的像素信号的保持期间i-1和第i行的单位像素51的像素信号的采样期间i彼此并行地进行。

如此，通过使采样期间和保持期间彼此并行地进行，可以高速地进行采样和保持处理。

这里，所设置的缓冲放大器302-1～302-N确保电源噪声检测电路151a与各采样和保持电路71a彼此间隔。此外，当关闭开关301-1～301-N时，所设置的电容器Cs1～CsN防止缓冲放大器302-1～302-N进入浮动状态。

需要指出的是，可以省去缓冲放大器302-1～302-N和电容器Cs1～CsN。是否设置缓冲放大器302-1～302-N以及电容器Cs1～CsN由所需的像素信号的精度来确定。

<5.第四实施方案>

接着，下面参照图9对本技术的第四实施方案进行说明。

{电源噪声消除部31的第四实施方案}

图9示出了作为图1所示的电源噪声消除部31的第四实施方案的电源噪声消除部31d的构成例。需要指出的是，与图7所示的部件相对应的那些部件用相同的附图标记表示。另外，在图9中，为了说明的目的，仅示出了一个单位像素51、包括在采样和保持部15d(未示出)中的采样和保持电路71c-1～71c-N以及电源噪声检测部14d。此外，为了说明的目的，图示中也省略了一些附图标记。需要指出的是，表示采样和保持电路71c-i(i＝1～N)的各个部分的附图标记由表示图4所示的采样和保持电路71b的各个部分的附图标记带后缀“i”或“-i”(i＝1～N)来表示。

电源噪声消除部31d与图7所示的电源噪声消除部31c的不同之处在于，代替电源噪声检测部14c以及采样和保持部15c，其包括电源噪声检测部14d以及采样和保持部15d(未示出)。采样和保持部15d包括多个采样和保持电路71c。

电源噪声检测部14d与电源噪声检测部14c的不同之处在于，代替电源噪声检测电路151a，其包括图6所示的电源噪声检测电路151b并且包括附加开关401-1～401-N。

电源噪声检测电路151b的用于输出消除信号的输出部经由开关301-1～301-N与缓冲放大器302-1～302-N的输入连接。此外，电源噪声检测电路151b的用于输出参照信号的输出部经由开关401-1～401-N连接在电容器Cs1～CsN与缓冲放大器302-1～302-N的输入之间。

采样和保持电路71c-1～71c-N具有与图5所示的采样和保持电路71b类似的结构，除了省去开关102和开关201之外。

然后，电源噪声检测部14d的缓冲放大器302-1～302-N的输出与采样和保持电路71c-1～71c-N的电容器Cpsr1～CpsrN的相应端连接。垂直信号线19与采样和保持电路71a-1～71a-N的开关101-1～101-N连接。

当导通从时序控制电路12供给的相应保持信号ph_hi时，打开开关401-i(i＝1～N)，而当切断保持信号ph_hi时，关闭开关401-i(i＝1～N)。

需要指出的是，在下文中，在采样和保持电路71c-1～71c-N不需要彼此区分的情况下，将其简称为采样和保持电路71c。

{电源噪声消除部31d的操作}

接着，下面对电源噪声消除部31d的操作进行说明。电源噪声消除部31d根据前面图8所示的时序图进行操作。

首先，接通采样信号ph_s1和采样信号ph_sa1，打开采样和保持电路71c-1的开关101-1和105-1以及开关301-1，开始采样期间1。因此，第一行的单位像素51的像素信号现在经由开关101-1供给到采样和保持电路71c-1的采样电容Cvsl1，从而对采样电容Cvsl1进行充电。此外，来自电源噪声检测电路151b的消除信号经由开关301-1和缓冲放大器302-1供给到采样和保持电路71c-1的采样电容Cpsr1，从而对采样电容Cpsr1进行充电。

然后，在断开采样信号ph_sa1之后，关闭开关105-1，断开采样信号ph_s1，关闭开关101-1和301-1，结束采样期间1。

接着，接通保持信号ph_h1，打开采样和保持电路71c-1的开关104-1以及开关401-1，开始保持期间1。因此，如上所述，从采样和保持电路71c-1输出表示已经去除了电源噪声成分的第一行的单位像素51的像素信号的电压VoutB1。

另外，在接通保持信号ph_h1的同时，接通采样信号ph_s2和采样信号ph_sa2，打开采样和保持电路71c-2的开关101-2和105-2以及开关301-2，开始采样期间2。因此，第二行的单位像素51的像素信号经由开关101-2供给到采样和保持电路71c-2的采样电容Cvsl2，从而对采样电容Cvsl2进行充电。此外，来自电源噪声检测电路151b的消除信号经由开关301-2和缓冲放大器302-2供给到采样和保持电路71c-2的采样电容Cpsr2，从而对采样电容Cpsr2进行充电。

以这种方式，第一行的单位像素51的像素信号的保持处理和第二行的单位像素51的采样处理彼此并行地进行。

然后，断开保持信号ph_h1，关闭开关104-1和401-1，结束保持期间1。此外，在断开采样信号ph_sa2之后，关闭开关105-2，断开采样信号ph_s2，关闭开关101-2和301-2，结束采样期间2。

接着，接通保持信号ph_h2，打开采样和保持电路71c-2的开关104-2以及开关401-2，开始保持期间2。因此，如上所述，从采样和保持电路71c-2输出表示已经去除了电源噪声成分的第二行的单位像素51的像素信号的电压VoutB2。

此外，在接通保持信号ph_h2的同时，接通采样信号ph_s3和采样信号ph_sa3，打开采样和保持电路71c-3的开关101-3和105-3以及开关301-3，开始采样期间3。因此，第三行的单位像素51的像素信号经由开关101-3供给到采样和保持电路71c-3的采样电容Cvsl3，从而对采样电容Cvsl3进行充电。此外，来自电源噪声检测电路151b的消除信号经由开关301-3和缓冲放大器302-3供给到采样和保持电路71c-3的采样电容Cpsr3，从而对采样电容Cpsr3进行充电。

以这种方式，第二行的单位像素51的像素信号的保持处理和第三行的单位像素51的采样处理彼此并行地进行。

然后，断开保持信号ph_h2，关闭开关104-2和401-2，结束保持期间2。此外，在断开采样信号ph_sa3之后，关闭开关105-3，断开采样信号ph_s3，关闭开关101-3和301-3，结束采样期间3。

此后，类似地，第(i-1)行的单位像素51的像素信号的保持期间i-1和第i行的单位像素51的像素信号的采样期间i(i＝2～N)彼此并行地进行。此外，在结束第(N-1)行的单位像素51的像素信号的保持期间N-1和第N行的单位像素51的像素信号的采样期间N之后，第N行的单位像素51的像素信号的保持期间N和第一行的单位像素51的像素信号的采样期间1彼此并行地进行。随后，第(i-1)行的单位像素51的像素信号的保持期间i-1和第i行的单位像素51的像素信号的采样期间i彼此平行地进行。

如此，通过使采样期间和保持期间彼此并行地进行，可以高速地进行采样和保持处理。

这里，所设置的缓冲放大器302-1～302-N确保电源噪声检测电路151b与各采样和保持电路71c彼此间隔。此外，当关闭开关301-1～301-N和开关401-1～401-N时，所设置的电容器Cs1～CsN防止缓冲放大器302-1～302-N进入浮动状态。

需要指出的是，可以省去缓冲放大器302-1～302-N和电容器Cs1～CsN。是否设置缓冲放大器302-1～302-N以及电容器Cs1～CsN由所需的像素信号的精度来确定。

<6.第五实施方案>

接着，下面参照图10和图11对本技术的第五实施方案进行说明。根据第五实施方案，图2所示的采样和保持电路71a适用于像素信号的复位电位和图像信号电位，以进行CDS(相关双采样)。

{电源噪声消除部31的第五实施方案}

图10示出了作为图1所示的电源噪声消除部31的第五实施方案的电源噪声消除部31e的构成例。需要指出的是，与图2和图4所示的部件相对应的那些部件用相同的附图标记表示。此外，在图10中，为了说明的目的，仅示出了一个单位像素51、包括在采样和保持部15e(未示出)中的采样和保持电路71a-1和71a-2以及电源噪声检测部14e。此外，为了说明的目的，图示中也省略了一些附图标记。需要指出的是，表示采样和保持电路71a-i(i＝1或2)的各个部分的附图标记由表示图2所示的采样和保持电路71a的各个部分的附图标记带后缀“i”或“-i”来表示。

电源噪声消除部31e包括作为图1所示的电源噪声检测部14的第五实施方案的电源噪声检测部14e以及作为图1所示的采样和保持部15的第五实施方案的采样和保持部15e(未示出)。采样和保持部15e包括多个采样和保持电路71a(图2)。

电源噪声检测部14e与图4所示的电源噪声检测部14a的不同之处在于，其包括附加开关501、附加缓冲放大器502和附加电容器Csd，但是没有缓冲放大器152。

缓冲放大器502的输入经由开关501与电源噪声检测电路151a的输出连接。电容器Csd的一端连接在开关501和缓冲放大器502之间，其另一端接地。缓冲放大器502的输出与采样和保持电路71a-1和71a-2的开关102-1和102-2连接。垂直信号线19与采样和保持电路71a-1和71a-2的开关101-1和101-2连接。

当导通从时序控制电路12供给的采样信号ph_si时，打开开关101-i和102-i(i＝1或2)，而当切断采样信号ph_si时，关闭开关101-i和102-i(i＝1或2)。

当导通从时序控制电路12供给的保持信号ph_hi时，打开开关103-i和104-i(i＝1或2)，而当切断保持信号ph_hi时，关闭开关103-i和104-i(i＝1或2)。

当导通从时序控制电路12供给的采样信号ph_sai时，打开开关105-i(i＝1或2)，而当切断采样信号ph_sai时，关闭开关105-i。

当导通从时序控制电路12供给的采样信号ph_sd时，打开开关501，而当切断采样信号ph_sd时，关闭开关501。

{电源噪声消除部31e的操作}

接着，下面参照图11所示的时序图对电源噪声消除部31e的操作进行说明。图11所示的时序图示出了采样信号ph_s1和ph_s2、采样信号ph_sa1和ph_sa2、保持信号ph_h1和ph_h2以及采样信号ph_sd。

首先，当单位像素51的像素信号是复位电位时，接通采样信号ph_s1和ph_sa1，打开采样和保持电路71a-1的开关101-1,102-1和105-1。此外，接通采样信号ph_sd，打开开关501。由此，复位电位的像素信号(以下称为复位信号)开始其采样期间。

然后，经由开关101-1将单位像素51的复位信号供给到采样和保持电路71a-1的采样电容Cvsl1，从而对采样电容Cvsl1进行充电。此外，经由开关501、缓冲放大器502和开关102-1将来自电源噪声检测电路151a的消除信号供给到采样和保持电路71a-1的采样电容Cpsr1，从而对采样电容Cpsr1进行充电。

然后，在断开采样信号ph_sa1之后，关闭开关105-1，断开采样信号ph_s1，关闭开关101-1和102-1，结束复位信号的采样期间。

接着，当单位像素51的像素信号是图像信号电位时，接通采样信号ph_s2和ph_sa2，打开采样和保持电路71a-2的开关101-2,102-2和105-2。由此，图像信号电位的像素信号(以下，称为图像信号)开始其采样期间。

然后，经由开关101-2将单位像素51的图像信号供给到采样和保持电路71a-2的采样电容Cvsl2，从而对采样电容Cvsl2进行充电。此外，经由开关501、缓冲放大器502和开关102-2将来自电源噪声检测电路151a的消除信号供给到采样和保持电路71a-2的采样电容Cpsr2，从而对采样电容Cpsr2进行充电。

此外，在接通采样信号ph_s2和采样信号ph_sa2的同时，接通保持信号ph_h1，打开采样和保持电路71a-1的开关103-1和104-1，并且复位信号开始其保持期间。因此，如上所述，从采样和保持电路71a-1输出表示已经去除了电源噪声成分的单位像素51的复位信号的电压Vout_rst。

然后，在断开采样信号ph_sa2之后，关闭开关105-2，断开采样信号ph_s2，关闭开关101-2和102-2，结束图像信号的采样期间。

此外，当断开采样信号ph_s2时，断开采样信号ph_sd，关闭开关501。

接着，接通保持信号ph_h2，打开采样和保持电路71a-2的开关103-2和104-2，并且图像信号开始其保持期间。因此，如上所述，从采样和保持电路71a-2输出表示已经去除了电源噪声成分的单位像素51的图像信号的电压Vout_sig。

然后，例如，A/D转换部16计算复位电压Vout_rst-图像信号Vout_sig，由此将复位噪声和诸如像素内的放大晶体管的阈值变化等的像素固有的固定模式噪声从像素信号中去除。

此后，断开保持信号ph_h1和ph_h2，关闭开关103-1,103-2,104-1和104-2，结束复位信号和图像信号的保持期间。

需要指出的是，需要在断开采样信号ph_s2的同时或者在断开采样信号ph_s2之后并且在接通保持信号ph_h2之前的时间段内断开采样信号ph_sd。这是为了在接通保持信号ph_h1和ph_h2并且从采样和保持电路71a-1和71a-2输出已经去除了电源噪声成分的信号的同时防止消除信号从电源噪声检测电路151a经由寄生电容等泄漏。如果不存在消除信号的泄漏的担心，则可以保持接通采样信号ph_sd。

<7.第六实施方案>

接着，下面参照图12和图13对本技术的第六实施方案进行说明。根据第六实施方案，图9所示的采样和保持电路71c适用于像素信号的复位电位和图像信号电位，以进行CDS(相关双采样)。

{电源噪声消除部31的第六实施方案}

图12示出了作为图1所示的电源噪声消除部31的第六实施方案的电源噪声消除部31f的构成例。需要指出的是，与图10所示的部件相对应的那些部件用相同的附图标记表示。此外，在图12中，为了说明的目的，仅示出了一个单位像素51、包括在采样和保持部15f(未示出)中的采样和保持电路71c-1和71c-2以及电源噪声检测部14f。此外，为了说明的目的，图示中也省略了一些附图标记。需要指出的是，表示采样和保持电路71c-i(i＝1或2)的各个部分的附图标记由表示图5所示的采样和保持电路71b的各个对应部分的附图标记带后缀“i”或“-i”来表示。

电源噪声消除部31f包括作为图1所示的电源噪声检测部14的第六实施方案的电源噪声检测部14f以及作为图1所示的采样和保持部15的第六实施方案的采样和保持部15f(未示出)。采样和保持部15f包括多个采样和保持电路71c(图9)。

电源噪声检测部14f与图10所示的电源噪声检测部14e的不同之处在于，代替电源噪声检测电路151a，其包括附加开关601和图6所示的电源噪声检测电路151b。

电源噪声检测电路151b的用于输出消除信号的输出部经由开关501与缓冲放大器502的输入连接。此外，电源噪声检测电路151b的用于输出偏置电压的输出部经由开关601连接在电容器Csd和缓冲放大器502的输入之间。

缓冲放大器502的输出与采样和保持电路71c-1和71c-2的采样电容Cpsr1和Cpsr2连接。垂直信号线19与采样和保持电路71c-1和71c-2的开关101-1和101-2连接。

当导通从时序控制电路12供给的采样信号ph_si时，打开开关101-i(i＝1或2)，而当切断采样信号ph_si时，关闭开关101-i。

当导通从时序控制电路12供给的保持信号ph_hi时，打开开关104-i(i＝1或2)，而当切断保持信号ph_hi时，关闭开关104-i。

当导通从时序控制电路12供给的采样信号ph_sai时，打开开关105-i(i＝1或2)，而当切断采样信号ph_sai时，关闭开关105-i。

当导通从时序控制电路12供给的采样信号ph_sd时，打开开关501，而当切断采样信号ph_sd时，关闭开关501。

当导通从时序控制电路12供给的保持信号ph_hd时，打开开关601，而当切断保持信号ph_hd时，关闭开关601。

{电源噪声消除部31f的操作}

接着，下面参照图13所示的时序图对电源噪声消除部31f的操作进行说明。图13所示的时序图示出了采样信号ph_s1和ph_s2、采样信号ph_sa1和ph_sa2、保持信号ph_h1和ph_h2、采样信号ph_sd以及保持信号ph_hd。

首先，当单位像素51的像素信号是复位电位时，接通采样信号ph_s1和ph_sa1，打开采样和保持电路71c-1的开关101-1和105-1。此外，接通采样信号ph_sd，打开开关501。由此，复位信号现在开始其采样期间。

然后，经由开关101-1将单位像素51的复位信号供给到采样和保持电路71c-1的采样电容Cvsl1，从而对采样电容Cvsl1进行充电。此外，经由开关501和缓冲放大器502将来自电源噪声检测电路151b的消除信号供给到采样和保持电路71c-1的采样电容Cpsr1，从而对采样电容Cpsr1进行充电。

然后，在断开采样信号ph_sa1之后，关闭开关105-1，断开采样信号ph_s1，关闭开关101-1，结束复位信号的采样期间。

接着，当单位像素51的像素信号是图像信号电位时，接通采样信号ph_s2和采样信号ph_sa2，打开采样和保持电路71c-2的开关101-2和105-2。由此，图像信号开始其采样期间。

然后，经由开关101-2将单位像素51的图像信号供给到采样和保持电路71c-2的采样电容Cvsl2，从而对采样电容Cvsl2进行充电。此外，经由开关501和缓冲放大器502将来自电源噪声检测电路151b的消除信号供给到采样和保持电路71c-2的采样电容Cpsr2，从而对采样电容Cpsr2进行充电。

此外，在接通采样信号ph_s2和采样信号ph_sa2的同时，接通保持信号ph_h1，打开采样和保持电路71c-1的开关104-1，复位信号开始其保持期间。

然后，在断开采样信号ph_sa2之后，关闭开关105-2，断开采样信号ph_s2，关闭开关101-2，结束图像信号的采样期间。

此外，当断开采样信号ph_s2时，断开采样信号ph_sd，关闭开关501。

接着，接通保持信号ph_h2，打开采样和保持电路71c-2的开关104-2，图像信号开始其保持期间。此外，与保持信号ph_h2同时地接通保持信号ph_hd，打开开关601。

因此，如上所述，从采样和保持电路71c-1输出表示已经去除了电源噪声成分的单位像素51的复位信号的电压Vout_rst。另外，如上所述，从采样和保持电路71c-2输出表示已经去除了电源噪声成分的单位像素51的图像信号的电压Vout_sig。

然后，例如，A/D转换部16计算复位电压Vout_rst-图像电压Vout_sig，由此将复位噪声和诸如像素内的放大晶体管的阈值变化等的像素固有的固定模式噪声从像素信号中去除。

此后，断开保持信号ph_h1,ph_h2和ph_hd，关闭开关103-1,103-2,104-1,104-2和601，结束复位信号和图像信号的保持期间。

需要指出的是，需要在断开采样信号ph_s2的同时或者在断开采样信号ph_s2之后并且在接通保持信号ph_h2之前的时间段内断开采样信号ph_sd。这是因为仅在接通保持信号ph_h1和ph_h2、断开采样信号ph_sd并且接通保持信号ph_hd之后，才从采样和保持电路71c-1和71c-2输出已经去除了电源噪声的信号。

<8.变形例>

上述实施方案已被说明为适用于具有单位像素的矩阵的CMOS图像传感器。然而，本技术不限于CMOS图像传感器的应用。也就是说，本技术也可适用于一般的包括单位像素的二维阵列的XY可寻址型固态成像装置。

另外，固态成像装置可以是其中成像部和信号处理部或光学系统封装在一起的具有成像功能的单芯片结构或模块结构。

此外，本技术的适用范围不限于固态成像装置和处理A/D转换的电路。本技术也可适用于应对在用于采样和保持单端信号的一般的采样和保持电路内的电源噪声的措施。

<9.适用于电子设备的例子>

上述固态成像装置(例如，CMOS图像传感器10)可以用在其中固态成像装置被包含在诸如图像拍摄装置(例如，数码相机、摄像机等)、具有成像功能的移动终端装置和在图像读取部中使用固态成像装置的复印机等图像拍摄部(光电转换部)内的电子设备中。

图14是示出了作为本技术适用的电子设备的成像装置的构成例的框图。

图14中的用800表示的成像装置包括相机模块802和作为相机信号处理电路的DSP(数字信号处理器)电路803。此外，成像装置800还包括帧存储器804、显示部805、记录部806、操作部807和电源部808。DSP电路803、帧存储器804、显示部805、记录部806、操作部807和电源部808经由总线809彼此连接。

在相机模块802内具有图像传感器801，该图像传感器捕获来自被摄体的入射光(图像光)，将聚焦在成像面上的入射光的量转换为每个像素的电气信号，并且输出该电气信号作为像素信号。例如，上述固态成像装置可以用作图像传感器801。

显示部805包括诸如液晶面板、有机EL(电致发光)面板等面板型显示装置，并显示由图像传感器801拍摄的运动图像或静止图像。记录部806将由图像传感器801拍摄的运动图像或静止图像记录在诸如硬盘、半导体存储器等记录介质中。

操作部807在使用者的操作下发出关于成像装置800所具有的各种功能的操作指令。电源部808向DSP电路803、帧存储器804、显示部805、记录部806和操作部807供给用于操作这些部分的各种类型的电力。

如上所述，通过使用上述固态成像装置作为图像传感器801，能够在使消耗电力和电路规模的增加最小化的同时在电源噪声减少的情况下获得具有高图像质量的图像。

<10.使用固态成像装置的例子>

图15是示出了使用上述固态成像装置的例子的图。

例如，上述固态成像装置可以用于如下所示的对诸如可见光、红外光、紫外光或X射线等光进行感测的各种情况。

-拍摄被摄体的图像以供鉴赏用的装置，例如，数码相机和具有相机功能的移动装置。

-交通用装置，例如，用于进行诸如自动停车等安全驾驶模式、识别驾驶员的状况等的对车辆的前方、后方、周围或内部区域进行成像的车载传感器、监视行驶车辆和道路的监视相机以及测量车辆间距离的测距传感器。

-家用电器用装置，例如，电视机、冰箱和空调，以对使用者的姿态进行成像并根据该姿态来操作电器。

-医疗和保健用装置，例如，内窥镜和用于通过检测红外线照射对血管进行成像的装置。

-安保用装置，例如，用于预防犯罪的监视相机和用于个人身份认证的相机。

-美容护理用装置，例如，对皮肤进行成像的皮肤测量仪和对头皮进行成像的显微镜。

-运动用装置，例如，用在运动中的运动相机和可穿戴式相机。

-农业用装置，例如，用于监视田地和农作物的状况的相机。

本技术的实施方案不限于上述实施方案，而是可以在不脱离本技术的范围的情况下作出各种改变和变形。

例如，本技术不限于适用于检测可见光的入射量的分布并且将检测到的分布拍摄为图像的固态成像装置，而且还可适用于拍摄代表红外线、X射线和粒子等的入射量的分布的图像的固态成像装置，以及用于检测诸如压力和静电电容等其他物理量的分布以拍摄图像的诸如指纹检测传感器等的广义上的一般固态成像装置(物理量分布检测装置)。

例如，可以采用上述全部或部分实施方案的组合。

需要指出的是，本说明书记载的效果仅仅是以说明性示例的方式给出的，而不是限制性的，并且本说明书记载以外的效果也是适用的。

本技术可以如下构成：

(1)一种固态成像装置，包括：

像素部，其配置有光电转换用的多个单位像素；

电源噪声检测部，其检测来自用于驱动所述单位像素的电源的噪声成分，并输出包含用于消除所述噪声成分的消除成分的单端消除信号；

采样和保持部，其构造成对从所述单位像素输出的单端像素信号进行采样，并且基于所述消除信号保持和输出表示已经从采样的像素信号去除了所述噪声成分的像素信号；和

A/D转换部，其对已被保持的像素信号进行A/D(模拟/数字)转换。

(2)根据上面(1)所述的固态成像装置，其中所述电源噪声检测部包括

第一电荷累积部，其构造成基于所述像素信号而累积电荷，和

第二电荷累积部，其构造成基于所述消除信号而累积电荷，第二电荷累积部具有与第一电荷累积部共通的基准电位。

(3)根据上面(2)所述的固态成像装置，其中在所述像素信号的采样期间，第二电荷累积部通过所述消除信号的所述消除成分而累积消除电荷，所述消除电荷与通过所述像素信号的所述噪声成分而在第一电荷累积部中累积的噪声电荷基本相同量。

(4)根据上面(3)所述的固态成像装置，其中在所述像素信号的保持期间，所述采样和保持部抵消在所述采样期间累积在第一电荷累积部中的所述噪声电荷和在所述采样期间累积在第二电荷累积部中的所述消除电荷。

(5)根据上面(2)～(4)中任一项所述的固态成像装置，其中所述消除成分是表示由预定增益放大的所述噪声成分的成分，和

第二电荷累积部的容量比第一电荷累积部的容量小了与所述预定增益对应的程度。

(6)根据上面(5)所述的固态成像装置，其中所述消除成分的相位是从所述噪声成分的相位反转的相位。

(7)根据上面(6)所述的固态成像装置，其中所述电源噪声检测部包括调整所述增益和所述消除成分的相位的调整机构。

(8)根据上面(2)～(7)中任一项所述的固态成像装置，其中第二电荷累积部的与其设定为所述基准电位的一端不同的一端经由在所述像素信号的采样期间导通的第一开关连接到所述电源噪声检测部的输出，并且经由在所述像素信号的保持期间导通的第二开关连接到第一电荷累积部的与其设定为所述基准电位的一端不同的一端。

(9)根据上面(2)～(7)中任一项所述的固态成像装置，其中所述电源噪声检测部包括

输出所述消除信号的第一输出，和

输出表示所述消除信号的偏置电压的单端参照信号的第二输出，以及

第二电荷累积部的与其设定为所述基准电位的一端不同的一端经由在所述像素信号的采样期间导通的第一开关连接到第一输出，并且经由在所述像素信号的保持期间导通的第二开关连接到第二输出。

(10)一种固态成像装置的驱动方法，包括：

电源噪声检测步骤：检测来自用于驱动配置有光电转换用的多个单位像素的电源的噪声成分，并输出包含用于消除所述噪声成分的消除成分的单端消除信号；

采样和保持步骤：对从所述单位像素输出的单端像素信号进行采样，并且基于所述消除信号保持和输出表示已经从采样的像素信号去除了所述噪声成分的像素信号；和

A/D转换步骤：对已被保持的像素信号进行A/D(模拟/数字)转换。

(11)一种电子设备，包括：

固态成像装置，所述固态成像装置包括：

像素部，其配置有光电转换用的多个单位像素；

电源噪声检测部，其检测来自用于驱动所述单位像素的电源的噪声成分，并输出包含用于消除所述噪声成分的消除成分的单端消除信号；

采样和保持部，其构造成对从所述单位像素输出的单端像素信号进行采样，并且基于所述消除信号保持和输出表示已经从采样的像素信号去除了所述噪声成分的像素信号；和

A/D转换部，其对已被保持的像素信号进行A/D(模拟/数字)转换。

[附图标记列表]

10 CMOS图像传感器 11 像素部

12 时序控制电路 13 垂直扫描电路

14 电源噪声检测部 15 采样和保持部

16 A/D转换部 17 水平扫描电路

18 像素驱动线 19 垂直信号线

31 电源噪声消除部 51 单位像素

71 采样和保持电路 101～105 开关

106～112晶体管 151电源噪声检测电路

201 开关 801图像传感器

Cvsl，Cpsr采样电容 Cadv，Cdly 可变电容器

Cdiv 可变电容阵列 Ccpl，Cbias 电容器

Rdet1，Rdet2，Rdif 可变电阻器

mp1～mp9，mn1～mn5 晶体管

Claims (11)

1.一种固态成像装置，包括：

像素部，其配置有光电转换用的多个单位像素；

电源噪声检测部，其检测来自用于驱动所述单位像素的电源的噪声成分，并输出包含用于消除所述噪声成分的消除成分的单端消除信号；

采样和保持部，其构造成对从所述单位像素输出的单端像素信号进行采样，并且基于所述消除信号保持和输出表示已经从采样的像素信号去除了所述噪声成分的像素信号；和

A/D转换部，其对已被保持的像素信号进行A/D(模拟/数字)转换。

2.根据权利要求1所述的固体成像装置，其中所述电源噪声检测部包括

第一电荷累积部，其构造成基于所述像素信号而累积电荷，和

第二电荷累积部，其构造成基于所述消除信号而累积电荷，第二电荷累积部具有与第一电荷累积部共通的基准电位。

3.根据权利要求2所述的固体成像装置，其中在所述像素信号的采样期间，第二电荷累积部通过所述消除信号的所述消除成分而累积消除电荷，所述消除电荷与通过所述像素信号的所述噪声成分而在第一电荷累积部中累积的噪声电荷基本相同量。

4.根据权利要求3所述的固体成像装置，其中在所述像素信号的保持期间，所述采样和保持部抵消在所述采样期间累积在第一电荷累积部中的所述噪声电荷和在所述采样期间累积在第二电荷累积部中的所述消除电荷。

5.根据权利要求2所述的固体成像装置，其中所述消除成分是表示由预定增益放大的所述噪声成分的成分，和

第二电荷累积部的容量比第一电荷累积部的容量小了与所述预定增益对应的程度。

6.根据权利要求5所述的固体成像装置，其中所述消除成分的相位是从所述噪声成分的相位反转的相位。

7.根据权利要求6所述的固体成像装置，其中所述电源噪声检测部包括调整所述增益和所述消除成分的相位的调整机构。

8.根据权利要求2所述的固体成像装置，其中第二电荷累积部的与其设定为所述基准电位的一端不同的一端经由在所述像素信号的采样期间导通的第一开关连接到所述电源噪声检测部的输出，并且经由在所述像素信号的保持期间导通的第二开关连接到第一电荷累积部的与其设定为所述基准电位的一端不同的一端。

9.根据权利要求2所述的固体成像装置，其中所述电源噪声检测部包括

输出所述消除信号的第一输出，和

输出表示所述消除信号的偏置电压的单端参照信号的第二输出，以及

第二电荷累积部的与其设定为所述基准电位的一端不同的一端经由在所述像素信号的采样期间导通的第一开关连接到第一输出，并且经由在所述像素信号的保持期间导通的第二开关连接到第二输出。

10.一种固态成像装置的驱动方法，包括：

电源噪声检测步骤：检测来自用于驱动配置有光电转换用的多个单位像素的电源的噪声成分，并输出包含用于消除所述噪声成分的消除成分的单端消除信号；

采样和保持步骤：对从所述单位像素输出的单端像素信号进行采样，并且基于所述消除信号保持和输出表示已经从采样的像素信号去除了所述噪声成分的像素信号；和

A/D转换步骤：对已被保持的像素信号进行A/D(模拟/数字)转换。

11.一种电子设备，包括：

固态成像装置，所述固态成像装置包括：

像素部，其配置有光电转换用的多个单位像素；

电源噪声检测部，其检测来自用于驱动所述单位像素的电源的噪声成分，并输出包含用于消除所述噪声成分的消除成分的单端消除信号；

采样和保持部，其构造成对从所述单位像素输出的单端像素信号进行采样，并且基于所述消除信号保持和输出表示已经从采样的像素信号去除了所述噪声成分的像素信号；和

A/D转换部，其对已被保持的像素信号进行A/D(模拟/数字)转换。