CN1148454A - 具有有源像素的cmos成像阵列 - Google Patents

具有有源像素的cmos成像阵列 Download PDF

Info

Publication number
CN1148454A
CN1148454A CN95193104A CN95193104A CN1148454A CN 1148454 A CN1148454 A CN 1148454A CN 95193104 A CN95193104 A CN 95193104A CN 95193104 A CN95193104 A CN 95193104A CN 1148454 A CN1148454 A CN 1148454A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
pixel
produces
image
charge accumulation
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.)
Pending
Application number
CN95193104A
Other languages
English (en)
Inventor
谢祖强
R·D·麦格拉斯
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.)
Polaroid Corp
Original Assignee
Polaroid 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 Polaroid Corp filed Critical Polaroid Corp
Publication of CN1148454A publication Critical patent/CN1148454A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • 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

Abstract

揭示了一种包括一个或多个像素的图像敏感装置，每个像素具有电荷积累区，该积累区用于收集光敏元件诸如光电二极管产生的电荷。通过在电阻性元件(诸如FET沟道)上加一电压，可从一像素获得一输出信号，电阻性元件上的电阻值正比于收集的电荷产生的电场的大小。

Description

具有有源像素的CMOS成像阵列
发明领域
本发明涉及光敏装置，尤其涉及具有有源像素图像传感器的成像阵列，此有源像素图像传感器的像素内含有晶体管。
背景技术
在已有技术中，通过完成感知入射光辐射、把该辐射转换成载流子，以及把这些载流子存入光敏材料等步骤而操作的图像敏感装置。图像敏感装置或称像素的输出信号源于所存储的载流子的传输。一般通过一系列地址编队寄存器或一系列电荷耦合器件(CCD)，把电荷从像素传输到处理电子的介质或存储介质。在传输期间，因为信号是由载流子构成的，所以输出信号对获得的噪声非常敏感。近来在相关领域内的工作已涉及噪声敏感问题，也在寻求降低基于CCD的成像器成本的方法。
可以一些不同的方式获得在输出信号上出现的噪声，包括：过剩电荷的产生、电路中的热运动、载流子的损耗、像素之间的变化，以及复位操作中的不规则等。解决该问题的一个设计方案是在像素中装一个光电二极管、一个FET开关和一个电荷畴读出装置。虽然这的确引起某些商业上的成功，但还未令人满意地解决有关这些噪声源的问题。
制造基于CCD的成像器的成本相当高，这是由于要完成许多特殊制造操作而引起的。减少成像像素的固有尺寸，可减少其制造成本。但这也减少了图像敏感像素的动态范围。随着像素尺寸的减少，噪声电平也降低，但信号强度以比噪声电平降低速率更快的速率降低。依次，减少的动态范围对成像系统光学寄予更多的设计要求。
尽管有以上的设计问题，通常的图像获取技术大多以光敏装置为基础，这些光敏装置利用CCD作为光辐射检测。这些装置用于各种商用成像产品中，诸如图像编码装置(camcorder)和视频摄像机，它们的目标都指向一个巨大的消费者市场。然而，当考虑到CCD基电子设备的工作特性和制造时，一些其它的困难变得明显起来。
例如，装有CCD的电路的操作需要对CCD提供非标准电压。这就需要电子处理设备中具有更复杂的电力供应和电路分布。这些需要使得在使用单一标准电压的电子系统中使用CCD的集成电路的任务变得更为困难。需要非标准电压也增加了制造过程的复杂性。
这些增加了的CCD基的电子设备的复杂性使得特殊化的制造操作成为必需，它们一般被加到生产这些成像器的成本中。相反，用大规模技术制造的固态器件，诸如存储器、逻辑芯片和模拟处理元件制造时不需要CCD基装置所需的特殊化制造操作。很明显，如果大规模制造技术可用于成像感应装置，而不需要特殊化操作，可减少固态传感器的成本。目前，这还没有实现，CCD基的高成本技术仍保持主导地位。
我们需要的是一种光敏装置，它可使用标准的大规模制造技术，且结合一种电路设计，这种电路设计对在相关工艺中碰到的产生噪声的过程不敏感。这样的装置最好不用CCD元件，但有容易用低成本、在商业上可行的制造技术制造的易集成元件构成的电路结构。
本发明的一个目的是提供一种成像装置，在该装置中在信号输出线上出现的噪声电平被保持在最小。
本发明的另一个目的是提供一种成像装置，它具有增加的图像敏感动态范围。
本发明的再一个目的是提供一种成像装置，它以与图像检测的电荷集中模式不同的模式提供信号信息。
本发明的还有一个目的是提供一种成像阵列，它可在单个衬底上制造，从而把所需的加工工序减到最少。
本发明的最后一个目的是提供一种成像阵列，它由只需标准电压就可操作的元件构成。发明内容
依据本发明，由一图像敏感装置实现上述目的，其中图像检测电路与信号敏感电路电隔离。收集由接收光辐射的光敏元件产生的载流子，以在敏感装置内产生一电场。此电场用于改变电阻性元件的电阻，该电阻性元件的一端通过第一电压源保持在固定电压上。此电压源产生相应于光敏元件接收到的辐射量的电信号输出。由于该结构，电荷集中电路不与信号敏感电路耦合。电压源也用于把信号线保持在基本上恒定的电位上。利用电流电压转换器可进一步把电信号输出转换成电压信号。此外，可利用第二电压源把光敏元件置于耗尽状态的复位特征对像素初始化。
在另一个实施例中，多个图像敏感装置排成一阵列，包括像素的行和列，利用行和列选择器把像素的输出电信号依次发送到一个或多个转换器。选择器可顺序排列，由触发器构成，或者它们可以多路复用且与信号译码器和传输门结合起来。输出像素信号也可以在通过列选择器前被转换成电压信号。本发明也以使用单个电源对一个以上电流到电压转换器提供电力的方法为其特色。
可使用CMOS来实现本发明装置的设计特色。通过集成工艺，可实现在同一衬底上制造有源元件，无论这些元件是p-MOS还是n-MOS。这使得装置制造所需的工序减到最少。
附图概述
这里特别提出了被认为是本发明的特征的新特色。从以下对实施例的描述并结合附图可更好地理解本发明的结构和操作方法，同时也可理解本发明的其它目标和优点，其中：
图1是依据本发明的图像敏感装置的示意图；
图2是包含在图1图像敏感装置中像素实施例的示意图；
图3是依据本发明图像敏感阵列的方框图，其中信号由电流电压转换器串行地输出；
图4是选出的一个图3图像敏感阵列实施例的方框图，其中信号由两个电流电压转换器并行地输出；
图5是选出的一个图3图像敏感阵列实施例的方框图，其中信号在由列多路复用器输出前被转换成电压信号；
图6是图3方框图中用在行扫描器一个实施例中的触发器的示意图；以及
图7是图3方框图中列多路复用器一个实施例的一对传输门的示意图。
本发明较佳实施方式
现在参考图1，其中示出本发明一个实施例的示意图。可能相应于一部分被感知图像的光辐射12入射到图像敏感装置100。图像敏感装置100包括用于接收光辐射12的像素10，并可产生幅度正比于所获光辐射12的量的电流信号28。利用转换器30把电流信号28转换成电压信号50。利用偏压源40提供像素10和转换器30工作用的电力。图像敏感装置的操作
由像素10接收到的光辐射12射到加上适当偏压的光电二极管20或其它光敏装置上，该装置产生相应于入射辐射载流子对。由光电二极管20产生的载流子对的数目正比于所接收到的光辐射12的量。随着载流子对的产生，一种极性的载流子流到像素接地端18，相反极性的载流子流到载流子积累元件。积累元件集中这些载流子并产生一电场，电场的大小正比于积累的载流子的总数。在示出的实施例中，用一n-MOSFET作为FET积累器22。当由光电二极管20产生载流子对时，带正电的载流子(即“空穴”)流到像素接地端18，带负电的载流子(即电子)集中在FET积累器22的栅极端22g。该动作在FET沟道中产生了一个电场。在另一结构中(未示出)，用p-MOSFET作为FET积累器，光电二极管20与示出的方向相反，颠倒光电二极管的偏置电压的极性，载流子流动也相应地互换。
由FET积累器22产生的电场引起FET沟道电阻的变化。沟道电阻变化的程度依赖于入射到光电二极管20的光辐射12的量。沟道电阻的这一变化正比于由光电二极管20产生的载流子对的数目，该变化提供了一测量参数，通过该参数可定量地确定在一相当大范围光照下由像素10接收到的辐射量。在固有实施例中，当电荷积累处于最大值时，在FET栅极端处不存在电荷时测量到的少于20K欧姆的FET沟道电阻可能增加到超过10M欧姆。
通过把参考电压66(VREF)加到FET积累器22的源极端22s并测量获得的电流信号28来测量FET沟道电阻。参考电压66是从偏压源40中获得的。在示出的实施例中，当要确定电阻时，通过闭合FET选择开关16把参考电压66加到FET积累器源极端22s。通过沿选择脉冲线把选择脉冲26加到选择开关栅极端16g来闭合选择开关16。当选择开关16闭合时，该动作接通偏压源40和FET积累器22源极端22s之间的电路。参考电压66位于转换器30中运算放大器32的正输入端34，它也在负输入端36出现。随着选择开关16的闭合，参考电压66被加到FET积累器的源极端22s。在一个实施例中，由5伏脉冲构成的选择脉冲在大约一微秒内加到FET选择开关的栅极端(未示出)。
通过把源极端22s置于参考电压66的电位下而产生的电流信号28沿位于信号感应节点17和像素接地端18之间的信号感应线流动。在像素10工作期间，在位于光电荷集成节点21和FET积累器栅极22g之间的光电荷集成线上存在由内部电流波动产生的噪声。利用跨越FET积累器22沟道的电容耦合，使在光电荷集成线上的噪声呈现出信号感应线上的电压波动。然而，在本发明的装置中抑制了这些电压波动，因为信号感应线保持在与加到FET积累器22源极端22s的参考电压66的电位相应的、基本上恒定的电位上。
在另一的实施例中，如图2所示像素10a包括光电二极管20、复位开关14和选择开关16。积累电容器23用于收集载流子并产生一个电场。由积累电容器23产生的电场引起FET沟道22c电阻的变化。通过使用以上对像素10描述的相同方法，把参考电压66加到FET源极端并测量获得的电流信号来确定FET沟道22c的电阻。
如图1所示，利用电源60对偏压源40提供电力，该电源60既给偏压源40提供浮动偏置电压62(Vdd)，也对它提供浮动低电压64(Vss)。偏压源40利用适合的dc-dc转换电路，把偏置电压62和低电压64转换成参考电压66。转换器可由所示的偏压FET 42和低压FET44构成。在较佳实施例中，偏置电压Vdd是大约+5.0伏，低压Vss是大约0.0伏，参考电压VREF是大约2.5伏。随着把2.5伏的参考电压加到n-MOS装置的源极端，观察到的电流信号可从低于1微安变化到超过100微安，这导致图像敏感装置100的相当大的动态范围。
参考电压66也是电压源，通过它在复位开关14闭合时对光电二极管20进行初始化或置于耗尽状态。此外，在偏置光电二极管20中应用参考电压66起着通过把来自FET积累器22的载流子排放到像素接地端18，从而对像素10进行初始化的作用，因而也确定了位于栅极端22g处载流子的量。沿复位脉冲线加上复位脉冲24，以使在这里作为FET开关的复位开关14闭合，并通过光电荷集成节点21接通转换器30和像素接地端18之间的电路。复位脉冲24具有足够大小的时间一电压特性，足以保证排放存在FET积累器22中的载流子并使光电二极管20达到耗尽状态。例如，典型的n-MOS积累器可存储104到106个电子的电荷。这些电荷量可通过脉冲宽度在一微秒到十微秒的低压复位脉冲排放到像素接地端18。
转换器30包括运算放大器32和位于输出端38和负输入端36之间以形成闭合环路的电阻性反馈元件，诸如FET52。把偏置电压62在偏置电压端46加到功率运算放大器32，把低电压64加到低压端48。从运算放大器32的负输入端36处出现的电流信号28在输出端38处转换成电压信号50。于是，电压信号50的值(正比于流到像素10的电流信号28的幅度)相应于像素10获得的光辐射12的量。
如果需要，可使用外部闸门(未示出)，以通过确定光辐射12照射像素10的周期来建立图像获取间隔。当像素10已被复位脉冲24初始化后，外部闸门打开，以开始该获取间隔。当已获得所需的图像信号时，闭合外部闸门。终止光产生的电荷向FET积累器22流动，并结束该获取间隔。也可以如下方式建立用于像素的获取间隔，而不需要外部断路器。随着加上复位脉冲24，像素被初始化并开始获取间隔。随后加上选择脉冲26(它用于检测由光电二极管20接收到的辐射)后，对转换器30加上了电流信号28，并有效地终止获取间隔。图像敏感阵列的操作
图3示出一图像敏感阵列120，包括：(i)像素阵列80，用于接收入射的辐射，以及输出一个代表相应像素位置感应到的幅射强度的电流信号，(ii)转换器30，用于把像素阵列电流信号转换成电压信号，(iii)列多路复用器70，用于接收像素阵列80中所有列的输出电流信号，并把指定列的电流传输到转换器30，以及(iv)行扫描器90，用于按照一次一行的顺序把选择脉冲26加到像素阵列80中像素的行上。
为了演示的目的像素阵列80示为一个16×16的像素10的阵列，依据本发明的特征也可使用其它阵列结构，诸如一个512×512的像素阵列。如上所述，当光辐射射到任意像素10时产生电流信号28。一般，此信号随像素的不同而变化，且它正比于被特定像素接收到的由光辐射12所代表的那部分被感应图像。本领域内的那些熟练技术人员可理解，如果要从像素成像阵列信号流中取回和重组所感应的图像，则需要独立地读出每个像素的电信号。
图像敏感阵列120提供了一种方法，通过它可独立地访问和读出像素阵列80中每个像素的电信号。通过以下的方法可获得由像素阵列80中像素10’产生的电流信号28’。行扫描器90用于在扫描器输入线99和行扫描器90与像素阵列80之间的任意一个行输出线27之间提供电通路。在提供的例子中，已标出行输出线27’，因为它经过像素10’所在的行。然后通过扫描器输入线99和行扫描器90把选择脉冲26加到行输出线27’。该动作闭合了标出的行中每个像素10(包括像素10’)的选择开关，并接通了列多路复用器70和由扫描器90选中的行中每个像素FET积累器源极端之间的电通路。
列多路复用器70的作用是接通转换器30和其中存在标出的像素，诸如像素10’的列之间的电通路。由列多路复用器70进行的该动作，与像素10’中选择开关的闭合相耦合，引起如上述对图1图像敏感装置100所描述的方式把参考电压66加到像素10’的积累器源极端。当这样把参考电压66加到像素10’时，在列多路复用器70和转换器30之间的多路复用器输出线76上出现电流信号28’。在转换器30接收到来自下一个像素的电流信号前，已经完成电流信号28’向电压信号50的转换。继续这样处理，直到访问和读出选中行中每个像素的电流信号。
接着，通过行扫描器90沿扫描器输入线99传输连续选择脉冲26并传输到另一个输出端，如传输到行输出线27”。访问新选中行中的每个像素，并以像前面行一样的方式读出电流信号。以任意合适的顺序访问每个像素行，直到已读出像素阵列80中所有的像素。例如，可在第二行92之前读出第一行91。
在较佳实施例中，行扫描器90包括在像素阵列80中每一行的D型触发器。依据使用传输门和倒相器的标准数字方法提供D型触发器。例如，每个行触发器可包括从另一行(例如，先前行)上的D型触发器输出端传送过来的第一输入线。第二输入线可用作时钟输入端，而选择脉冲26可用作时钟脉冲。该结构提供了一种依次访问像素阵列80每一行的方法，它工作时只需要单个扫描器输入线99和选择脉冲26。在图6中提供行扫描器90的一个实施例。利用扫描器输入线99把脉冲26提供到多个D型触发器，诸如D型触发器95、95’和95”的‘时钟端’。每个触发器的‘D’端连到相应于后续行的触发器的输出‘Q’端。于是，当触发器95”沿行输出线27”传送信号脉冲时，从而也设定了触发器95’。当在扫描器输入线99上输入连续脉冲26时，触发器95’将沿行输出线27’依次传送信号脉冲并按顺序设定相应于下一行的触发器。
使用已有技术中公知的方法，列多路复用器70可包括一系列传输门，其中的每个阵列的列的一对传输门被连接到列多路复用器上。传输门本身的工作可由列数字信号译码器78来控制。列信号译码器78可接收译码器输入线97上的列选择脉冲72，并在列选择控制线74上发出列控制信号。此操作在图7中更清楚地示出，其中列控制信号71被加到传输门n-MOSFET 75的栅极75g上，列控制补偿信号73被加到传输门p-MOSFET 79的栅极79g上。输入的电流信号28’被加到MOSFET 75和79公共连接端中的一个。当列控制信号71包含逻辑‘1’时，n-MOSFET 75和p-MOSFET 79都切换到“导通”状态，并把电流信号28’传输到多路复用器输出线76上。当列控制信号71的状态变到逻辑‘0’时，n-MOSFET 75和p-MOSFET 79都切换到“断开”状态，不传输输入的电流信号28’。如此可独立地以任意次序访问图3中像素阵列80的每一列。
在典型的成像功能操作中，不论成像仍以图像形式或按视频记录的方式完成，整个像素阵列80是同时被照亮的。当把复位脉冲加到像素阵列80中每个像素时，操作开始。在示出的实施例中，第一像素列82a中每个像素的复位脉冲线连到第一复位线84a。通过暂时闭合第一列复位开关86a(这使得第一像素列82a每个像素的复位开关闭合)来实现对第一像素列82a中像素的复位。此动作把参考电压66加到第一像素列82a中每个像素的光电二极管的一端，并结合图1如前面所述的对相应的像素进行初始化。当第二列复位开关86b闭合，以利用第二复位线84b把参考电压66加到第二像素列82b中的每个像素时，第二像素列82b被复位。像素阵列80中余下的像素列以相同的方式进行复位。也可以一组列而不是单个列地进行复位。在较佳实施例中，每个列复位开关与其它复位开关合在一起，以产生整体复位的能力，由此在加上整体复位脉冲124时对阵列所有的列进行复位。
如图4所示的另一个实施例提供了一种并行处理能力。图像敏感阵列220包括两个转换器230a和230b，它们分别用于转换多路复用器输出线276a上来自列多路复用器270a以及多路复用器输出线276b上来自多路复用器270b的电流信号。由该结构，此信号输出速率从图1所示的只使用一个转换器30的那种结构的信号输出速率近似地翻了一倍。注意只需一个偏压源240对转换器230a和230b供电。
此实施例也包括行数字信号译码器298和用于行选择的行多路复用器290，而不是如图3中扫描器90所说的扫描器。此特征允许依次或以所需的其它次序访问像素行。对像素行和像素列都有多路复用器的结构在一些应用中是有用的，诸如图像处理，这类图像处理时需要访问像素阵列80中选中的像素或像素组。图像敏感阵列220也包括可输入整体访问脉冲的整体复位线284。
列多路复用器270a和270b也可由一个或多个扫描器来代替，可以类似于图3的行扫描器90行访问的方式由这些扫描器访问像素阵列中的列。图5示出这样一个结构，它具有一系列转换器330a到330b，每个转换器作为图像敏感阵列320中每列的输出。虽然示出的转换器330a到330b由两个偏压源340a和340b供电，但根据设计需要所使用的偏压源数目可以更多。
在此实施例中，电流信号在通过输出装置，诸如定序器或多路复用器前被转换成电压信号。电流信号28沿列输出线376流动，在转换器输出线377上被转换成电压信号50。电压信号50可作为输入到列扫描器370的许多电压信号中的一个。列扫描器370执行的功能是每次选择一个输入电压信号输出，该输出即是电压信号50’。
复位线384，供接收复位脉冲324。复位脉冲324进入复位脉冲分配器386，它可以是一个定序器或多路复用器。复位脉冲分配器386利用一个或多个列输入线382把输入的复位脉冲324传输到一个或多个像素阵列的列。
本领域内的那些熟练技术人员可依据本发明观点对所述的实施例作其它改变。因此，不应把所述实施例理解为限制的意思。

Claims (31)

1.一种图像敏感装置，把入射的光辐射转换成相应于所接收到的辐射量的电信号输出，其特征在于所述装置包括：
接收光辐射并产生正比于所接收到的辐射数量的载流子的光敏元件；
收集所述光敏元件产生的载流子从而产生一电场的电荷积累装置，如此产生的电场的大小正比于收集的载流子数量；
对所述电荷积累装置敏感的可变电阻装置，其中所述可变电阻装置的电阻与所述电荷积累装置产生的电场的大小有关；
信号感应线；以及
参考电压源，(i)用于通过所述信号感应线把电压加到可变电阻装置的一端，从而产生电流信号输出，所述电流信号的幅度正比于所述可变电阻装置的电阻，以及(ii)用于把所述信号感应线保持在基本上恒定的电位上。
2.如权利要求1所述的图像敏感装置，其特征在于还包括接收所述参考电压源产生的所述电流信号输出并产生电压信号输出的电流电压转换装置，所述电压信号输出的值相应于所述参考电压源产生的所述电流信号输出的幅度。
3.如权利要求1所述的图像敏感装置，其特征在于还包括复位装置，用于把所述光敏元件置于耗尽状态，从而从所述电荷积累装置中除去收集的电荷。
4.如权利要求1所述的图像敏感装置，其特征在于所述光敏元件包括光电二极管。
5.如权利要求1所述的图像敏感装置，其特征在于所述可变电阻装置包括场效应晶体管的沟道。
6.如权利要求5所述的图像敏感装置，其特征在于所述电荷积累装置包括场效应晶体管。
7.如权利要求5所述的图像敏感装置，其特征在于所述电荷积累装置包括电解电容器。
8.如权利要求5所述的图像敏感装置，其特征在于所述电荷积累装置包括扩散电容。
9.如权利要求2所述的图像敏感装置，其特征在于所述电流电压转换装置包括运算放大器和电阻性反馈元件。
10.如权利要求3所述的图像敏感装置，其特征在于所述复位装置包括电复位开关，所述电复位开关位于所述光敏元件和所述参考电压源之间，闭合所述的电复位开关接通了所述参考电压源和所述光敏元件之间的电路。
11.一种接收来自图像的光辐射并产生电信号输出的图像敏感阵列，其特征在于所述图像敏感阵列包括：
至少一个参考电压源，
接收光辐射的按行和列排列的多个像素，每个所述像素包括：a)接收光辐射并产生正比于所接收到的辐射数量的载流子的光敏元件，b)收集所述光敏元件产生的载流子从而产生一电场的电荷积累装置，如此产生的电场的大小正比于收集的载流子数量，c)对所述电荷积累装置敏感的可变电阻装置，其中所述可变电阻装置的电阻与所述电荷积累装置产生的电场的大小有关，d)信号感应线，以及e)位于所述参考电压源和所述电荷积累装置之间的像素选择开关，所述像素选择开关闭合时接通了电路，从而(i)把电压加到所述可变电阻装置和所述信号感应线的一端，(ii)把所述信号感应线保持在基本上恒定的电位上，以及(iii)产生幅度正比于所述可变电阻装置的电阻电信号；
闭合所述像素中至少一个选中行的像素选择开关的行选择装置；以及
接收所述像素产生的电信号，并输出所述像素至少一个选中列中产生的电信号的列选择装置。
12.如权利要求11所述的图像敏感阵列，其特征在于还包括至少一个电流电压转换装置，该装置在相应的所述像素选择开关闭合时接收至少一个所述像素中产生的电信号，并产生其值相应于电信号幅度的电压信号。
13.如权利要求11所述的图像敏感阵列，其特征在于还包括把所述光敏元件置于耗尽状态的复位装置。
14.如权利要求11所述的图像敏感阵列，其特征在于所述光敏元件包括光电二极管。
15.如权利要求11所述的图像敏感阵列，其特征在于所述可变电阻装置包括场效应晶体管的沟道。
16.如权利要求15所述的图像敏感阵列，其特征在于所述电荷积累装置包括场效应晶体管。
17.如权利要求15所述的图像敏感阵列，其特征在于所述电荷积累装置包括电解电容器。
18.如权利要求15所述的图像敏感阵列，其特征在于所述电荷积累装置包括扩散电容。
19.如权利要求12所述的图像敏感阵列，其特征在于所述电流电压转换装置包括运算放大器和电阻性反馈元件。
20.如权利要求13所述的图像敏感阵列，其特征在于所述复位装置包括至少一个电复位开关，所述电复位开关位于所述光敏元件和所述参考电压源之间，闭合所述电复位开关接通了所述参考电压源和所述光敏元件之间的电路。
21.如权利要求11所述的图像敏感阵列，其特征在于所述行选择装置包括所述图像敏感阵列中所述像素每一行上的触发器。
22.如权利要求11所述的图像敏感阵列，其特征在于所述列选择装置包括所述图像敏感阵列中所述像素每一列上的一对传输门。
23.一种接收来自图像的光辐射并产生电信号输出的图像敏感阵列，其特征在于包括：
至少一个参考电压源，
接收光辐射的、按行和列排列的多个像素，每个所述像素包括：a)接收光辐射并产生正比于所接收到的辐射数量的载流子的光电二极管，b)收集所述光电二极管产生的载流子从而产生一电场的电荷积累装置，如此产生的电场的大小正比于收集的载流子数量，c)对所述电荷积累装置敏感的可变电阻装置，其中所述可变电阻装置的电阻与所述电荷积累装置产生的电场的大小有关，d)信号感应线，以及e)位于所述参考电压源和所述电荷积累装置之间的像素选择开关，所述像素选择开关的闭合接通了电路，使(i)通过所述信号感应线把电压加到所述可变电阻装置的一端，(ii)把所述信号感应线保持在基本上恒定的电位上，以及(iii)产生幅度正比于所述可变电阻装置的电阻的电信号；
闭合所述像素中至少一个选中行的像素选择开关的行选择装置；以及
接收所述像素产生的电信号，并输出所述像素至少一个选中列中产生的电信号的列选择装置；
至少一个电流电压转换装置，该装置在相应的所述像素选择开关闭合时接收至少一个所述像素中产生的电信号，并产生其值相应于电信号幅度的电压信号；以及
把所述光电二极管置于耗尽状态的复位装置。
24.如权利要求23所述的图像敏感阵列，其特征在于所述可变电阻装置包括场效应晶体管的沟道。
25.如权利要求24所述的图像敏感阵列，其特征在于所述电荷积累装置包括场效应晶体管。
26.如权利要求24所述的图像敏感阵列，其特征在于所述电荷积累装置包括电解电容器。
27.如权利要求24所述的图像敏感阵列，其特征在于所述电荷积累装置包括扩散电容。
28.一种用于把光辐射转换成相应于所接收到的辐射量的电信号的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
产生正比于所接收的光辐射量的载流子；
收集产生的载流子；
产生一电场，该电场大小正比于收集的载流子数量；
提供正比于产生的电场大小的电阻；以及
产生电信号，该电信号的大小正比于所述电阻的值。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于在产生电信号的所述步骤前还包含在所述电阻的一端维持基本恒定的电位的步骤。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于还包括把所述电信号转换成电压信号的步骤，该电压信号的电平正比于所述电信号的幅度。
31.如权利要求28所述的方法，其特征在于还包括在所述的产生电信号的步骤后清除收集的载流子的步骤。
CN95193104A 1994-05-19 1995-05-18 具有有源像素的cmos成像阵列 Pending CN1148454A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US24634194A 1994-05-19 1994-05-19
US08/246,341 1994-05-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1148454A true CN1148454A (zh) 1997-04-23

Family

ID=22930262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN95193104A Pending CN1148454A (zh) 1994-05-19 1995-05-18 具有有源像素的cmos成像阵列

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0760191B1 (zh)
JP (1) JPH10500823A (zh)
KR (1) KR100264931B1 (zh)
CN (1) CN1148454A (zh)
AT (1) ATE181630T1 (zh)
CA (1) CA2190615A1 (zh)
DE (1) DE69510454T2 (zh)
WO (1) WO1995032580A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1309088C (zh) * 2000-06-23 2007-04-04 皮克斯尔普拉斯有限公司 一种互补金属氧化物半导体图像传感器及其驱动方法
CN100407772C (zh) * 2002-01-17 2008-07-30 索尼公司 固态成像设备及其驱动方法
CN111262572A (zh) * 2020-02-25 2020-06-09 成都世纪天知科技有限公司 一种能够增强背景一致性的电路

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5923794A (en) * 1996-02-06 1999-07-13 Polaroid Corporation Current-mediated active-pixel image sensing device with current reset
US5831258A (en) * 1996-08-20 1998-11-03 Xerox Corporation Pixel circuit with integrated amplifer
US6677995B1 (en) 1999-02-04 2004-01-13 Agere Systems Inc. Array readout system
US6704050B1 (en) * 1999-04-23 2004-03-09 Polaroid Corporation Active-pixel image sensing device with linear mode voltage to current conversion
DE10025897B4 (de) * 2000-05-25 2004-07-15 Sick Ag Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Sensoranordnung und optoelektronische Sensoranordnung
US7268924B2 (en) 2001-01-22 2007-09-11 Hand Held Products, Inc. Optical reader having reduced parameter determination delay
US8628015B2 (en) 2008-10-31 2014-01-14 Hand Held Products, Inc. Indicia reading terminal including frame quality evaluation processing

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5738073A (en) * 1980-08-20 1982-03-02 Hitachi Ltd Solid-state image sensor
US4634894A (en) * 1985-03-04 1987-01-06 Advanced Micro Devices, Inc. Low power CMOS reference generator with low impedance driver
US4620232A (en) * 1985-03-15 1986-10-28 Fuji Photo Film Co., Ltd. Reset circuit for MOS imager array
FR2638286B1 (fr) * 1988-10-25 1990-12-07 Thomson Csf Dispositif photosensible du type a amplification du signal au niveau des points photosensibles

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1309088C (zh) * 2000-06-23 2007-04-04 皮克斯尔普拉斯有限公司 一种互补金属氧化物半导体图像传感器及其驱动方法
CN100407772C (zh) * 2002-01-17 2008-07-30 索尼公司 固态成像设备及其驱动方法
CN111262572A (zh) * 2020-02-25 2020-06-09 成都世纪天知科技有限公司 一种能够增强背景一致性的电路
CN111262572B (zh) * 2020-02-25 2023-04-07 成都高迈微电子有限公司 一种能够增强背景一致性的电路

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10500823A (ja) 1998-01-20
WO1995032580A1 (en) 1995-11-30
DE69510454D1 (de) 1999-07-29
DE69510454T2 (de) 1999-10-21
CA2190615A1 (en) 1995-11-30
EP0760191A1 (en) 1997-03-05
KR100264931B1 (ko) 2000-09-01
ATE181630T1 (de) 1999-07-15
KR970703673A (ko) 1997-07-03
EP0760191B1 (en) 1999-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101394474B (zh) 固态图像拾取装置
Simoni et al. A single-chip optical sensor with analog memory for motion detection
US6515702B1 (en) Active pixel image sensor with a winner-take-all mode of operation
CN100394606C (zh) 光探测装置、成像装置和测距图像捕捉装置
US4728802A (en) Balanced drive photosensitive pixel and method of operating the same
JPS5958306A (ja) 距離計
JPH02165674A (ja) 光受感ドット信号増幅を伴う光受感装置
US4556800A (en) Optical image sensor apparatus with grouped photosensors connected in common
CN1148454A (zh) 具有有源像素的cmos成像阵列
EP0630152B1 (en) Photo-electric converter
KR940006394A (ko) 고체촬상장치
US5146074A (en) Solid state imaging device
EP0260824B1 (en) Circuit for a photosensitive pixel with exposed blocking element
JPS58131765A (ja) 原稿読取装置
US4340909A (en) Solid state area imaging apparatus
JPH07264485A (ja) 撮像装置
US4746804A (en) Photosensitive pixel with exposed blocking element
JPH11502396A (ja) 多重化回路
JPH11502995A (ja) マルチプレクサ回路
EP0871326A2 (en) Motion-detecting image sensor incorporating signal digitization
JPH0590557A (ja) 光電変換装置及び情報処理装置
US5539458A (en) TFT-drive image sensor capable of producing an offset-free image signal
WO2000052759A1 (de) Bildsensoreinrichtung
CN85109129A (zh) 图象处理装置用的图象阅读器
JP4396023B2 (ja) 固体撮像装置およびその駆動方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication