JP2021057898A5

JP2021057898A5 -

Info

Publication number: JP2021057898A5
Application number: JP2020161453A
Authority: JP
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2023-09-29

Claims

それぞれが、少なくとも一つの光感知素子と、前記光感知素子で生成される電荷をフローティングディフュージョンノードへ転送するように構成されたスイッチング素子とを含む第１ピクセル及び第２ピクセルを含み、前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルは同じカラムラインに連結されるピクセルアレイと、
前記第２ピクセルの読み取り区間のうちのリセットカウンティング区間に、前記第１ピクセルの前記スイッチング素子に、第１レベルから、前記第１レベルよりも低い第２レベルへ遷移するクランピング制御信号を提供するように構成されたロウドライバと、を含み、
前記ロウドライバは、前記リセットカウンティング区間以後の前記読み取り区間のうちの信号伝送区間に、前記第２ピクセルの前記スイッチング素子に活性レベルの転送制御信号を提供するように構成されることを特徴とするイメージセンサ。
前記カラムラインから出力されるピクセル電圧は、前記第１ピクセルの第１フローティングディフュージョンノードの電圧、及び前記第２ピクセルの第２フローティングディフュージョンノードの電圧のうち相対的に高い電圧に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
前記ロウドライバは、
前記第２ピクセルの前記読み取り区間に、前記第２ピクセルの第１スイッチング素子に転送制御信号を提供し、
前記第１スイッチング素子は、前記クランピング制御信号が前記第２レベルへ遷移された後、第３レベルの前記転送制御信号に応答してターンオンされ、前記光感知素子で生成された電荷を、前記第２ピクセルの前記第２フローティングディフュージョンノードへ転送することを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサ。
前記第１レベル及び前記第３レベルは、同じであることを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサ。
前記ロウドライバは、
前記第１レベルの第１電圧、及び前記第２レベルの第２電圧に基づいて、前記クランピング制御信号を生成し、前記第１ピクセルに連結された第１ロウラインに、前記クランピング制御信号を出力する第１伝送ドライバと、
前記第３レベルの第３電圧、及び前記第３レベルよりも低い第４レベルの第４電圧に基づいて、前記転送制御信号を生成し、前記第２ピクセルに連結された第２ロウラインに、前記転送制御信号を出力する第２伝送ドライバと、を含み、
前記第１レベル及び前記第３レベルは、相異なることを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサ。
前記クランピング制御信号の前記第１レベルと前記第２レベルとの差に基づいて、前記第１ピクセルの第１フローティングディフュージョンノードの電圧が下降することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルそれぞれは、
複数の光感知素子と、前記複数の光感知素子それぞれで生成される電荷を、前記フローティングディフュージョンノードへ伝送するように構成された複数のスイッチング素子とを含み、
前記ロウドライバは、
前記第１ピクセルの前記複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つのスイッチング素子に、前記クランピング制御信号を提供することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
前記ロウドライバは、
前記第１ピクセルの前記複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つの他のスイッチング素子に、一定のレベルの遮断制御信号を伝送することを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサ。
前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルは、相異なるロウに配置され、前記第１ピクセルは、前記第２ピクセルが配置されたロウに最も隣接したロウに配置されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
前記第１ピクセルは、前記ピクセルアレイの非有効画素領域に備えられるダミーピクセルであることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
前記ピクセルアレイは、
前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルと同じカラムラインに連結される第３ピクセルをさらに含み、
前記ロウドライバは、第２ピクセルの読み取り区間に、前記第１ピクセルのスイッチング素子及び前記第３ピクセルのスイッチング素子に、前記クランピング制御信号をそれぞれ提供することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
前記カラムラインに連結され、前記カラムラインから負荷電流をシンキングする電流源と、
前記カラムラインから出力されるピクセル電圧をランプ信号と比較し、比較結果を出力する比較器と、をさらに含み、
前記第１ピクセルの第１フローティングディフュージョンノードの電圧は、前記クランピング制御信号に応答して、クランピングレベルに低くなり、前記クランピングレベルは、前記比較器の入力レンジの下限値よりも低く、前記電流源の動作電圧よりも高いことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
同じカラムラインに連結される第１ピクセル及び第２ピクセルを含むピクセルアレイと、
前記ピクセルアレイに制御信号を提供するロウドライバと、
前記ロウドライバに、前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルの駆動に利用される駆動電圧を提供する電圧発生回路と、
ランプ信号を生成するランプ信号発生器と、
前記ランプ信号に基づいて、前記カラムラインから受信されるピクセル電圧をピクセルデータ値に変換するアナログ・デジタル変換回路と、
前記ロウドライバ、前記ランプ信号発生器及び前記アナログ・デジタル変換回路の動作時点を制御するタイミング発生器と、を含み、
前記第２ピクセルの読み取り動作時、前記第１ピクセルのスイッチング素子に、第１レベルのクランピング制御信号、及び前記第１レベルよりも低い第２レベルのクランピング制御信号が順次に印加され、
前記クランピング制御信号は、前記第２ピクセルのスイッチング素子に活性レベルの電荷転送信号が印加される信号伝送区間以前に、前記第１レベルから前記第２レベルへ下降することを特徴とするイメージセンサ。
前記第１ピクセルの前記スイッチング素子は、前記第１ピクセルの光感知素子及び駆動トランジスタのゲート端子に連結される電荷転送トランジスタを含み、前記クランピング制御信号は、前記電荷転送トランジスタのゲート端子に印加されることを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサ。
前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルそれぞれは、
受信される光信号に対応する光電荷を生成する光感知素子と、
フローティングディフュージョンノードをリセットする第１トランジスタと、
前記光電荷を前記フローティングディフュージョンノードへ転送する第２トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンノードの電圧に相応する電圧を出力する第３トランジスタと、
選択信号に応答して、前記第３トランジスタの出力を前記カラムラインに出力する第４トランジスタと、を含み、
前記第２トランジスタが、前記スイッチング素子として利用されることを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサ。
前記クランピング制御信号は、前記第１ピクセルのスイッチング素子に活性レベルの電荷転送信号が印加される信号伝送区間以前に、前記第１レベルから前記第２レベルへ下降することを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサ。
前記ロウドライバは、
電圧発生器から、第１レベルの第１電圧、前記第２レベルの第２電圧、第３レベルの第３電圧、及び第４レベルの第４電圧を受信し、前記第１電圧及び前記第２電圧に基づいて、前記クランピング制御信号を生成し、前記第３電圧及び前記第４電圧に基づいて、前記電荷転送信号を生成し、前記第３レベルは、前記第４レベルよりも高く、前記第１レベル及び前記第３レベルは、相異なることを特徴とする請求項１６に記載のイメージセンサ。
前記第１レベルと前記第２レベルとの差に基づいて、前記ピクセル電圧の最低値が決定されることを特徴とする請求項１３に記載のイメージセンサ。
前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルそれぞれは、
複数の光感知素子と、前記複数の光感知素子それぞれで生成される電荷を、前記フローティングディフュージョンノードへ転送するように構成された複数のスイッチング素子とを含み、
前記ロウドライバは、
前記第１ピクセルの前記複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つのスイッチング素子に、前記クランピング制御信号を提供することを特徴とする請求項１５に記載のイメージセンサ。
相異なるロウに配置され、同じカラムラインに連結された第１ピクセル及び第２ピクセルを含むピクセルアレイを含むイメージセンサの動作方法において、
前記ピクセルアレイをリセットさせるステップと、
前記第２ピクセルについての読み取り動作を行うとき、リセットカウンティング区間に、前記第１ピクセルに第１レベルから第２レベルへ下降するクランプ制御信号を印加するステップと、
前記リセットカウンティング区間以後の信号伝送区間に、前記第２ピクセルに活性レベルの転送制御信号を印加するステップと、を含むことを特徴とする方法。