CN207321395U - 一种具有列比较器的成像像素 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及图像传感器，所述图像传感器包括成像像素，所述成像像素具有用于读出图像像素信号的比较器。一种成像像素可包括光电二极管、浮动扩散区和传输晶体管，所述传输晶体管从所述光电二极管向所述浮动扩散区传输电荷。其中所述浮动扩散区可耦接至源极跟随晶体管。所述源极跟随晶体管耦接至电流源。行选择晶体管可插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间。为形成列比较器级和降低功耗，额外的晶体管可插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间。所述额外的晶体管可为pMOS晶体管且所述源极跟随晶体管可为nMOS晶体管。所述额外的晶体管可具有接收搜索电压的栅极，所述搜索电压从最大值向最小值逐渐降低。
Description
技术领域
本实用新型大体涉及成像装置，更具体涉及具有比较器的成像装置。
背景技术
图像传感器通常用于诸如蜂窝电话、照相机和计算机的电子设备中以捕获图像。在典型布置中，图像传感器包括以像素行和像素列布置的图像像素阵列。电路可以耦接到每个像素列，以从图像像素读出图像信号。
用于从图像像素读出图像信号的电路可包括比较器。比较器可将来自像素的信号与基准信号进行对比以确定来自像素的信号值。常规比较器可使用各级均耗能的多级。因此，比较器在图像传感器中不期望地增加功耗。因此，期望能够为图像传感器中的比较器提供改进的布置。
实用新型内容
根据本实用新型的一个方面，提供一种成像像素，包括：光电二极管；电流源；源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管耦接至所述电流源；行选择晶体管，所述行选择晶体管插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间；和额外的晶体管，所述额外的晶体管插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间，其中所述额外的晶体管具有接收搜索电压的栅极。
根据本实用新型的另一个方面，提供一种成像像素，所述成像像素包括：光电二极管；浮动扩散区；电流源；源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管耦接至所述电流源并耦接至所述浮动扩散区，其中所述源极跟随晶体管是第一类型的晶体管；行选择晶体管，所述行选择晶体管插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间；和额外的晶体管，所述额外的晶体管插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间，其中所述额外的晶体管是与所述第一类型相反的第二类型的晶体管，并且其中所述额外的晶体管在用于读出的比较器中用作第一级。
根据本实用新型的又一个方面，提供一种成像像素，所述成像像素包括：光电二极管；浮动扩散区；电流源；源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管耦接至所述电流源，其中所述浮动扩散区耦接至所述源极跟随晶体管的栅极，并且其中所述源极跟随晶体管为nMOS晶体管；行选择晶体管，所述行选择晶体管插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间；和额外的晶体管，所述额外的晶体管插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间，其中所述额外的晶体管是pMOS晶体管，其中所述额外的晶体管在用于读出的比较器中用作第一级，并且其中所述额外的晶体管具有接受搜索电压的栅极。
附图说明
图1是使用根据一个实施方式的图像像素阵列的具有用于捕获图像的图像传感器和处理电路的说明性电子装置的图。
图2是根据一个实施方式的说明性像素阵列和相连的用于从所述像素阵列读出图像信号的读出电路的图。
图3是根据一个实施方式具有比较器的说明性的图像传感器像素的电路图。
图4是根据一个实施方式用于操作诸如图3所示像素的说明性图像传感器像素的时序图。
图5是根据一个实施方式具有列比较器的说明性的图像传感器像素的电路图。
图6是根据一个实施方式用于操作诸如图5所示像素的说明性图像传感器像素的时序图。
图7是根据一个实施方式具有耦接至数字缓冲器的列比较器的说明性的图像传感器像素的电路图。
图8是根据一个实施方式具有用于形成耦接到晶体管源的列比较器的晶体管的主体的说明性图像传感器像素的电路图。
图9是根据一个实施方式具有级联列比较器级的说明性图像传感器像素的电路图。
图10是根据一个实施方式具有列比较器和钳位电路的说明性图像传感器像素的电路图。
图11是根据一个实施方式具有列比较器和开关的说明性图像传感器像素的电路图。
具体实施方式
电子装置，诸如数码相机、计算机、蜂窝电话，以及其他电子设备可包括收集入射光以捕获图像的图像传感器。图像传感器可包括图像像素阵列。在图像传感器中的像素可包括将入射光转化为图像信号的感光元件，如光电二极管。图像传感器可具有任何数量的像素(例如，几百或几千或更多)。典型的图像传感器可具有，例如成千上万或数百万的像素(例如，百万像素)。图像传感器可包括控制电路，诸如用于操作成像像素的电路和用于读出对应于感光元件产生的电荷的图像信号的读出电路。
图1是说明诸如使用图像传感器捕获图像的电子装置的成像系统的图。图1的电子装置10可为具有成像功能的便携式电子装置，如照相机、手机、平板电脑、网络摄像机、摄像机、视频监控系统、汽车成像系统、视频游戏系统，或捕获数字图像数据的任何其他希望的成像系统或装置。摄像模块12可用于将入射光转换为数字图像数据。摄像模块12可包括一个或多个透镜14和一个或多个相应的图像传感器16。透镜14可包括固定的和/或可调的透镜，以及可包括形成在图像传感器16的成像表面上的微透镜。在图像捕获操作期间，来自景象的光通过透镜14可被聚焦在图像传感器16上。图像传感器16可包括电路，用于将模拟像素数据转换为相应的要提供给存储和处理电路18的数字图像数据。如果需要，摄像模块12可被提供为透镜14阵列及相应的图像传感器16阵列。
存储和处理电路18可包括一个或多个集成电路(例如，图像处理电路，微处理器，诸如随机存取存储器和非易失性存储器的存储装置等)，并且可利用与摄像模块12分开的和/或形成摄像模块12一部分的部件来实现(例如，形成包括图像传感器16的集成电路一部分的电路或者形成与图像传感器16相关联的模块12中的集成电路的一部分的电路)。由摄像模块12捕获的图像数据可利用处理电路18而被处理并储存(例如，利用处理电路18上的图像处理引擎，利用处理电路18上的成像模式选择引擎，等)。如果需要，经处理的图像数据可利用耦接至处理电路18的有线和/或无线通信通路提供给外部设备(例如，计算机、外部显示器，或其他装置)。如果需要，可利用堆叠的芯片布置实现图像传感器16和处理电路18。
如图2所示，图像传感器16可包括包含以行和列布置的图像传感器像素22的像素阵列20(有时在此称为图像像素或像素)以及控制和处理电路24。阵列20可包含，例如成百上千的行和列的图像传感器像素22。控制电路24可耦接至行控制电路和图像读出电路28(有时称作列控制电路、读出电路、处理电路或列解码器电路)。行控制电路26可以从控制电路24接收行地址，并且通过行控制路径30向像素22提供相应的行控制信号，例如复位、行选择、电荷转移、双转换增益和读出控制信号。一个或多个导电线，诸如列电线32可以耦接到阵列20中的每个像素22列。列电线32可用于从像素22读出图像信号，并用于向像素22提供偏置信号(例如，偏置电流或偏置电压)。如果需要，在像素读出操作期间，可以使用行控制电路26选择阵列20中的像素行，并且可以沿着列导线32读出该像素行中的图像像素22产生的图像信号。
图像读出电路28可以通过列导线32接收图像信号(例如，由像素22产生的模拟像素值)。图像读出电路28可以包括用于采样和暂时存储从阵列20读出的图像信号的样品-保持电路，放大器电路，模拟-数字转换(ADC)电路，偏置电路，列存储器，用于选择性地启用或禁用列电路的锁存电路，或耦接到阵列20中用于操作像素22且用于从像素22读出图像信号的一列或多列像素的其他电路。读出电路28中的ADC电路可以将从阵列20接收的模拟像素值转换成相应的数字像素值(有时称为数字图像数据或数字像素数据)。图像读出电路28可以通过用于一个或多个像素列中像素的路径25提供数字像素数据以控制和处理电路24和/或处理器18(图1)。
如果需要，图像像素22可以包括用于响应于图像光而产生电荷的一个或多个感光区域。图像像素22内的感光区域可以布置为阵列20上的行和列。可以提供有具有多个滤色器元件的滤色器阵列的像素阵列20，所述多个滤色器元件允许单个图像传感器对不同颜色的光进行采样。作为示例，可提供具有滤色器阵列的图像传感器像素，如阵列20中的图像像素，所述滤色器阵列允许单个图像传感器使用以拜耳马赛克图案布置的相应的红色、绿色和蓝色图像传感器像素对红色、绿色和蓝色(RGB)光进行采样。拜耳马赛克图案由2×2图像像素的重复单位单元组成，其中两个绿色图像像素彼此对角相对并相邻于与蓝色图像像素对角相对的红色图像像素。在另一个合适的示例中，拜耳图案中的绿色像素由具有宽带滤色器元件(例如，透明滤色器元件，黄色滤色器元件等)的宽带图像像素代替。这些示例仅仅是说明性的，并且通常，可以在任何所需数量的图像像素22上形成任何所需颜色和任何期望图案的滤色器元件。
图像传感器16的说明性图像像素22的电路示于图3。说明像素22的操作的时序图示于图4。如图3所示，像素22可以包括诸如光电二极管42(PD)的光敏元件。可以将偏置电压提供给正电源导线44和46。例如，可以将Vrst提供给正电源导线44，并且可以将Vaapix提供给正电源导线46。如果需要，可以将相同的偏置电压提供给电源导线44和46二者(即，导线44和46可以短接在一起，并且Vrst可以与Vaapix相同)。或者，可以将不同的偏置电压提供给正电源导线44和46。入射光在通过滤色器结构之后被光电二极管42收集。光电二极管42将光转换成电荷。
在获得图像之前，行选择信号RS可在t1时被断言(be asserted)。当信号RS被断言时，晶体管64导通，并且在输出通路60上产生代表电荷储存节点50上带电荷幅度的相应输出信号(像素信号)。与节点50上储存的电荷相关的信号通过源极跟随晶体管66传输给行选择晶体管64。源极跟随晶体管66可以是n-沟道金属氧化物半导体场效应(nMOS)晶体管。在典型的配置中，在给定的图像传感器的图像传感器像素阵列中有诸如像素22的大量行和列的像素。诸如通路68的垂直导电通路可与每个像素列相连。通路68可耦接至电流源74。
当信号RS在给定行被断言，通路68能用于将来自该行的输出信号(像素输出)路由到比较器76。如图4所示，重置控制信号RST也可在t1被断言。断言重置控制信号可导通重置晶体管48，并将电荷储存节点50(也称为浮动扩散(floating diffusion)FD)重置到Vrst。重置控制信号RST可随后在t2时解除断言(be deasserted)以断开重置晶体管48。完成重置过程之后，在浮动扩散节点50(有时称为浮动扩散区50)的电平可被采样。
比较器76可用于确定像素重置电平。比较器可具有第一输入端78，该第一输入端78接受来自通路60的像素输出信号。第二输入端80可接受搜索电压Vsearch。为确定像素输出信号电平，搜索电压可以已知方式变化。例如，搜索电压可如图3所示逐步减小。比较器可输出指示像素输出信号是否与搜索电压一样高的代码判定。当像素输出信号低于搜索电压时，比较器的代码判定可处于逻辑低电平“0”。在某点，搜索电压将降低到像素重置电平之下。当像素输出信号高于搜索电压时，比较器代码判定可处于逻辑高电平“1”。使用该技术，像素重置电平可因此被确定。例如，如果当搜索电压从第一电压改变为第二电压时，代码判定从低改变到高，则像素输出信号可介于该第一电压和第二电压之间。
可使用任何期望的算法改变搜索电压。搜索电压可以是逐步算法，逐次逼近算法或任何其他期望的算法。因为比较器帮助将模拟像素重置电平转变为数字表示的像素重置电平，因此比较器76有时也称为模拟-数字转换器。比较器76也可被认为形成读出回路(readout circuit)或读出电路(readout circuitry)。如需要，比较器76可用于与其他读出电路组合。例如，存储电容器、放大器或附加组件可与比较器76一起使用。
图4示出了详细的像素重置电平采样。如图4所示，在t1和t2之间浮动扩散节点被重置之后，搜索电压逐步算法在t3时开始。搜索电压在约t3时具有最大值。随后搜索电压可在t3到t5之间持续降低到最小值。在t3和t4之间，来自比较器的代码判定可为低。然而，在t4时，搜索电压可降低到像素重置电平之下，并且代码判定可变高。搜索电压在t4时可因此逼近像素重置电平。
接着，当重置电平被采样后，传输门(transfer gate)控制信号TX可在t6时被断言以导通传输晶体管(传输门)62。当传输晶体管62被导通，响应于入射光已由光电二极管42产生的电荷被传输到电荷储存节点50。在电荷传输完成之后，传输门控制信号TX可被解除断言。如图4所示，当传输晶体管在t6时被断言后，像素输出信号可由像素重置电平降低到像素信号电平。
一旦来自光电二极管42的电荷被传输到浮动扩散节点50，在浮动扩散节点50的电平可用比较器76采样。
对像素信号电平的采样过程可与对像素重置电平的采样过程一样，根据已知图案随搜索电压的改变来确定像素信号电平。如图4所示，搜索电压可在t7时由最大值降低到t9时的最小值。在t7和t8之间，来自比较器的代码判定可为低。然而，在t8时，搜索电压可降低到像素重置电平之下，并且代码判定可变高。搜索电压在t8时可因此逼近像素重置电平。
电荷储存节点50可使用掺杂半导体的区域(例如通过离子注入、杂质扩散或其他掺杂技术在硅衬底中形成的掺杂硅区域)来执行。掺杂半导体区域(即，浮动扩散FD)展示出能用于储存已由光电二极管42传输的电荷的电容。
如需要，其他类型的图像像素电路可用于实现图像像素传感器16。例如，图像传感器14中的图像像素可为三晶体管像素、各具四个晶体管的针-二极管像素(pin-photodiodepixel)、全局快门像素(global shutter pixel)、飞行时间像素(time-of-flight pixel)等。或者，如图4所示，如需要，像素可以堆叠的芯片布置实现。在像素之内，像素可在任何期望的点在芯片之间分裂(例如，在传输晶体管和浮动扩散区域，在源极跟随晶体管和行选择晶体管之间，等等)。
在一些情况下，比较器76可包括多个级以确保高增益和高速度(例如，比较器76可为多级比较器)。然而，比较器76的每个级可需要电源，因而增加了传感器的总功耗。为降低传感器的功耗，对于列比较器级，比较器76可采用电流源74。
图5示出了包括列比较器级的说明性的像素传感器16的成像像素22。说明像素22的操作的时序图示于图6。在获取图像之前，行选择信号RS可在t1时被断言。当信号RS被断言，晶体管64导通，在节点82处产生相应的代表电荷储存节点50上的电荷幅度的输出信号(像素输出)。
与在节点50上储存的电荷相关的信号通过源极跟随晶体管66传输到行选择晶体管64。诸如通路68的垂直导电通路可与每个像素列相连。通路68可耦接至电流源74。电流源74有时可称为像素操作电流。
当信号RS在给定行被断言，通路68能用于将来自该行的输出信号(像素输出)路由到节点82。如图6所示，重置控制信号RST也可在t1被断言。断言重置控制信号可导通重置晶体管48，并将浮动扩散区域50重置到Vrst。重置控制信号RST可随后解除断言以断开重置晶体管48。完成重置程序之后，在浮动扩散节点50的电平可被采样。
为了在降低功耗的情况下采样电平，可使用列比较器。为实现列比较器，额外的晶体管102可被插入到节点82和节点84之间。晶体管102可为p沟道金属氧化物半导体场效应(pMOS)晶体管。如果源极跟随晶体管66是nMOS晶体管，晶体管102可为pMOS晶体管。换句话说，晶体管102和源极跟随晶体管66可为相反类型的晶体管。如果源极跟随晶体管66是pMOS晶体管，则晶体管102可为nMOS晶体管。节点84可为列比较器输出信号。节点84可耦接至额外的比较器级76。晶体管102插入在行选择晶体管64和电流源74之间。晶体管102也插入在行选择晶体管64和比较器76之间。
为确定像素重置电平，搜索电压(Vsearch)可施加到晶体管102的栅极。类似于在图3中所讨论的，搜索电压可在已知电压间变化。当搜索电压在最大电平时，列比较器输出信号可保持低水平。当Vsearch降低时，搜索电压将达到引起所述晶体管被断言的电压。一旦断言，节点82和84将被电连接，并且在节点84的列比较器输出将具有与在节点82的像素输出一样的电压。
可将列比较器输出提供给比较器76的第一输入78。比较器76的第二输入80可接收保持恒定的基准电压(Vref_cmpr)。基准电压可被选择为在列比较器输出的期望基线与列比较器输出的期望信号和重置电平之间。比较器可输出指示像素输出信号是否与搜索电压一样高的代码判定。当列比较器输出低于基准电压时，比较器的代码判定可处于逻辑低电平“0”。在某点，列比较器输出将升高到像素重置电平之上。当列比较器输出高于基准电压时，比较器代码判定可处于逻辑高电平“1”。使用该技术，像素重置电平可因此被确定。例如，如果当搜索电压从第一电压改变为第二电压时，代码判定从低改变到高，则像素输出信号可介于该第一电压和第二电压之间。
图6示出了更详细的采样过程。如图所示，在t2时，像素输出(在节点82处)为像素重置电平。然而，列比较器输出(在节点84处)处于低于像素装置电平的电压。施加到晶体管102栅极的搜索电压(Vsearch)在t2和t4之间由最大值降低到最小值。在t3时，搜索电压可达到电连接节点82和84的值。因此，在列比较器输出处的电压可增加到像素重置电平(如图6所示)。类似的，列比较器输出的增加可引起代码判定在t3时从低转变到高。
接着，当重置电平被采样后，传输门控制信号TX可在t5时被断言以导通传输晶体管(传输门)62。当传输晶体管62被导通，响应于入射光已由光电二极管42产生的电荷被传输到电荷储存节点50。在电荷传输完成之后，传输门控制信号TX可在t6时被解除断言。如图6所示，当传输晶体管在t5时被断言后，像素输出信号可由像素重置电平降低。
一旦电荷从光电二极管42被传输到浮动扩散节点50，在浮动扩散节点50的电平可被采样。施加到晶体管102栅极的搜索电压(Vsearch)在t7到t9之间由最大值降低到最小值。在t8时，搜索电压可达到电连接节点82和84的值。因此，在列比较器输出处的电压在t8时可增加至像素信号电平(如图6所示)。类似的，列比较器输出的增加可在t8时引起代码判定从低转变到高。
图6显示了使用渐变(逐步)电压(ramp(step-by-step)voltage)改变搜索电压。该示例仅为说明性的，可使用任何期望的搜索算法，如逐次逼近法、逐层逼近法和渐变法(ramping)的组合或多重渐变法(multiple-ramping)。
因为列比较器使用电流源74(而不是额外的电源)，因此可减少像素22的功耗。在图5中，由晶体管102形成的列比较器级耦接至额外的比较器级。然而，该示例仅是说明性的。如需要，列比较器级可为比较器中唯一的级或该列比较器级可耦接至两个或更多个额外的比较器级。
图5所示电路仅为说明性的，并且任何期望的电路可用于具有列比较器级的像素。图7示出了一个说明性实施方式，其中代替耦接至比较器的列比较器输出(如图5所示)，该列比较器输出耦接至数字缓冲器104。这个实施方式通过去除比较器76可降低功率。列比较器输出可被缓冲并用于ADC代码判定。
图8显示了像素22的列比较器的另一个实施方式。如图所示，晶体管102的主体可与其源极(即，节点82)连接以提高响应的线性。在又一个实施方式中，如图9所示，额外的晶体管106可插入到晶体管102和电流源74之间。该额外的晶体管可插入到晶体管102和比较器76之间。晶体管106可为与晶体管102相同类型的晶体管(即，如果晶体管102为pMOS晶体管，则晶体管106也可为pMOS晶体管)。该晶体管可在其栅极接收电压(Vpcasc)，并且可(与晶体管102)形成级联的列比较器级。该级联的级可提高整个直流增益。
图10示出了包括列比较器的像素22的再一个实施方式。如图所示，一节点可插入到节点84和晶体管102之间。该节点可耦接至钳位电路108。该钳位电路可防止输出电压(即，在节点84处的列比较器输出)变得过低或降低至接地(ground)从而以避免电流源74被关断。在图10的示例中，钳位电路108有耦接至电压源导线112的晶体管110形成。晶体管110可为与晶体管102相反类型的晶体管。例如，如果晶体管102是pMOS晶体管，则晶体管110可为nMOS晶体管。可向晶体管110的栅极提供电压(Vclamp)，该晶体管可在Vclampd耦接在上述节点和电源导线112之间。
图11是用于成像像素的列比较器级的另一实施方式。该成像像素可包括由控制信号AZ1控制的第一开关134(SW1)。包括开关134可用于消除由晶体管102和电流源74形成的列比较器的偏置电压效果。该开关可耦接至节点128和130之间。节点128可耦接至电容器124和晶体管102的栅极之间。节点130可耦接至晶体管102和节点84之间。搜索电压(Vsearch)可通过电容器124耦接至晶体管102的栅极。第二级比较器可由逆变器120形成，所述逆变器120通过电容器126耦接至节点84。逆变器120可通过利用控制信号AZ2闭合和随后断开开关132(SW2)，而在其感应过渡区偏置。在逆变器120之后，额外的级(即，逆变器122)可被级联以增加比较器的整体敏感性。图11中像素22的操作可与图5中像素22的操作类似。然而，控制信号AZ1和AZ2可在与重置信号相同的时刻被断言。AZ1和AZ2可在搜索电压开始渐变(ramping)以确定电平之前被断言。
在各实施方式中，一种成像像素可包括光电二极管、电流源、耦接至所述电流源的源极跟随晶体管、插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间的行选择晶体管和插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间的额外的晶体管。所述额外的晶体管可具有接受搜索电压的栅极。所述搜索电压可由最大值向最小值逐渐降低。
所述成像像素也可包括浮动扩散区，所述浮动扩散区耦接至所述源极跟随晶体管的栅极。所述浮动扩散区可通过重置晶体管耦接至偏置电压源导线。所述成像像素还可包括传输晶体管，所述传输晶体管被配置为由所述光电二极管向所述浮动扩散区传输电荷。所述源极跟随晶体管可为nMOS晶体管，且所述额外的晶体管可为pMOS晶体管。所述源极跟随晶体管可为pMOS晶体管，且所述额外的晶体管可为nMOS晶体管。
所述额外的晶体管可形成具有列比较器输出的列比较器级。所述成像像素还可包括比较器具有第一和第二输入的比较器，所述列比较器输出可提供至所述第一输入，并且基准电压可提供至所述第二输入。所述成像像素还可包括接收列比较器输入的数字缓冲器。所述成像像素还可包括钳位电路，所述钳位电路耦接至插入在所述额外的晶体管和所述列比较器输出之间的节点。所述钳位电路可包括nMOS晶体管，并且所述额外的晶体管可为pMOS晶体管。所述额外的晶体管可具有耦接至位于所述额外的晶体管和所述行选择晶体管之间的节点的主体。所述成像像素还可包括插入到所述额外的晶体管和所述电流源之间的级联晶体管。
在各实施方式中，一种成像像素可包括光电二极管、浮动扩散区、电流源、耦接至所述电流源和所述浮动扩散区的源极跟随晶体管、插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间的行选择晶体管，和插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间的额外的晶体管。所述源极跟随晶体管可为第一类型晶体管。所述额外的晶体管可为与所述第一类型晶体管相反的第二类型晶体管，并且所述额外的晶体管可用作用于读出的比较器中的第一级。
第一类型的晶体管可为nMOS晶体管，并且第二类型的晶体管可为pMOS晶体管。来自第一级的输出可耦接至比较器中额外的级的输入。来自第一级的输出可耦接至数字缓冲器。
在各实施方式中，一种成像像素可包括光电二极管、浮动扩散区、电流源、耦接至所述电流源的源极跟随晶体管、插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间的行选择晶体管，和插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间的额外的晶体管。所述浮动扩散区耦接至所述源极跟随晶体管的栅极，并且所述源极跟随晶体管可为nMOS晶体管。所述额外的晶体管可为pMOS晶体管，所述额外的晶体管可在用于读出的比较器中用作第一级，并且所述额外的晶体管可具有接收搜索电压的栅极。来自所述第一级的输出可耦接至所述比较器中额外级中的输入。
根据一个实施方式，一种成像像素可包括光电二极管、电流源、耦接至所述电流源的源极跟随晶体管、插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间的行选择晶体管，和插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间的额外的晶体管。所述额外的晶体管可具有接收搜索电压的栅极。
根据另一实施方式，所述搜索电压可由最大值向最小值逐渐降低。
根据另一实施方式，所述成像像素还可包括浮动扩散区。所述浮动扩散区可耦接至所述源极跟随晶体管的栅极。
根据另一实施方式，所述浮动扩散区可通过重置晶体管耦接至偏置电压源导线。
根据另一实施方式，所述成像像素还可包括传输晶体管，所述传输晶体管被配置为由所述光电二极管向所述浮动扩散区传输电荷。
根据另一实施方式，所述源极跟随晶体管可为nMOS晶体管，且所述额外的晶体管可为pMOS晶体管。
根据另一实施方式，所述源极跟随晶体管可为pMOS晶体管，且所述额外的晶体管可为nMOS晶体管。
根据另一实施方式，所述额外的晶体管可形成具有列比较器输出的列比较器级。
根据另一实施方式，所述成像像素还可包括比较器，所述比较器具有第一输入和第二输入，所述列比较器输出可提供至所述第一输入，并且基准电压可提供至所述第二输入。
根据另一实施方式，所述成像像素还可包括接收列比较器输出的数字缓冲器。
根据另一实施方式，所述成像像素还可包括钳位电路。所述钳位电路耦接至插入在所述额外的晶体管和所述列比较器输出之间的节点。
根据另一实施方式，所述钳位电路可包括nMOS晶体管，并且所述额外的晶体管可为pMOS晶体管。
根据另一实施方式，所述额外的晶体管可具有耦接至位于所述额外的晶体管和所述行选择晶体管之间的节点的主体。
根据另一实施方式，所述成像像素还可包括插入到所述额外的晶体管和所述电流源之间的级联晶体管。
根据一个实施方式，一种成像像素可包括光电二极管、浮动扩散区、电流源、耦接至所述电流源和所述浮动扩散区的第一类型的源极跟随晶体管、插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间的行选择晶体管，和插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间的额外的晶体管。所述额外的晶体管可为与所述第一类型相反的第二类型的晶体管，并且所述额外的晶体管可在用于读出的比较器中用作第一级。
根据另一实施方式，所述第一类型的晶体管可为nMOS晶体管，且所述第二类型的晶体管可为pMOS晶体管。
根据另一实施方式，来自所述第一级的输出可耦接至所述比较器中额外级中的输入。
根据另一实施方式，来自所述第一级的输出可耦接至数字缓冲器。
根据一个实施方式，一种成像像素可包括光电二极管、浮动扩散区、电流源、耦接至所述电流源的源极跟随晶体管、插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间的行选择晶体管，和插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间的额外的晶体管，其中所述浮动扩散区可耦接至所述源极跟随晶体管的栅极，并且其中所述源极跟随晶体管为nMOS晶体管。所述额外的晶体管可为pMOS晶体管，所述额外的晶体管可在用于读出的比较器中用作第一级，并且所述额外的晶体管可具有接收搜索电压的栅极。
根据另一实施方式，来自第一级的输出可耦接至所述比较器中额外级的输入。
前述内容仅仅是本实用新型的原理的说明，并且本领域技术人员可以进行各种修改。前述实施方式可以单独地或以任何组合来实现。
Claims (10)
1.一种成像像素，包括：
光电二极管；
电流源；
源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管耦接至所述电流源；
行选择晶体管，所述行选择晶体管插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间；和
额外的晶体管，所述额外的晶体管插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间，其中所述额外的晶体管具有接收搜索电压的栅极。
2.根据权利要求1所述的成像像素，其中所述搜索电压从最大值向最小值逐渐降低。
3.根据权利要求1所述的成像像素，进一步包括浮动扩散区，其中所述浮动扩散区耦接至所述源极跟随晶体管的栅极。
4.根据权利要求3所述的成像像素，其中所述浮动扩散区通过重置晶体管耦接至偏置电压源导线，所述成像像素进一步包括传输晶体管，所述传输晶体管配置为从所述光电二极管向所述浮动扩散区传输电荷。
5.根据权利要求1所述的成像像素，其中所述额外的晶体管形成具有列比较器输出的列比较器级。
6.根据权利要求5所述的成像像素，进一步包括比较器，所述比较器具有第一输入和第二输入，其中所述列比较器输出提供至所述第一输入，且基准电压提供至所述第二输入。
7.根据权利要求5所述的成像像素，进一步包括接收所述列比较器输出的数字缓冲器。
8.一种成像像素，所述成像像素包括：
光电二极管；
浮动扩散区；
电流源；
源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管耦接至所述电流源并耦接至所述浮动扩散区，其中所述源极跟随晶体管是第一类型的晶体管；
行选择晶体管，所述行选择晶体管插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间；和
额外的晶体管，所述额外的晶体管插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间，其中所述额外的晶体管是与所述第一类型相反的第二类型的晶体管，并且其中所述额外的晶体管在用于读出的比较器中用作第一级。
9.根据权利要求8所述的成像像素，其中所述第一类型的晶体管是nMOS晶体管，且所述第二类型的晶体管是pMOS晶体管。
10.一种成像像素，所述成像像素包括：
光电二极管；
浮动扩散区；
电流源；
源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管耦接至所述电流源，其中所述浮动扩散区耦接至所述源极跟随晶体管的栅极，并且其中所述源极跟随晶体管为nMOS晶体管；
行选择晶体管，所述行选择晶体管插入到所述源极跟随晶体管和所述电流源之间；和
额外的晶体管，所述额外的晶体管插入到所述行选择晶体管和所述电流源之间，其中所述额外的晶体管是pMOS晶体管，其中所述额外的晶体管在用于读出的比较器中用作第一级，并且其中所述额外的晶体管具有接受搜索电压的栅极。
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