TWI223557B

TWI223557B - Method and apparatus of processing a pixel signal and imaging apparatus

Info

Publication number: TWI223557B
Application number: TW092107746A
Authority: TW
Inventors: Ken Koseki; Tsutomu Haruta; Yukihiro Yasui; Yasuaki Hisamatsu
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-11-01
Also published as: JP2003298946A; KR100971046B1; JP4110816B2; US20030214688A1; TW200306116A; US7920188B2; US8416326B2; US7397507B2; US20110149124A1; KR20030079800A; US20080239127A1

Description

1223557 玖、發明說明：【發明所屬之技術領域】 ,本發明係關於處理-固態成像裝置及成像元件中—像素 H《方法與裝P更特別是本發明乃關於處理從一電流輸出型之固態成像元件輸出之一像素信號之方法與裝置及裝置輸出成電^<形式由—圖素例如—cmqs類型之成像元件及一放大類型之成像元件接收之一像素信號，並發送至包含此種固態成像元件及處理一像素信號之裝置之一成像裝置。【先前技術】

在一固態成像裝置中，通常每一包含例如光電二極體之光接收元件疋成光電轉換，以便一檢波電路可檢取所產生之電荷，然後予以放大及陸續輸出在大多數情況中，該檢波電路交替執行檢波操作及重置操作。該檢波電路產生稱為重置雜訊之一雜訊信號，此導致對每一圖素產生一補償部分。在所謂放大型之固態成像元件實例中，其中該檢波電路係設於每一光接收元件中，該檢波電路本身之頻散導致稱為固定圖型雜訊（FPN)之一雜訊信號之產生。此種FpN k唬可用稱為相關之二重取樣（後文中稱為CDS)之已信號處理法予以除去。有數稱用以達成FPN抑制功用（一種CDS處理功能）之方法，在大多數實例中，乃於任何方法中實施一檢出信號與重置中仏號間之減法，以僅輸出差動部分。此種減法多半使用一電壓信號完成因其需要取樣之故。因此，在一電 84021.doc 1223557 流輸出型之固態成像元件之實例中’ 電流之形狀輸出者，舉例而言該成像元件:=二號乃以型成像元件或一放大型成像元件二。刪 ^ A-Y疋址型之固態成像元件，要求使用—電流/電壓轉換電路後文中 J/v轉換電路）以轉換成—電壓信號。在此例中，—複雜之類比信號處理在一 Ι/ν轉換電路，一取样命 ’ 一取樣电路，一減去電路等寺付諸實施乃屬必要，此造成電路尺寸必須變大之問題。在另-方面，在另-想法為可使用原樣之電流信號=成 FPN抑制功能。例如CDS之—種減法處理似係可較簡單完成，因為-電流信號乃具有易於加及減之特徵。舉例而古， ”在電子裝置上之正四處理’第44卷第1〇冊，對電流方式有效像素感測器之聚焦平面信號處理；（後文中稱為文件〇，，引介一種使用具有兩元件結構之電流複製器如圖ι〇α中所示者完成FPN抑制功能之方法，該結構之操作將予以簡短敘述。文件1介紹二種驅動方法，如圖10Β及1〇c中所示。在圖1 0B所示之驅動方法中，使用控制信號①1及①工s (包括相當之反向極性信號，下文中相同）以使電流複製器 (一電流儲存元件）之η-通道進入輸入階段，而控制信號①2 及Φ 2S則被用以使電流複製器之ρ-通道進入輸出階段，重置一像素及一補償電流被傳進至電流複製器之η-通道儲存。然後使用控制信號Φ 1及Φ 1 S使電流複製器之η-通道進入輸出階段，而控制信號Φ 2及(D2S則用以使電流複製器之ρ-通道進入輸入階段，從一光電二極體讀出一信號並從一圖素傳進nI〇ff-Isig"。電流複製器之η-通道使電流l0ff被預先儲 84021 .doc 1223557 存’因此僅將-信號Isig傳送至p_通道電流複製信號Isig之冑存與輸出使補償電流I〇ff被移除，以便能^ 其中FPN已被除去之原來信號Isig。 w 然而應注意者，在圖10B中所示之上述驅動法中，之輸出信號線路之電位可在各別之階段中改變。換言在電流複製器之η·通道處於輸人階段時，電晶體之道具有-種兩極體連接結構其中一閑極及1極互相連接，以便-信號線路之電位係相當於該η·通道電晶體之乂_ 時電流值之偏壓值，及該電晶體之尺寸與電位可較：接地（GND)位準。在另-方面’當電流複製器之n-通道處於輸出階段時，而電流複製器之^通❹丨處於輸人階段，電晶體之I通道具有一種二極體連接結構，以致—信號線路之電位係相, 於孩Ρ-通道電晶體之VDD_Vth減當時之電流值，及該電晶體之尺寸及電位可較易到達一源極電壓位準。如上所述，一信號線路之雪p 求峪又^位乃在各別階段以不同之方式確定之’因此該電位可大為改變，如爪a_测_3〇7958 ”固體成像元件及其像素信號處理方法"（後文中稱為文件 2)中所述，例如在具有一電晶體以供每一像素中放大用之一放大型固態成像元件中’因為一信號線路之電位對該放大電晶體有重大之影響，-信號線路之電位大為變動乃非吾人所欲。又當放大電晶體之n-通道係設於一像素中以期確保一項大放大因數時’較佳者須使—信號線路之電位儘可能接近 84021 .doc -9- 1223557 接地（GND)位準1上述者加以考慮，不宜使關_中所示之驅動方法以達成FPN抑制功能。此乃從一信號線路之電位變動之觀點而言，使用該驅動方法可導致例如—像素信號之直線性變壤或信號品質降低之問題。在另一方面，於圖10C所示之驅動方法中，首先，控制信號Φ 1及Φ 1S被用以使電流複製器之^通道進入輸入階段，而控制信號Φ2及0 2S乃用以使電流複製器之^通道進入輸出階段，及一像素信號”Ioff_Isig”被儲存於電流複製器之 η-通道中。然後使用控制信號φ1將一像素信號與主電路分開，以及將儲存於電流複製器之卜通道中之電流轉移至擬予以儲存之電流複製器之p-通道。一像素係在上述期間中予以重置，於完成該重置後，使用控制信號Φ 1及φ 1S以使電流複製器之n-通道進入輸入階段，而控制信號Φ2及02S則係用以使電流複製器之卜通道進入輸出階段，以及一像素信號I〇ff被儲存於電流複製器之η-通道中。最後’使用控制信號φ 1以分開該像素信號線路，並使電泥複製器之η-通道及ρ-通道兩者均進入輸出階段，及使用控制信號Φ 3將一開關斷路。因此，”iout=:(I〇ff七ig)_I〇ff= •Isig”以便可除去複償成分l0ff，及能輸出其中FpN (固定圖型雜訊）已移除之一信號Isig。在圖10C所示之驅動方法中，應注意者為必須有時間用一控制信號Φ 1將一像素信號線路與一電路分開。因此該像素 k號線路之電位在該時間中非常不穩定。又取樣係對像素 84021 .doc -10- 1223557 信號"Ioff-Isig”及重置1〇汗之信號以獨立方式實施。此意為必須有兩個電流複製器90。就全體而論’需有儲存’轉移儲存及輸出四個階段，此導致極端複雜之控制問題。

文件1亦揭露一所述電路之驅動方法可予修正’以致在該先前步驟方面之電流複製器能用以輸出其中FPN (固定圖型雜訊）已除去之一信號Isig。不過在此實例中亦應轉接控制信號Φ 1，以及在一信號線路中電位變動之問題仍舊存在。因此，在一固態成像元件中之放大電晶體不能保持高放大因數，並使直線性變壞。如上文中所述，在使用一電流輸出型之固態成像元件時需用一種抑制FPN之方法例如CDS方法。在此例中，當一已知之CDS方法在將一電流信號轉換成電壓信號後付諸實施時，必須用複雜之類比信號處理。在電流輸出型之固態成像元件中，使用如同原樣之電流形式之一信號可簡化FPN抑制方法，不過，迄今已報導之方

法例如CDS方法乃具有一像素信號線路之電位大為變動或係不穩定之問題。鑒於上文中所述者，本發明之目的在於提供像素信號相波万法及裝置以及在使用_電流輸出型之固態成像元件隹 ’可獲得其中-信號線路之電位係穩定之成像裝置及其寸固定圖型雜訊已除去之一電流信號。【發明内容】本發明係關於一像素處理古、、表 ^ ^理万法，用財卩制從-固態成傳元件之每一圖素經由一像素就、、泉路輪出之一電流信號中 8402I.doc -11 - 所包括之補償成分，其φ 、、、Μ像素信號線路係保持於經預先決疋之一幾手不變乏雨'騷私I，而經由該像素信號線路輸出之信號電流則以電流信號之形狀接收。完成在重置期間對每_ τ母像素所收到電流信號中一成份之取樣’以便在檢波期間可斗 ]Τ计异琢取樣成分與該電流信號之一成分間之差動，彳/古甘丄勁此使其中補償成分已抑制之一信號成分得以檢取。本發明π係關於-種用以實施上述像素信號處理方法之像素信號處理裝置，該像素信號處理裝置包含：-電壓工作點設Μ份，用以將上述像素信麟路之電壓保持於預先決定《幾乎不變電壓；及—電流取樣部份，用以當電廢工2點設定部份保持該像素信料路之電壓王作點於不變之屯壓時，接收經由該像素信號線路以電流信號形狀輸出 m信號，及完成在重置期間對每—像素所接收電流 =之-成分之取樣，以及在檢波期間計算該取樣成分與〉％流仏號之成分間之差動，因而檢取其中補償成分已抑制之一信號成分。在上述之像素信號處理裝置中，電壓工作點設定部份可 I括私々丨卜笔况轉換邵份用以接收經由該像素線路輸出 <電流信號及輸出一相當於所接收電流信號大小之電流信號至遠電流取樣部份。上述之電流-電流轉換部份宜包括一電流鏡電路，其與像素4號線路連接之輸入邊元件與設於該電流取樣部分側之輸出邊元件係以電流鏡連接。 84021 .doc -12- 在上述貫例中’一用以改進該電流鏡電路之恆定電流特陡 < 怔疋電泥特性改善部份宜設置於形成該電流鏡電路之輸出邊7L件之一電流輸出端與該電流取樣部份之間，例如可串聯叹置具有一控制輸入終端之電晶體。在此例中，較佳者應控制該電晶體之控制輸入端，以便保持形成該電流鏡電路之輸出邊元件之輸入與輸出終端間之電壓（例如一源極與一吸極間之電壓）於幾乎不變。在根據本發明之像素信號處理裝置中，該電流取樣部份可布置成僅執行取樣之過程及計算差動之過程一次以便可檢取其中補償成分被抑制之-信號成分。二1¾電流取樣部份亦可布置成包含一電流複製器，該複製扣包括電流輸入及輸出終端用以在相當於重置期間之一輸 ^ P白&中’接收及保持在重置.期間之—電流信號之電流成分，及在相當於檢波期間之一輸出階段輸出在該輸入階段保持足私/瓜成刀。在此例中，於該電流信號之檢波期間、’該電流取樣部份計算在檢波期間之—電流成分與從電流複製器之電流輸入及輸出終端所輸出之電流成分間之差動以檢取其中已抑制補償成分之一信號成分。 I佳者在私成複製器之電流輸人及輸出終端與電壓工作 a u m —電流保持特性改善部份以改進該電流複製器之電流料特性，所用之改善方法為例如以争聯、弋又置“有乙制輸入端之電晶體、在此實例中，宜布置成對心曰曰〈控制輸入端之控制可使該電流複製器之輸入及輸出終端之電壓（例一 (幻如成一 7C件主要部份之電晶體源 84021 .doc -13 - 1223557 極與吸極間之電壓）保持於幾乎不變。在根據本發明之像素信號處理裝置中，該電流取樣部份可包含用以啟閉一電流信號之一開關元件；當該開關元件在重置期間接通時用以接收一電流信號之一電容性元件，以便保持一相當於該電流信號之電壓以及一電流鏡電路，其中連接於電壓工作點設定部份之輸入邊元件與一輸出邊元件係以電流鏡連接。在此例中’於該電流信號之檢波期間，該電流取樣部份计算在檢波期間從該電流鏡電路之輸出邊元件輸出之一成分與相當於該電容性元件所保持電壓之一電流成分間之差動，以檢取其中補償成分已抑制之一信號成分。於根據本發明之像素信號處理裝置中，該電流取樣部份可包含·用以啟閉一電流信號之一開關元件；當該開關元件在重置期間被接接通時，用以接收一電流信號之一電容 f生兀件，以便保持相當於該電流信號之電壓；以及一電流鏡電路，其中在該電容性元件側所設之一輸入邊元件與一輸出邊元件乃以電流鏡連接。在此例中，於該電流信號之檢波期間，該電流取樣部份计异在檢波期間之一電流成分與相當於該電容性元件所保 2電壓之一電流成分間之差動，後者之電流成分乃係從該電泥鏡之輸出邊元件輸出，俾檢取其中補償成分已抑制之一信號成分。 ,:據本發明（一成像裝置包含：_固態成像元件，用以從每-像素輸出經由一像素信號線路之一電流信號；以及 84021 .doc -14- 一根據本發明之像素信號處理裝置。在上逑結構中，電壓工作點設定部份保持—電流輸出型固怨成像元件之一像素信號線路之電壓於事先決定之幾乎不變電壓。於上述之條件下，電流取樣部份接收經由該像素線路以原有電流信號形狀輸出之一電流信號。換句話說 ’例如包含一電流複製器，一開關元件及一電容性元件之一樣品保持電路係用以在讀出一像素信號該像素信號線路之％壓位率保持不變之後於重置期間以電流成分之形狀完成一像素信號之取樣。計算在檢波期間中之一電流成分與一補償電流間之差動，該差動係在重置期間已完成取樣之一電流成分，可使包括於該像素信號中之一補償成分被除去以便僅檢取一純粹之信號。【實施方式】本發明之較佳具體實例將參照各附圖在後文中予以詳述。圖1顯示一成像裝置之第一實例結構之範例，該成像裝置包含一電流輸出型之固態成像元件及一電流信號檢波部份，該電流信號檢波部份係根據本發明之像素信號處理裝置之實例。一成像裝置1包含一CM〇S型之成像元件，例如，作為一固態成像元件3。該成像裝置丨亦包含一電流信號檢波邵份5，該檢波部份係由一電壓工作點設定部份7及在固悲成像元件3之後續步驟中之一電流取樣部份9組成。該固態成像元件3及電说#號檢波部份$可在單一之半導體基體上形成。在圖1中，形成固悲成像元件3之光敏部份丨〇之一單位圖 84021.doc > 15 - 1223557 素11包含一光電二極體12，放大用之電晶體13，垂直選擇用之一黾曰曰骨豆14及重置用之一電晶體15、一 N -通道m〇S電晶體係供本貫例中上述電晶體1 3至1 5之用。該單位圖素η 被排列於X方向（縱行方向）及γ方向（橫列方向）以形成一像素部份。為簡化附圖之目的起見，在圖1中僅顯示在m列及η 行中之單位圖素。在單位圖素11中，一垂直掃描脈衝"Vm被供給至從一垂直掃描電路1 6至一垂直選擇線路17之垂直選擇用電晶體14之閘極。一垂直置脈衝"VRm則賦予從垂直掃描電路16至一垂直重置線路1 8之重置用電晶體1 5之閘極。已在光電二極體 12中作光電轉換之一信號電荷係轉換成用於放大之電晶體 13中之一信號電流，經由垂直選擇用電晶體丨4而輸出至一垂直信號線路19。用於水平選擇之一電晶體21係連接於垂直信號線路19及一水平信號線路2〇之間，一水平掃描脈衝"Hn被賦予從一水平掃描電路22作水平選擇用之電晶體2 1之閘極。因此，從圖素11輸出至垂直信號線路19之信號電流經由水平選擇用電晶體2 1至水平信號線路2〇。電流k號檢波邵份5係連接於水平信號線路2〇之末端。水平信號線路20復係經由設於電流信號檢波部份5内面之電泥取樣邵份9及電壓工作點設定部份7連接於一電流/電壓轉換電路24。電流取樣部份9接收一.像素信號作為通過水平信號線路20之電流，此為一像素信號線路之實例。電流取樣部份9完成所收到電流之取樣，以除去上述電流信號中所 84021.doc -16- 1223557 包括4補償電流及僅檢取一純正之信號。因此該像素信號中所包括之FPN (固定圖型雜訊）被抑制。電壓工作點設定邵份7將水平信號線路2〇之電壓穩定地保持於大致不變之位準（例如接近接地位準），從事探測（取樣）在電流信號檢波邵份5中之一電流信號。電流/電壓轉換電路24將從水平信號線路20經由該電流信號檢波部份5輸入之一 "^號電流轉換成被輸出之一信號電壓。圖2顯示電流信號檢波部份5之第一具體實例之結構範例。该檢波邵份根據本發明之像素信號處理裝置之實例。圖 2 A係其電路圖’而圖2B則係例示操作之一定時表。該第一具體實例之結構具有下列之特徵，即一電流鏡7〇係用作電流工作點設定部份7及一電流複製器（一電流儲存元件·）9〇係用作電流取樣部份9。電流鏡70係一電流-電流轉換部份之實例，該轉換部份接收經由水平信號線路20輸出之電流信號（該水平信號線路乃係固處成像元件3之一像素信號線路之實例），以輸出相等於所接收電流信號大小之一電流信號。電流鏡70包含一 NchMOS電晶體Q71，其吸極及閘極係共同連接於水平信號線路20，而其源極則係連接於基準電位之地’該NchMOS電晶體Q71係用作輸入邊之一元件；以及一 NchMOS電晶體Q72，其閘極係與NchM〇s電晶體q71共同連接，而其源極則接地（GND)該NchMOS電晶體Q72係用作輸出邊之一元件，如圖2A中所示。換句話說，其中有來自固體成像元件3之信號流動之像素信號線路2〇係連接於由 -17- 84021.doc 1223557

NchMOS電晶體Q71及Q72組成之電流鏡70。所用之NchMOS 電晶體Q71及Q72兩者具有相同之特性。如圖2A中所示，電流複製器90包含一 PchMOS電晶體Q91 ’其輸入及輸出端之吸極係連接於NchMOS電晶體Q72之吸極，而其源極係連接於一電源線路VDD ;用於取樣之電容性元件C91，乃連接於PchMOS電晶體Q91之閘極與電源線路 VDD之間；一開關元件SW91，被連接於pchMOS電晶體Q91 之閘極與吸極間；以及一開關元件SW92，則係連接於 PchMOS電晶體Q91之吸極與一電流輸出終端I〇ut之間。換言之電流鏡之輸出，即係NchMOS電晶體Q72之吸極端係首先連接於PchM0S電晶體Q91之吸極端。取樣用之電容性元件C9 1係連接於PchMOS電晶體Q9 1與接至PchMOS電晶體Q91閘極之電源電壓VDD之間。開關元件s W91係插入於該閘極及吸極之間，電流複製器90乃係如此製成。開關元件SW92係連接於NchMOS電晶體Q72及PchMOS電晶體Q9 1之吸極端之一節點之延伸部份，以便連接於輸出終端 lout 〇如圖2A1中所示，當開關元件SW9 1被控制於導電而開關元件SW92則被控制於不導電時，電流複製器90進入一輸入階段。當開關元件SW9 1被控制於不導電而開關SW92被控制於導電時，電流複製器90進入一輸出階段，如圖2A2中所示。在圖2A所示之實例中，固態成像元件3包含一NchMOS電晶體作為放大電晶體13，因此，一 NchMOS電晶體係用於電流鏡70及一 PchMOS電晶體係用於電流複製器90。不過，若 8402 l.doc -18· 是固態成像元件3包含一 PchMOS電晶體作為放大電晶體13 ，則可使圖2A中所用電晶體之Nch及Pch極性相反，以達將此等電晶體用於電流鏡70及電流複製器90之目的。圖2B顯示開關元件S W9 1之控制脈衝Φ RST，開關元件 SW92之控制脈衝ΦϋΕΤ及與固態成像元件3之輸出信號波形ΙΙΝ—致之出現於輸出終端之輸出信號波形lout。控制脈衝Φ RST及Φ DET控制各自之開關元件，以致各該開關元件在高位準期間為導電（接通）在低位準期間不導電（關斷）。使用脈衝Φ RST及Φ DET之此種對開關之控制使PchMOS電晶體Q9 1之電容性元件C91可操作如同一電流複製器。具有圖2B中所示信號波形之一信號電流IIN係由固態成像元件3經由水平信號線路20供應於電流鏡70之NchMOS電晶體Q7 1。信號波形乃與一電流輸出型之固體成像元件之一般輸出信號波形相同。舉例而言，一像素期間係由一重置期間與一檢波期間組成。在重置期間輸出一信號Ioff，與信號係一補償成分，而在檢波期間輸出一檢波電流’’Ioff-Isig’’ ，其間之訊差係原來需要之信號電流。從固態成像元件3輸出之信號電流IIN係經由像素信號線路20供應至由NchMOS電晶體Q71及Q72組成之電流鏡70。電流鏡70操作以使在輸入及輸出邊之電流相同，因此，輸入於NchMOS電晶體Q71之信號電流在NchMOS電晶體Q72 之吸極以原樣出現。如圖2A1中所示，在控制脈衝Φ RST之Η (高位準）期間，將開關元件SW91控制成為導電，及當固態成像元件3之輸 84021.doc -19- 1223557 出信號πν係在重置期間時，開關元件SW92於控制脈衝 Φ DET之L (低位準）期間被控制成為不導電。因此，電流複製器90進入輸入階段，以輸入已從固態成像裝置3流經電流鏡70之所有電流l〇ff。相當於上述信號電流（補償成分）I〇ff大小之電壓出現於 PchMOS電晶體Q91之閘極端，使開關元件SW91於下一片刻間不導電，以使電容性元件C9 1可儲存當時之閘極電壓。電流衩製备90進入輸出階段以儲存已預先輸入之補償電流 Ioff而使補償電流I〇ff繼續照原樣流動。在此狀況下，固態成像元件3之輸出信號ΠΝ遂進入檢波期間，及一仏號”I〇ff-Isig”流經電流鏡。不過，電流複製斋90係在輸出階段中，因此繼續使預先儲存於電容性元件 C9 1之電流Ioff流動。使開關元件SW92在該時間導電，僅許可電流複製器90所儲存電流Ioff與流經電流鏡7〇之信號電流’’Ioff-Isig”間之差動出現於終端I〇ut。即係i〇ut=I〇ff- (I〇ff-ISig) = Isig，以致僅有不包括補償成分I〇ff之純粹信號 Isig出現於終端l〇ut。如上文所述，使用圖2中所示第一實例之結構，可除去補償電流Ioff (包圍FPN者）以僅檢取原有信號成分isig作為在輸出終端lout之一電流信號。因此可完成以電流方式之cds 處理功能（即FPN抑制功能）。該輸出電流信號在如同習用成像裝置例之電流-電壓轉換電路24中完成I/V轉換後被變換為取樣及保持電路中之一連續信號，雖然該輸出電流信號並非是連續波形。 84021 .doc -20- 1223557 上迷及包路《特徵為包含由〜謹⑽電晶體奶及⑽組成之-電流鏡7〇及由—PehM〇s電晶體州，—電容性元件 C91及開K牛SW91MW如成之—電流複製器*以及具有極簡單之電路與小數量之元件。…特徵為功用如同一電流取樣部份9之蔚雷& ^ 切9對礼複製器90之控制乃係非常簡單’因為祗有兩個階段：在重 !罝期間（儲存；及在檢波期間之輸出。像素化號線路2〇之電位常係依丁、很據形成一電流鏡7〇之二極體連接之NchMOS電晶體Q71予以湓—^ ^ ^ 了以確足。孩電位值可為相當於NchMOS電晶體q71之偏壓值 m +當時1電流值及該電晶體尺寸。選擇適當之Vth及該電晶月足 < 尺寸可使孩電位值常在 GND之附近穩定。因此在固成像 Μ篆凡件3(放大電晶體丨3能經常保持一良好之放大因數，而 J防止直線性變壞。圖3顯示電流信號檢波部份5 . 义罘一實例·^結構範例。電流信號檢波部份5在第二實例中 τ係以圖2中所示之第一實例結構為基礎，及另包含用作根摅、錄本發明又一恆定電流特性改善邵份之一 NchMOS電晶體^ . 曰缸973，孩電晶體q73係與用作電流鏡70之輸出之NchM0S電晶體奶成申聯配置；以及用作根據本發明之電流保持特性改善部份之―㈣圓電晶體Q92，孩電晶體Q92係與形成電流複製器9〇ipchM〇s電晶體Q91成串聯配置。亦即，NchM〇s電晶體卩73係插入於 NchMOS電晶體Q72之吸極邊及PchM〇s電晶體Q92係插入於PchMOS電晶體Q9 1之吸極邊，分別成串聯連接。開關元件SW91係插入於PchMOS電晶體Q91之閘極端與 -21 - 84021.doc

PchMOS電晶體Q92之吸極端之間。一偏壓BN被供應於 NchMOS電晶體Q73之閘極，而一偏壓BP貝4被供應於 PchMOS電晶體Q92之閘極。電流鏡70通常操作以使輸入之電流亦以原樣流動至輸出邊。在輸出邊之一電晶體之吸極電壓變動頗大之情況中，不過，由於所謂之厄力效應（波道長度調制效應）吸極電壓相依性使該電晶體之輸出電容影響輸出電流，以致誤差可在該輸出電流中發生。將NchMOS電晶體Q73插入以期解決此問題。插入NchMOS電晶體Q73與NchMOS電晶體Q72串聯能抑制電流鏡70輸出邊之電位變動以及改善恆定電流特性。可能將任何恆定電壓或工作時主動改變之電壓加於 NchMOS電晶體Q73作為偏壓BN。電流複製器90通常操作以於輸入階段儲存電能，因其使相同之電流亦在輸出階段流動。在形成電流複製器90之一電晶體（一電流複製器之元件）之吸極電壓大為改變之狀況中，厄力效應亦使該電晶體之輸出電容影響在輸出階段中之電流，以致誤差可在該電流中發生，而導致電流保持特性惡化。換言之，在電流複製器90之取樣中準確性為之降低。將PchMOS電晶體Q92插入，俾能解決此問題。插入 PchMOS電晶體Q92與PchMOS電晶體Q91串聯可抑制在該電晶體吸極端之電壓改變，增進取樣之準確性及改善電流複製器之電流保持特性。可將任何恆定電壓或操作中主動改變之電壓加於PchMOS電晶體Q92之閘極作為偏壓BP。 84021.doc -22- 1223557 依據，第二實例之上述結構，在一吸極端抑制電壓改變之效應可使來自電流鏡70之電流中及在來自電流複製器90 之電流中之誤差降低，以便完成電流型式之高度準確CDS 處理功能，而增加FPN抑制效應。圖4顯示電流信號檢波部份5之第三實例結構之範例。在第三實例中電流信號波部份5之結構係以圖3中所示第二實例之結構為基礎，及另包含用以產生NchMOS電晶體Q73之閘極電壓之一 NchMOS電晶體Q74及一恆定電流電源π 1，並包含用以產生PchM〇S電晶體Q92之閘極電壓之一 pchMOS 電晶體Q93及一恆定電流電源19 1。即疋NchMOS電晶體Q74之閘極端係連接於NchMOS電晶體Q72之吸極端，及NchMOS電晶體Q74之吸極端係連接至 NchMOS電晶體Q73之閘極。怪定電流之電源HI則係連接於 NchMOS電晶體Q74之吸極端。又PchMOS電晶體Q93之閘極端係連接於pchM0S電晶體 Q91之吸極端，及PchM0S電晶體Q93之吸極端係連接於 PchMOS電晶體Q92之閘極端。恆定電流之電源191則係連接於PchMOS電晶體Q93之吸極端。在電流鏡70之一側，一恆定電流係經常從恆定電流源I7 J 應於NchMOS電晶體Q74。因此，當NchMOS電晶體Q74工作於一飽和領域時，不顧NchMOS電晶體q74之吸極電壓如何 ’在閘極與源極Vgs間之不變電壓-不斷產生。結果可決定 NchMOS電晶體Q73之閘極電壓，以致形成電流鏡70之一元件之NchMOS電晶體Q72之吸極電壓有一不變之數值，因為. 84021.doc -23- 該閘極端係連接於NchMOS電晶體Q72之吸極端。然後，電流鏡70之恆定電流特性變得非常高於NchMOS 電晶體Q73之閘極電壓BN被壓制於不變電壓之實例，而使電流鏡70之輸出電流之誤差得以降低。換言之，電流鏡電路之恆定電流特性可有所改善。在電流複製器90 —側，一恆定電流被不斷從恆定電流電源19 1供應至PchMOS電晶體Q93。因此，當PchMOS電晶體 Q93工作於飽和領域時，不顧PchMOS電晶體Q93之吸極電壓如何，在閘極與源極間之不變電壓繼續不斷產生。結果 PchMOS電晶體Q92之閘極電壓被確定，以致乃係電流複製器90之輸入及輸出端之PchMOS電晶體Q91之吸極之終端電壓可繼續不斷有一不變數值，因為該閘極端係連接於 PchMOS電晶體Q91之吸極端之故。然後電流複製器90之取樣準確性變為非常高於PchMOS 電晶體Q92之閘極電壓BP被壓制於不變電壓之實例，以致電流複製器90之輸出電流之誤差得以降低。換言之，可將電流複製器90之電流保持特性之改善。依據第三實例之上述結構，使該吸極電壓可經常不變之操作中效應可使電流方式之CDS處理功能得以完成而具有遠較第二實例之結構情況為高之準確性，及另行增加FPN 抑制效應。圖5顯示電流信號檢波部份5之第四實例之結構範例。圖 5 A舉例說明一基本結構，而圖5B則舉例說明一修正實例。在第四實例之電流信號檢波部份5中，在圖2所示第一實例 84021.doc -24- 結構中之開關元件SW91及SW912係用電晶體形成。如圖5 A中所示，用於電流複製器90中取樣之開關元件 SW91包含PchMOS電晶體Q94及Q95。PchMOS電晶體Q95之源極及吸極被短路而具有一反相位之控制脈衝則加於 PchMOS 電晶體 Q94及 Q95。如同對PchMOS電晶體Q94及Q95，PchMOS電晶體Q94實施如一控制脈衝Φ DET之通常轉接作用。PchMOS電晶體 Q94在L期間（=接地電位）產生導電狀況及在加於閘極之一控制脈衝之Η期間（ = VDD位準）產生不導電情況。即是具有對圖2B中所示控制脈衝Φ DET之相反極性之一控制電壓被施加於該閘極。在各電晶體被用以形成如上述之供取樣用之開關元件時，有雜訊發生之問題，通常係稱為電場雜訊，具體而言，在PchMOS電晶體Q94從導電至不導電之轉變中，儲存於一電晶體之乏層中之電荷或儲存於一閘極與一源極間之寄生電容中之電荷被放電至電容性元件C9 1，在若干例中，此造成儲存於該電容性元件C91中電位之誤差。為解決上述之問題，使用PchMOS電晶體Q95。PchMOS 電晶體Q95將源極及吸極短路以將具有反相之一控制脈衝加於PchMOS電晶體Q94之閘極，即是當PchMOS電晶體Q94 轉接至不導電時PchMOS電晶體Q95轉接至導電狀況， PchMOS電晶體Q95在上述轉接時吸引PchMOS電晶體Q94 放電之電荷，因此阻止電荷被放電至電容性元件C9 1導致電位誤差之降低。 84021.doc -25 - 1223557 在圖5 A之實例中，僅用一 PchM〇S電晶體代替開關元件 SW91。然而一 pchMOS電晶體Q94a及NchMOS電晶體Q94b 可與圖5 B中所示以平行方式連接而形成所謂之匚μ〇s開關，其中源極與吸極係交替連接。在此例中’一 PchMOS電晶體Q95a及一 NchMOS電晶體 Q95b亦可平行連接成一 CMOS開關結構，以便在設置作為對抗所述電場雜訊之PchMOS電晶體Q95中使用。一般用作對抗電場雜訊之電晶體尺寸常在用作一開關之電晶體尺寸之一半左右。在另一方面，開關元件SW92係由PchMOS電晶體Q97及 NchMOS電晶體Q98形成，該兩電晶體係連接成通常稱為一 CMOS開關之結構。一具有反向相位之控制脈衝亦被加於開關元件S W 92。加於閘極之一控制脈衝能產生導電及不導電狀況。該開關元件SW92視情形可僅包含PchMOS電晶體Q97 或僅有NchMOS電晶體Q98。圖6顯示電流信號檢波部份5之第五實例之結構範例。在弟五貫例之電流信號檢波部份5中，作為一電壓工作點設定部份實例之二級結構之電流鏡70乃與二單元結構之一電流複製器結合，此係出現於先前技術中。第五實例之電流鏡7 0包含在形成該電流鏡第一級之 NchMOS電晶體Q72吸極邊之電流鏡7〇b之第二級，電流鏡 7Ob之第二級包含一 PchMOS電晶體Q75，其吸極與閘極係成共用連接及其源極係連接至一電源VDD ;並包含一 pchM〇S 電晶體Q76，其閘極係與PchMOS電晶體q75成共同連接及 84021.doc -26- 其源極係連接於一電源VDD，所用之PchMOS電晶體Q75及 Q76具有相同之特性。在第五實例之結構中，由NchMOS電晶體Q71及Q72組成之電流鏡70a之第一級中收到從固態成像元件3流經像素信號線路20之一信號電流INN，以及然後經由包含PchMOS電晶體Q75及Q76之電流鏡70b之第二級供應至電流複製器90。檢測在第五實例之結構中電流信號之方法乃與圖2中所示結構中使用者相同。僅有不包括補償成分Ioff之一純粹信號Isig出現於終端lout。形成電流鏡70a第一級之二極體連接之NchMOS電晶體Q71經常保持像素信號線路20之電位於幾乎不變之數值。因此，在固態成像元件3中之放大電晶體 1 3能不斷保持一良好之放大因數，可防止如第一實例狀況中之直線性變劣。圖7顯示電流信號檢波部份5之第六實例之結構範例。圖 7A係其電路圖及圖7B係舉例說明操作之定時表，在第六實例中之電流信號檢波部份5之特徵為一方面如同第一至第五實例中使用一電流鏡70作為電壓工作點設定部份7，及另一方面取代第一至第五實例中之電流複製器90，亦用作電流取樣部份9 ; 一開關元件SW8 1用以轉換電流信號之接通及關斷，一電容性元件C8 1用以保持相當於開關元件SW81 被接通時所接收電流信號之電壓，一電流鏡80以及於開關元件SW81被接通時，一電晶體Q83與另一電晶體一起形成電流鏡。一包含開關元件SW8 1及電容元件C8 1之樣品與保持電路與一電流鏡完成如同電流複製器90之相同操作。 84021.doc -27- 1223557 電说鏡80包含一 PchMOS電晶體Qgi，其吸極與閘極係在 NchMOS電晶體Q72之吸極邊成共用連接，該電晶體q72係用作電壓工作點設定部份7之電流鏡7〇之一組件及其源極係連接於電源VDD ; PchMOS電晶體q81乃係輸入邊之一元件另包含一 PchMOS電晶體Q82，其閘極係與PchM〇s電晶體 Q8 1成共同連接及其源極係連接於電源VDD , pchM〇s電晶體Q82則係在輸出邊之一元件。所用iPchM〇s電晶體q81 及Q82乃具有相同之特性。

NchMOS電晶體Q71之閘極係連接於電容性元件c81之一及NchMOS電晶體Q83之閘極而經由開關元件sw8 1。電容性元件C8 1之另一端及NchM0S電晶體Q83之一源極係接地，該接地電位為一電壓基準。用以控制開關元件SW81之一控制脈衝φ RST被供應至開關元件SW8 1。僅於控制脈衝φ Rs丁在η (高）之期間，開關元件S W8 1成為導電（接通）。如圖7Β中所示，僅於固態，成像元件3之輸出電流係在重置期間中，開關元件sws 1導電 (接通）。當開關元件SW81接通時NchMOS電晶體Q71及Q83 形成一電流鏡。第六實例之電流信號檢波部份5之操作將在後中敘述之首先’ NchMOS電晶體q71及q72形成電流鏡7〇，NchMOS 電晶體Q72操作以致NchMOS電晶體Q71所接收之信號電流 IIN以原樣流動。NchMOS電晶體Q72之輸出電流係輸入由 PchMOS電晶體Q81及q82組成之電流鏡8〇，以出現於 PchMOS電晶體Q82之吸極作為照原樣之輸出電流。 84021.doc -28- 1223557 在固態成像元件3之輸出電流係在重置期間之情況中，舉例而言，電流鏡70輸入原樣之一補償電流l〇ff於pchM〇S電晶體Q81及Q82組成之電流鏡80。電流鏡80在該重置期間輸出原樣之補償電流Ioff至NchMOS電晶體Q83及輸出終端 lout 〇在上述之重置期間，於該重置期中之補償電流I〇ff以原樣出現於NchMOS電晶體Q83之吸極，因為NchMOS電晶體Q71 及Q83之閘極係經由開關元件SW8 1互相連接以形成電流鏡。在此時，NchMOS電晶體Q71之閘極係經由開關元件SW81 連接於電容性元件C81，以便使NchMOS電晶體Q71之閘極電壓被儲存及保持於電容性元件81中。在此實例中，NchMOS電晶體Q83與PchMOS電晶體Q82間之差動被輸出於輸出終端Iout。不過在時間上之該點，同樣大小之補償電流Ioff流自NchMOS電晶體Q83及PchMOS電晶體Q82兩者。因此輸出電流I〇ut，，〇"如圖7B中所示。當固態成像元件3之輸出電流係在檢波期間中時，開關元件SW8 1不導電（關斷），在此期間，相當於重置期間從 NchMOS電晶體Q71流出電流之一閘極電壓被儲存及保持於電容性元件C81，以供應至NchMOS電晶體Q83之閘極。因此’相當於儲存於電容性元件C8 1中電壓之電流亦從 NchMOS電晶體Q83流洩，即使開關元件SW81關斷時亦然。當NchMOS電晶體Q71及Q81為相同尺寸時，NchMOS電晶體Q83繼續在固態成像元件3之重置期間儲存補償電流I〇ff ，結果使補償電流Ioff即使在開關元件SW8 1關斷之狀況中 -29- 84021 .doc 流動。換言之，NchMOS電晶體Q83繼續儲存在先前重置期中之補償電流Ioff。在檢波期間中，NchMOS電晶體Q72在檢波期間輸入原樣之檢波電流電晶體Q81及Q82組成之電流鏡80，因為NchMOS電晶體Q72與NchMOS電晶體Q71—起形成一電流鏡。於電流鏡80另在檢波期間輸出原樣之檢波電流至NchMOS電晶體Q83及輸出終端lout。然後，NchMOS電晶體Q83與PchMOS電晶體Q82間之電流差動被輸入於輸出端 lout。因此 f’Iout=(Ioff-Isig)-Ioff=-Isign 如圖7B中所示，以致信號成分衹從該輸出端lout輸出。即是在重置期間從NchMOS電晶體Q83流出之補償電流Ioff與檢波期間回至PchMOS電晶體Q81與Q82組成之電流鏡80處流動之檢波電流’'Ioff-Isig"之相減許可不包括補償成分Ioff之一純粹信號成分’’-Isig”得以產生。換言之，在電流信號IIN之檢波期間，電流取樣部份9提取其中一補償成分已予以抑制之一信號成分”-Isig”，所用之方法為計算從PchMOS電晶體Q82輸出之電流成份 ’’Ioff-Isig”與相當於電容性元件C81所保持電壓之電流成分 Ioff間之差動。PchMOS電晶體Q82乃係在電流鏡80輸出邊之一元件。如上所述，即使在不使用一電流複製器作為電流取樣部份9之第六實例之結構中雖然輸出電流之方向乃與其中使用一電流器之第一至第五實例相反，亦能將導致FPN之補償電流Ioff除去及僅檢取原有之信號成分Msig”作為來自輸 84021.doc -30- 1223557 出端lout之電流信號lout，以便完成如同用電流方式之一 CDS電路之功能。與第一至第五實例之情況不同，當輸送至開關元件SW8! 之控制信號Φ RST重置期間中斷時，一重置雜訊成分出現於輸出端lout。不過，此重置雜訊成分並不重要，因為可在轉換成一連續信號電壓之過程中，即在電流-電壓轉換電路24 中之I/V轉換及在一樣品及保持電路中轉換成一連續信號之過程中予以除去。因此，該重置雜訊成分不成問題。第六實例之電路亦具有之特徵為包含由NchMOS電晶體 Q7 1及Q72組成之單一電流鏡70，由一開關元件SW81，一電容性元件C81及PchMOS電晶體Q81及Q82組成之一電流鏡 8 0 ’以及一電流取樣邵份9 ’該電流取樣部份9包含於開關元件SW81接通時與一 NchMOS電晶體Q71 —起形成電流鏡之一 NchMOS電晶體Q83，並具有如同第一至第五實例中所有之簡單電路與小數量元件。第六實例之電路另具有下列之特徵，即對電流取樣部份9之控制非常簡單，因為僅有二個階段；在重置期間之儲存及在檢波期間之輸出。圖8顯示電流信號檢波部份5之第七實例之結構範例。在第七實例中之電流信號檢波部份5就下列之觀點而言具有與圖7中所示第六實例相同之結構，即電流信號檢波部份$ 在重置期間將相當於流自NchMOS電晶體Q71電流之閘極電壓儲存及保持於電容性元件C8 1，以供應該閘極電壓於 NchMOS電晶體q83之閘極。在另一方面，電流鏡80之結構乃與圖7中所示第六實例中 -31 - 84021.doc 1223557 之結構有下列之不同，即屬於輸入邊元件之NchMOS電晶體 Q83之吸極係連接於電容性元件C81，及屬於輸出邊元件之 PchMOS電晶體Q82之吸極係連接於NchMOS電晶體Q72 (是在電流鏡70輸出邊之一元件）之吸極。即是在第六實例中，減法乃在重置期間從NchMOS電晶體 Q83流出之補償電流I〇ff與在檢波期間折回至電流鏡8〇處流動之檢波電流nIoff-Isig，，間實施與上述者對照，在第七實例中，減法係在重置期間折返電流器80之補償電流Ioff與在檢波期間從NchMOS電晶體Q83流出之檢波電流”i〇ff-isig，，間完成。第七實例中之基本操作及其效應乃與第六實例中實施者相同，縱使輸出電流1〇加之方向乃與第六實例中之該電流方向相反。一電晶體亦可用串聯方式插入於一電流鏡之輸出邊上，俾能增進第六及第七實例中之準確性，如第二實例中所述者。再者，為了進一步改進準確性，如第三實例中所述，可加入一電路用以控制成串聯連接之一電晶體之閘極電壓。又開關元件SW81可用一M0S電晶體形成，在此實例中，可串聯加入用作對抗電場通過（field-thr〇ugh)之一電晶體，如第七實例中所述。如上所述，依據上列之各別具體實例，少數之元件及單一之電流能完成電流方式之？1^抑制功能。此外，可將一控制電路簡化，因為控制信號之數量少，及不需要複雜之控制。 ’ 又可提供一種結構，其中僅實施取樣處理一次，如同除 84021 .doc -32- 1223557 第五實例以外之各個別實例中一樣。因此僅需一電容性元件用於取樣，此可保持於一半導體上安裝本發明之布置區域。換句話說，可提供聯合型之固態成像元件本身作為成像裝置，*中-電壓工作點設定部份或一電流取樣部份係在同一半導體基體上形成作為成像部份（一種光接收部份/ 像素部份）。

此外，像素信號線路之電位在電流取樣部份之咖抑制過斥王中係-直穩$，因4水平信號線路亦即|素信號線路常於電壓工作點設定部份中被壓制於一恆定值。例如，如各貫例中敘述者’二極體連接之祕電晶體可壓制及保持電位於幾乎達接地位準。因&，在一固態成像元件中之一放大電晶體能保持-高放大因數而料良好之直線性。

此外，插入一電晶體與電流鏡或電流複製器之輸出成聯及進-步控制該串聯插入電晶體之閘極電壓能使其恆電流之特性有所改進及增強取樣之準確性。其次，可將Ff 抑制功能之準確性料良好，縱使應使用在—過程中所1 作具有大輸出電容量之電晶體時亦然。在使用一電晶^ 為取樣用之開關幻牛時，亦可能將_電晶體加在—起^1 對電場通過雜訊之反制以防止取樣之準確性惡化。、在上文中已用實施本發明之各方法對本發明有所說明然而本發明之技術範圍並不限於對上列各具體實例之心。各種修正或改善可加於上列實施本發明之各方法: 含此種修正或改良之方法亦包括在本發明之技術範圍^ 上述之各貫例並不限制根據_請專利範圍之本發明 84021.doc -33- 方1中所敘14各特徵之所有組合並不-定為本發明中解万案不能缺少者。 j甲解決流二::至第五實例中，使用-電流複製器(電丨取樣部份。該結構並不限於各實所述者，及亦可使用另外之結構。電流取樣部份並不限於具有上述實例之結構而可有祗要該部份具有抑制或除去—補償成分之功能，巧异來自-固態成像元件之輸出電流中在重置期間之補秘成分與檢波期間之一檢波電流間之差動達成者即可。、在本發明中，插入-電晶體與電流鏡或電流複製器之輸出辛聯及控制所插入電晶體之閘極電壓，可改進恆定電流之特性或增強取樣之準確性。不過亦可能使用—種已知: 、減低厄力放應之影響，例如具有源極電阻之電流鏡，種梯級型（電流鏡電路或—種威爾遜型之電流鏡電路。耶即一電流鏡電路本身可包含在結構上根據本發明之恆足私⑺。特性改善邵份。在具有一源極阻抗之電流鏡電路之 h況中，可使用一源極阻抗比以決定用作一電流/電流轉換部份之一電流鏡中之電流增益，不必顧及輸入至輸出為，fl 對1"之實例。已述及用作一電壓工作點設定部份之電流鏡之輸入/輸出轉換因數是1，但結構並不限於上述者，以及可包括電流増益。該電壓工作點設定部份亦不限於使用一電流鏡，亦可有其他之結構。圖9顯示一成像裝置之方塊圖，廣泛揭示上述之各項修正 84021 .doc -34- 1223557 。如圖9 A中所示，舉例而言，可用作電壓工作點設定部份7 之笔流/電流轉換部份包含在一主要側面上之電流源7 a ’该電泥源7a係連接於固態成像單元3之水平信號線路2〇，並接收經由上述水平信號線路2輸出之一電流信號IIN ;以及在次要側面上之電流源7b，該電流源7b輸出由電流源7a 所接收之信號電流ΠΝ至電流取樣部分9側邊作為信號電流 · IIN2 ’其大小相等於轉換因數為α之信號電流ΠΝ。可布置成將一電流放大器7c在接著電流源7b後之一步驟 φ 中叹置於次要側邊上，以致電流增益AI所要之增益（可為 ’’1’’）輸出於電流取樣部份9。亦可能如圖9B中所示者結合一反饋控制型之電壓工作點設足部份7，該部份監控在固態成像元件3之像素信號線路 (水平信號線路20)與電流取樣部份9間之一連接點上電壓，忒電泥取樣邵份9包含例如一樣品及保持電流者，以便該電壓可經常於一基準電壓Vref。在圖9八中遠流源7a及7b之電壓基準並不限於接地電位 _ (GND)而可為任何基準電壓Vref該電流源7a及7b可為如上列各貫例中所述之一反射鏡連接之電流鏡電路。 . 可使用一接面型場效應電晶體或雙極性型電晶體於此種 · 結構中，雖然使用一 M0S電晶體以形成電壓工作點設定部份或電泥取樣部份之一實例已敘述於上列各具體實例中。又一區域感測器之實例，其中光敏部份係以矩陣設置（平面式）者已敘述於上列各具體實例中。然而本發明並不限於上述者而可使用一線路感測器。 84021.doc -35- 1223557 不用說上列各具體實例中所述之每一電路乃可修正為與該電路具有互補關係之電路。如上所述，根據本發明一電壓工作點設定部份係經配置以保持一電流輸出型固態成像元件之—像素信號線路之電壓於預先決定之幾乎穩定電壓，以致在該固體成像裝置中之一放大電晶體能保持一高放大因數，此可保持良好之直線性。又一電流取樣部份接收經由一像素信號線路以電流信號原樣輸出之一電流信號，及在重置期間實施電流成分原樣 (直接）之對一像素信號之取樣。然後計算在檢波期間中之一電流成分與實係在重置期間取樣之一電流成分之一補償電流間之差動，以除去該像素信號中包括之一補償成分，而僅檢取一純粹信號。因此，一電流/電壓轉換電路並非必需者’因為能以電流方式完成FPN抑制功能，以便僅用一緊密電路’抑制固定圖型雜訊（FPN)。【圖式簡單說明】圖1顯示一成像裝置之第一實例結構之範例，該結構包含黾心輸出型之固怨成像元件及一電流信號檢波部份，該私心仏號檢波邵份係根據本發明之一像素信號處理部份之實例。圖2顯不電流信號檢波部份之第一實例之結構範例，該結構乃係根據本發明之像素信號處理裝置之實例。圖3顯示—電流信號檢波部份之第二實例之結構範例。圖4 ,·’、員示—電流信號檢波部份之第三實例之結構範例。 84021 .doc -36- 1223557 圖5顯示一電流信號檢波部份之第四實例之結構範例。圖6顯示一電流信號檢波部份之第五實例之結構範例。圖7顯示一電流信號檢波部份之第六實例之結構範例。圖8顯示一電流信號檢波部份之第七實例之結構範例。圖9是廣泛顯示一成像裝置之修正形式之方塊圖。圖1 0是顯示用以完成抑制固定圖型雜訊功能之一習用結構實例之曲線圖。【圖式代表符號說明】 1 一成像裝置 3 固態成像元件 5 信號檢波部份 7 電壓工作點設定部份 9 電流取樣部份 10 光敏部份 11 單位圖素 13 放大電晶體 14 垂直選擇電晶體 15 重置電晶體 16 垂直掃描電路 17 垂直選擇線路 18 垂直重置線路 19 垂直信號線路 20 水平信號線路 21 水平選擇電晶體 84021.doc -37- 221223557 70 Q71，Q72, Q73， Q74, Q83, Q98 90 Q91，Q92, Q93, Q94, Q95，Q97, Q81，Q82 C91 SW91，SW92

Φ RST, Φ DET IIN '

Ioff-Isig 24

BP 191，171 水平掃描電路電流鏡

NchMOS電晶體電流複製器 PchMOS電晶體電容性元件開關元件控制脈衝信號電流檢波電流電流-電壓轉換電路偏壓恆定電流電源 -38- 84021 .doc

Claims

拾中請專利範圍：種用以抑制一電流信號中包括之唬處理古沬、、士 1貝战仞惑像素信素广法’_信號係從—固態成像裝置之 '、％由一像素信號線路輸出，該像素 ' 徵為包含下列各步驟： ^就處理万法之特不像素信號線路之電壓於事先已決定之-幾乎狀輪rr時接收經由該像素信號線路以電流信號形 m出义電流信號；列每-圖素完成在重置期間所接收電流信號之電取樣，以便計算該取樣之成分與檢波期間中該〜k虓之一成分間之差動，以及 ::取其中上述之補償成分已以上列各步驟抑制之一 k唬成分。 2. 2抑制—電流信號中包括之補償成分之像素信號處置’孩電流信號係ϋ態成像裝置之每—圖素經 —像素信號線路輸出者’該像素信號處理裝置之特徵為包含：、m作點設定部份，用以保持上述像素信號線路 '^電壓於事先已決定之幾乎不變電壓；及 —電流取樣部份，乃用以接收當電壓工作點設定部份 2持該像素信號線路之電壓工作點於一恆定電壓時，以、/仏唬形狀經由孩像素信號線路輸出之電流信號；用 1對每一圖素執行在重置期間所收到電流信號之一成、耳樣，用以计算該取樣之成分與檢波期間中該電流 84021.doc 仏號之一成分間之差動以及用以檢取其中上述補償成刀已抑制之一信號成分。 3·如申請專利範圍第2項之像素信號處理裝置，其特徵為上述％壓工作點設定邵份包括一電流/電流轉換部份，用、接收經由该像素信號線路輸出之電流信號，而輸出一相田於所收到電流信號大小之一電流信號於電流取樣部份。 4·如申請專利範圍第3項之像素信號處理裝置，其特徵為上述之電流-電流轉換部份包括一電流鏡電路，其連接於 S像素信號線路之輸入邊元件及設於該電流取樣部份邊上之輸出邊元件係以反射鏡連接。 5.如申請專㈣圍第4項之像素信號處理裝置，其特點為 i η處於形成茲電流鏡電路之輸出邊元件之一電流輸出端與該電流取樣部份間之一怪定電流特性改善部份，用以改進該電流鏡電路纟十亙定電流特性。 6·如申請專利範圍第5項之像素信號處理裝置，其特徵為孩電流-電流特性改善部份包含具有一控制輸入端之一電晶體，該電晶體係以串連連接於該輸出邊元件之電流輸出端與該電流取樣部份之間。 7·如申請專利範圍第6項之像素信號處理裝置，其特徵為该“-電 >沉特性改善部份控制該電晶體之控制輸入端 ’⑽保㈣成該電流鏡電路之輸出邊元件之輸入與輸出端間之電壓於幾乎不變。 8. 如申請專利範圍第2項之像素作號處理裝置，其特點為 84021.doc 1223557 該電流取樣部份僅一次完成取樣之程序及計算差動之程序以便可檢取其中補償成分已抑制之一信號成分。 9·如申請專利範圍第2項之像素信號處理裝置，其特點為電流取樣部份包含一電流複製器，該複製器包括輸入及輸出端，用以於相當於重置期間之輸入階段中接收及保持在重置期間中該電流信號之一電流成分及用以在相當於檢波期間之輸出階段中輸出在輸入階段中所保持之電流成分，以及在该電泥信號之檢波期間，該電流取樣部份計算在檢波期間中之-成分與電流複製器之電流輸人及輸出端所輸出成分間之差動。 10·如申料利範圍第9項之像素信號處理裝置，其特點為包吕在邊電流複製器之電流輸入及輸出端與電壓工作上又biw刀間〈-電泥保持特性改善部份，用以改進該電流複製器之電流保持特性。 iiH專利|(i圍第1G項之像素信號處理裝置，其特點為孩電流保持特性改善部份包含具有一控制輸入端之一電晶體’該電晶體係在電流複製器之電流輸入及輸出端與電壓工作點設定部份之間成串聯連接。 12.如申請專利範圍第11項之像素信號處理裝置，其特點為 ==持特性改善部份㈣該電㈣之控·入端以保:持電流複製器态炙輸入及輸出端之電壓於幾乎不變。 13·如申請專利範圍第2項之電流取樣部份包含：__ =處理裝置，其特點為 1關7L件，用以啟閉該電流信號 84021.doc ;一電容性元件，用以於該開關元件在重置期間中接通時接收該電流錢，以便保持相當於該電流信號之一電壓；以及一電流鏡電路，其中一連接於電壓工作點設定邵份之輸入邊兀件與一輸出邊元件乃以反射鏡連接者，以及在該電流信號之檢波期間，該電流取樣部份計算在該檢波期間中電流鏡之輸出邊元件所輸出之一成分與相當於該電容性元件所保持電壓之一電流成分間之差動。 14·如申請專利範圍第2項之像素信號處理裝置，其特徵為電流取樣部份包含：一開關元件用以接收及關斷該電流信號；一電容性元件，用以於該開關元件在重置期間被接通時接收该"U號電流’以便保持相當於該電流信號之一電壓，及一電流鏡電路’其中在該電容性元件邊設置之一輸入邊元件及一輸出邊元件係以反射鏡連接，以及在該電流信號之檢波期間，該電流取樣部份計算在檢波期間中之一成分與相當於電容性元件所保持電壓之一電流成分間之差動’该後者之電流成分乃係從電流鏡之輸出邊元件輸出。 15. —種成像裝置’其特徵包含：一固態成像元件，用以從每一圖素經由一像素信號線路輸出一電流#號’ 一電壓工作點設足邵份’用以保持上述像素信號線路之電壓於事先已決定之幾乎不變電壓；及一電流取樣部份，用以於該電壓工作點設定部份保持 84021.doc -4- 1223557 該像素信號料之電|工作點於4電壓時接收經由該像素信號線路以該電流信號形狀輪出之電流信號；對每一圖素完成在重置期間中所收到雷、、* — %、 J电成k唬又一成分之取樣’计算該已取樣成分與在檢波期間中該電、、_广。以抑制之一信號成分之一成分間之差動，以及因而檢取其中一補償 : 、、貝味刀已予 84021 .doc