TWI227946B - Column readout circuit with increased signal range for CMOS image sensor - Google Patents

Column readout circuit with increased signal range for CMOS image sensor Download PDF

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TWI227946B
TWI227946B TW092107010A TW92107010A TWI227946B TW I227946 B TWI227946 B TW I227946B TW 092107010 A TW092107010 A TW 092107010A TW 92107010 A TW92107010 A TW 92107010A TW I227946 B TWI227946 B TW I227946B
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Description

1227946 五、發明說明(1) ' i發明所屬之技術領域: - i本發明與一種互補式金氧半電晶體(CMOS)影像感應器 有關,特別是有關於一利用透過金氧半電晶體(M0S)電容 i器AC躺合之讀出電路。 I先前技術: ! ! . 影像感應器用於產生表示物體的影像。上述影像感應器包括 圖素的列與行。上述圖素產生與從將被成像的物體反射的光 成比例的小的光電訊號(p h 〇 t 〇 s i g n a 1)。通過訊號處理 馨 電路讀出並處理光電訊號以便產生表示物體的影像。 i屬於同一行(也稱為位元線)的圖素通常連接到從其讀出訊 i號的公共輸出節點。單獨地控制同一位元線中的每個圖素 以便在公共輸出節點處進行讀出。在輸出節點,提供行讀 出電路以便讀出並放大光電訊號。 典型地,一圖素包括一驅動元件,上述驅動元件接收一由 I影像感應器檢測的一光密度的電子指示訊號,並且將與該 I密度(光電訊號)成比例的電流驅動到與圖素單元耦合的 鲁 :位元線。隨著訊號整合(s i g n a 1 i n t e g r a t i ο η),就通過 I將列選擇訊號指定到選定的列的每一個圖素來讀取選定的 列的圖素。
第5頁 1227946 - 五、發明說明(2) ' 此外,在某些影像感應器中,採用行讀出電路消除熱雜訊、| 固定的影像雜訊與其它類型的雜訊。在重定周期内通過使 行讀出電路取樣圖素的輸出來完成此消除。然後,上述行 丨 讀出電路從光電訊號中減去重定訊號。這種類型的讀出電 路有時稱為相關雙取樣(correlated double sampling)電 路。在現有技術的一些影像感應器中,利用第二級行讀出 丨電路以便進一步放大光電訊號並诮除由第一級行讀出電路 i引起的雜訊。 ! | | ! i在行讀出電路中,需要電容器來取樣並保持上述光電訊號 _ i與重定訊號。典型地,利用兩層多晶矽(多晶(poly)-多晶 丨電容器)或兩層金屬(金屬-金屬電容器)來形成這些電容 I器。然而,多層多晶矽或兩層金屬的利用與標準互補式金 i氧半電晶體(CMOS)邏輯處理是不相容的,由此會增加成本。 I此外,多晶矽或金屬電容器會佔用較大的面積。 ! i
! . · - · I
在美國專利第622217 5號中可見相關雙取樣行讀出電路的實 I ί ! i例。其中描述的電路包括用於保持一重定訊號與一光電訊 丨 I號的電容器C7與C8。電容器C7與C8是多晶-多晶型或金屬- | :金屬型中的任何一種類型的傳統的電容器。這兩種類型的 · 電容器需要相對於標準互補式金氧半電晶體(CMOS)邏輯處 i 理的附加製造複雜性。 ;
第6頁 1227946 ;--------------------—--~~ _____________________________· 一 ------ …一一 __ I五、發明說明(3) | ! |此外,即使採用金氧半電晶體(M〇s)電容器用於‘ 1 75專利的 「 |電容器C7與C8,也會出現額外的問題。例如,因為金氧半 · 電晶體(MOS)電容器是p型金氧半電晶體(pm〇s)類型,所以 就存在電源雜訊問題,電源雜訊會與訊號搞合並直接干擾 訊號。如果採用N型金氧半電晶體(NMOS)類型的電容器,上 述光電訊號電壓與重定訊號電壓必須高於金氧半電晶體(MOS)· 電容器的起始電壓(VT ( N)),使得上述金氧半電晶體(M0S) 電容器在二極區(triode region)工作。眾所周知,n型 丨 金氧半電晶體(M0S)電容器具有起始電壓,其中在此起始電 | 壓之上,金氧半電晶體(M0S)電容器的電容基本上恒定。參i 見美國專利第596288 7號。因此,位元線上的訊號就必須具_ 有高於VT ( N)的幅度。通常,不容易滿足這一需要。參見 IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.47, Νο·1, 2 0 0 0年1月Blank sby等人的”彩色互補式金氧半電晶體(CMOS) 光閘影像感應器的性能分析(P e r f 〇 r m a n c e A n a 1 y s i s 〇 f a Color互補式金氧半電晶體(CMOS) Photogate Image Sensor) n中採用金氧半電晶體(M〇S)電容器的讀出電路的實 例。 因此,需要一種與標準互補式金氧半電晶體(CMOS)邏輯處 | 理相容的行讀出電路。 4 . !
發明内容: I
第7頁 1227946 五、發明說明(4) 本發明之目的是提供一種用於讀出由圖素提供的光電訊號 :與重定訊號的行讀出電路,該電路包括:一重定訊號支線 (branch),上述重定訊號支線(branch)包括一具有一 第一端點(terminal)與一第二端點之第一金氧半電晶體 | ( MOS)電容器,上述第二端點選擇性地連接到一基準高壓 ,上述第一電容器選擇性地連接到上述圖素與一基準低壓; 丨以及,一光電訊號支線(branch),上述光電訊號支線 ! ( branch)包括一具有第一端點與一第二端點之一第二金 氧半電晶體(MOS)電容器,上述第二端點選擇性地連接到 上述基準高壓,上述第一電容器選擇性地連接到上述圖素 I與基準低壓。 _ I . :本發明之另一目的是提供一種從圖素讀出光電訊號之方法, |該方法包括:首先,耦接上述光電訊號到一金氧半電晶體 | (MOS)電容器之一第一端點上;接著,設置一基準高壓到上 述金氧半電晶體(MOS.)電容器之一第二端點上;然後,耦接 上述金氧半電晶體(MOS)電容器之第一端點到一基準低壓, 使得上述光電訊號透過上述金氧半電晶體(MOS)電容器並藉 i由電容性耦接上述金氧半電晶體(MOS)電容器之第二端點而 I轉移;最後,讀取從上述金氧半電晶體(MOS)電容器之第二 丨端點之光電訊號。 _ I本發明之一種從圖素讀出光電訊號之方法更包括:耦接一 丨重定訊號到一第二金氧半電晶體(MOS)電容器之一第一端點 :上;然後,設置上述基準高壓到上述第二金氧半電晶體(MOS) 1227946 I ^ ~ ~ 一 ^ ~ :- 五、發明說明(5) 丨 電容器之一第二端點上;之後,耦接上述第二金氧半電晶體i·· (MOS)電容器之第一端點到上述基準低壓,使得上述重定訊 h 號透過上述第二金氧半電晶體(MOS)電容器並藉由電容性耦 丨' 接上述第二金氧半電晶體(MOS)電容器之第二端點而轉移;最· i後,讀取從上述第二金氧半電晶體(MOS)電容器之第二端點 I 之上述重定訊號。 | "
I
I ! 實施方法: | ; 在接下來的描述中,提供了許多的具體的詳細說明以提供 對於本發明之實施例的一個完整的了解。然而,對於一個 4 熟知習知技術的人而言,沒有一個或更多個具體的詳細 說明,或者是有其他方法、構成要素等,本發明都可以被 實施。在其它例子中,熟知的結構或運作不加以顯示或詳 細描述以避免模糊了本發明不同實施例的觀點。 整個說明書中所提及到的π —個實施例(ο n e e m b 〇 d i m e n t) π 或” 一實施例(a n e m b o d i m e n t) n是意謂著:關聯著一實 施例中所描述的一個特殊的特徵、結構或特性是包括在至 少一個本發明之實施例中。因此,在整個說明書不同地方 中所出現的π在一個實施例中(i η ο n e e m b 〇 d i m e n t) π或 π · ▼
丨在一實施例中(in an embodiment) ”之句子不必然是指向 I |相同的實施例。此外,上述之特殊的特徵、結構或特性也 丨 I可能以任何的方式而結合在一個或多個實施例中。 I
第9頁 1227946 五、發明說明(6) I如上所述:一互補式金氧半電晶體(CMOS)影像感應器包 :一形f為行與列之圖素陣行。典型地,上述圖素之每個Γ 貝出氣路相關聯’這即是本發明之目的。在下面 - ί明書中,〜單_ 圖素係關聯一讀出電路來作說明。應當 的說 解’對於全部影像感應器是需要多個讀出電路的 理 0 1連 請參考圖一,其顯示出一主動圖素(active pixel) 接到一讀出電路103。上述主動圖素101包括一光電二極㉟ (photodiode) 105、一重定電晶體107、圖素輸出電晶^ 表示撞擊在光電二極體10 5上的光量之光電訊號輸出 1 0 9與列選擇電晶體1 1 1。上述主動圖素1 〇丨的結構是現%有 |術中的傳統結構。在操作中,上述光電二極體1〇 5提供了 j 如果 上述列選擇(RS)電晶體1 1 1是開的(turned on) _,則i 述光電訊號即用來調製上述圖素輸出電晶體1 〇 9以輸出_ % 電訊號。上述圖素輸出電晶體10 9也被稱為處於源極跟卩遺哭 (source fol lower)結構。上述重定電晶體1 〇7係用來對 下一個訊號整合周期(integration period)重定上述圖素 I 1 0 1。此外,在一個實施例中,上述圖素1 0 1採用一光電二 丨極體105,而圖素1〇1還可以採用一光閘(photogate)或釘 i紮光電二極體(pinned photodiode) 〇 丨 s 丨上述讀出電路103包括兩支線(branch):第一支線用於捕 丨獲一重定訊號,第二支線用於捕獲上述光電訊號。特別地,
第10頁 1227946 五、發明說明(7) 上述圖素輸出電晶體之源極 到上述第一與第二支線。兩個J 雙取樣,其係—種對1 / f雜訊鱼、,17 1 用的技術。應咎> 土。 /、固定的影像雜訊最小化之有 過列選擇電晶體1 π而連接 線的使用就能夠允許相關 用的技術。應當注意的是/對 係在兩個支線之間採用一短路=相關雙取樣,典型地方式 transistor)。然而,為了 二晶體(shorting 一 雷路中,上it i:- μ +。a ㈢的清楚’在圖一所示的讀出 电格T 述紐路電晶·體被省略了 卬 丨上述弟'一支線和第二主後其夫 丨理解,除了用”,,主— 土 上結構是相同的。為了易於 丨=,,b=, 用於捕獲上述重定訊號的第-支線,
丨的夂者數I #於捕獲上述光電訊號的第二支線之外,相同 :的參考數子表示相同元件。 J I上述讀出電路 丨(load)電晶 I包括支線選擇 :關,來選擇由 !述支線選擇電 丨壓基準電晶體 :之後的訊號通 電晶體1 17a與 1 1 9 a與 1 1 9 b的 之源極連接到 (ground) ° 1 0 3包括一上述圖素輸出電晶體j 〇 9之負載 體1 1 3。上述第一與第二支線中,每一個支線 電晶體1 1 5a和1 1 5b。這些晶體係用來作為開 上述主動圖素1 〇 1輸出的訊號指到的支線。上 日日體1 1 5a與1 1 5b的下游(downstream)是低 1 1 7 a與1 1 7 b。下游這個術語係指一參考位置 路(signal path)中的位置。上述低壓基準 1 1 7 b的汲極連接到金氧半電晶體(Μ 0 S )電容器 源/沒極板。上述低壓基準電晶體1 1 7 a與1 1 7 b 一電壓Vlo,上述電壓Vlo可以是VSS或地 因此,上述低壓基準電晶體1 1 7a與1 1 7b係用
第11頁 1227946 五、發明說明(8) 於將源/沒極板周期性地並選擇性地拉到一低的參考電壓。 卜 上述金氧半電晶體(MOS)電容器119 a與119 b是現有技術中的 丨 傳統電容器,例如在美國專利第5 9 6 2 8 8 7與其中引用的參考 文件中描述的電容器。其中所描述的電容器’這種金氧半 電晶體(Μ 0 S )電容為的源/>及極板係由金氧半場效應電晶體 (MOSFET)的通道區、源極區與汲極區所形成。 金氧半電晶體(MOS)電容器119 a與119 b的多晶矽閘極部分是 \ 連接到高壓基準電晶體121 a與121b的源極。上述高壓基準 \ ;電晶體121 a與121b的汲極連接到一可以是VDD的電壓Vhi。 ‘ i因此,上述高壓基準電晶體121 a與121b係用於將上述金氧 I半電晶體(MOS)電容器119a與11 9b的多晶矽閘極周期性並選 : ! I擇性地拉到一高的參考電壓。 丨 ! | i上述金氧半電晶體(MOS)電容器119 a與119 b的多晶矽閘極是 1連接到缓衝器123 a與123 b的輸入。然後,上述緩衝器的輸 :出提供到差分放大器125,上述差分放大器12 5放大上述重 定訊號與光電訊號中的差異。 | 1 j . ! :接著,描述上述電路之工作(operation)。應當注意的是,· 上述讀出電路係在兩個輸入訊號下工作:即上述光電訊號 與重定訊號。因此,對光電訊號與重定訊號重復下面的讀 出技術。對於每個步驟是相同的,因此僅僅描述用於讀取
第12頁 1227946 五、發明說明(9) 光電訊號的步驟 i首先,如圖一 A所=,在時間t 〇,上述列選擇電晶體丄丨工是 •開的(turned on)以便允許由上述圖素ι〇ι輸出的訊號轉 移到-節點C。隨後’ #圖二β所示,在時間士卜上述支線 選擇電晶體U5b與高壓基準電晶體12lb是開的(switched on)。上述低壓基準電晶艎U7b是關的(switched 〇ff)。 如圖二C所不,即點D處的電壓變為川,同時節點£與c處 (參見圖三B與三A)的電壓將在光電訊號電平(vps)。 隨後,如圖二D與二C所示,在時間咖u,上述高壓基 電f體mb與支^選擇電晶體U5b是依次關的 ⑽ 〇 f f)。追樣就將光電訊號V 左 々 節點D保持在高壓基準電壓Vhi。i即$ 。應當注意的是, 得上述光電訊號被捕獲在金半ΐ = =及極板上,同日,多晶石夕極板(p〇ly piate)具有一電壓 接耆,在時間Ϊ4,上述高壓基準電晶體i 2丨b與支線選擇電 晶體115b保持關的(remain off)。然而,如圖二E所示, 在時間t4,上述低壓基準電晶體U7b是開的(hmed⑽) 丨這就導致了節點E處的光電訊號電壓Vps將透過 ( ί氧半電晶電容器119b之節點'。㈣的 丨疋,上述轉移的訊號不是精確的Vps,而是Vhi + Η。_ Us 1227946 五、發明說明(ίο) 的電壓移位形式(voltage shifted version)。如果正確 選擇V h i與V 1 〇的大小,該技術就會導致上述電容器1 1 9 a與 1 1 9b—直工作在三極區(triode region)。特別地,如果 V 1 〇為地(ground),那麼為了維持在上述三極區工作, Vhi與 Vps(最大值)之間差值應超過金氧半電晶體(M〇s) 電容器1 1 9的起始電壓(threshold voltage)。 隨後,透過緩衝器1 23b將節點D處的光電訊號電壓vps之電 壓移位形式提供到差分放大器i 2 5。最後,如圖二B所示, 在將允許上述圖素重定的一些時間期間(15至16),上述 重疋電晶體107是開的(turned on)。 為了處理上述重定訊號,在重定訊號支線上進行一類似的 =驟'因此,在時間t7,上述高壓基準電晶體121二. 開的"urned °n)。這允許將上述重定訊號 |,於即點C與B上,同時節點a變成Vhi。如圖二ρ鱼一 | f間t8和t9,高壓基準電晶體i21a和支線選擇電一曰不’ ^1〜是依次關的(七訂116(1〇“)。這就導致了上5 = 5二 β。應當注意的是,節點A維持在高壓ίΐ 曰二延些步騍就導致上述重定訊號將被捕獲在全 /旱 曰曰體(M0S)電容器n9a的源/汲極板上, 金乳+電 (P〇ly Plate)具有電壓Vhi。 〇曰曰石夕極板 &後,在時間tl〇,上述高壓基準電晶體12u與支線選擇
第14頁 1227946 , —— _____ _ 五、發明說明(11) * 笔日日體1 1 5 a保持關的(r e m a i η 〇 f f)。然而,如圖二Η戶斤示,、 f,間tl〇,上述低壓基準電晶體1 i7a是開的(turned on)。. 丨这就導致了節點B處的重定訊號將透過AC電容耦合被,,轉移,, / 到金氧半電晶體(M0S)電容器1 1 9a的節點A。特別的是,上 · j述轉移的訊號不是精確的重定訊號’而是Vhi+ Vlo- Vreset 丨的笔壓移位形式(voltage shifted version)。隨後,透 · |過緩衝器123 a將節點A處的重定訊號的電壓移位形式提供到 ΐ差分放大器125。 ! .! : ; ; ί !
; I |如上所述,雖然電壓值Vhi和VI 〇通常為任意值,在一些實 i |施例中,Vhi只是VDD且Vlo只是VSS或地(ground)。另外,^ i上述電容器11 9 a與119 b可以是基於P型金氧半電晶體(PMOS) Y |的。在這種情況下,P型金氧半電晶體(PM0S)電容器的閘極 |應當連接到位元線(b i 11 i ne)。 i上述緩衝器123 a與123 b可以是例如一在源跟隨器(s〇urce follower)結構中的電晶體。如果Vh i設置? V D D,那麼就提 高源跟隨器的訊號範圍。此外,如果上述緩衝器1 2 3 a與1 2 3 b 丨是運算放大器,就可以將Vhi與VI 〇的電壓電平調整為滿足 上述運算放大器的輸入共模(common mode)範圍,以便允 : i許靈活地調整。 ^ 在透上述過缓衝器123 a與123 b緩衝上述重定訊號與光電訊 | 號之後,將訊號提供到差分放大器125,此處從上述光電訊 1227946 丨五、發明說明(12) | · I號中減去重定訊號,並且放大上述結果以便提供行讀出電路 i 1 0 3之輸出。 雖然已經說明並描述了本發明之較佳實施例,應當理解 的是,在不脫離本發明的精神和範圍的情況下可以進行各 種改變。例如,雖然本發明已經依據採用光電二極體進行 了描述,但可以採用其它類型的光感元件或光讀出元件, 例如光電閘(ph〇 t 〇ga t e)、釘紮光電二極體(p i η n e d photodiode)等。此外,利用p型基底與光電二極體來描述 上述實例。對於η型基底或光電閘感應器,本發明對於本領 域普通技術人員同樣可以應用。 對熟悉此領域技藝者,本發明雖以一些較佳實例闡明如上, 然其並非用以限定本發明精神。在不脫離本發明之精神與 範圍内所作之修改與類似的安排,均應包含在下述之申請 專利範圍内,這樣的範圍應該與覆蓋在所有修改與類似結 構的最寬廣的詮釋一致。因此,闡明如上的本發明一些較 佳實例,可用來鑑別不脫離本發明之精神與範圍内所作之 各種改變。
第16頁 1227946 i圖式簡單說明 ' i圖式簡單說明: i本發明的目的、特徵、優點與較佳實施例將於往後之說 I明文字中輔以下列圖形做更詳細的闡述: i第一圖是根據本發明之形成一讀出電路之一示意圖; |第二A至第二Η圖是顯示圖一之讀出電路之不同開關之操作 丨時間圖; ! 第三Α至第三 Ε圖是顯示圖一於讀出電路操作期間之讀出 電路之不同節點之電壓位準。 圖不符號對照表· ί
I | | 主動圖素(activepixel) 101 |讀出電路103 |光電二極體105 丨 重定電晶體107 | 圖素輸出電晶體1 0 9 行選擇電晶體111 I負載(load)電晶體113 ί支線選擇電晶體1 15a、1 15b φ I低壓基準電晶體117a、117b ; 金氧半電晶體(M0S)電容器119a、119b 高壓基準電晶體121a、121b
第17頁 1227946 圖式簡單說明 緩衝器1 2 3 a、1 2 3 b ;差分放大器1 25

Claims (1)

1227946 丨六、申請專利範圍 ! I ί申請專利範圍: ! ; i I : 丨1· 一種用於讀出一由圖素(pixel)提供之一光電訊號與 i一重定訊號之行讀出電路,該電路包括: | ! 一重定訊號支線(branch),該重定訊號支線(branch) 丨 I 包括一具有一第一端點(terminal)與一第二端點之第一 | 金氧半電晶體(MOS)電容器,該第二端點選擇性地連接到 | 一基準高壓,該第一電容器選擇性地連接到該圖素與一基 |準低壓;以及 | | 一光電訊號支線(branch),該光電訊號支線(branch) 包括一具有第一端點與一第二端點之一第二金氧半電晶體 4 (MOS)電容器,該第二端點選擇性地連接到該基準高壓, 該第一電容器選擇性地連接到該圖素與該基準低壓。 2 ·如申請專利範圍第1項之行讀出電路,其中該第一與第 二金氧半電晶體(MOS)電容器係工作於三極區(triode I . | r eg i on) o ί I
|3·如申請專利範圍第1項之行讀出電路,其中該圖素包括 選自於由下述光電二極體、光閘(photogate)或釘紮光 電二極體(pinned photodiode)組成之族群中之一光感 元件。 ! ί M·如申請專利範圍第1項之行讀出電路,更包括一用於接
第19頁 1227946 六、申請專利範圍 I收來自該第一金氧半電晶體(MOS)電容器之該第二端點的第 一訊號與來自該第二金氧半電晶體(MOS)電容器之該第二端 點的第二訊號作輸入的差分放大器(differential amplifier)。 5·如申請專利範圍第4項之行讀出電路,更包括在該第一 和第二金氧半電晶體(MOS)電容器與該差分放大器之間設置 緩衝器(b u f f e r s)。 |6·如申請專利範圍第1項之行讀出電路,其中該基準高 i壓與該光電訊號或重定訊號的一最大值之間的差值大於 I i該第一或第二金氧半電晶體(MOS)電容器的一起始電壓 (threshold voltage) 〇 7 · —種從一圖素讀出光電訊號之方法,包括: 4禺接該光電訊號到一金氧半電晶體(M0S)電容器之一第 一端點上; 設置一基準高壓到該金氧半電晶體(M0S)電容器之一第 :二端點上; I搞接該金氧半電晶體(M0S)電容器之該第一端點到一基 準低壓,使得該光電訊號透過該金氧半電晶體(M0S )電容 鲁 器並藉由電容性耦接該金氧半電晶體(M0S)電容器之該第 二端點而轉移;以及 讀取從該金氧半電晶體(M0S)電容器之該第二端點之該光
第20頁 1227946 六、申請專利範圍 電訊號。 I |8·如申請專利範圍第7項之從一圖素讀出光電訊號之方法, j i其中該金氧半電晶體(MOS)電容器係工作於三極區 I (t r i ode region) o 9 ·如申請專利範圍第7項之從一圖素讀出光電訊號之方法, 其中該金氧半電晶體(M0S)電容器之該第二端點上之該光 電訊號係提供給一差分放大器之一輸入。 1 0 ·如申請專利範圍第9項之從一圖素讀出光電訊號之方 法,其中該金氧半電晶體(M0S)電容器之該第二端點上之 該光電訊號係透過一緩衝器而提供給該差分放大器。 1 1 ·如申請專利範圍第7項之從一圖素讀出光電訊號之方 法,其中該基準高壓與該光電訊號的一最大值之間的差 值係大於該金氧半電晶體(M0S)電容器的一起始電壓 (threshold voltage) ° 1 2 ·如申請專利範圍第7項之從一圖素讀出光電訊號之方 丨法,更包括: i耗接一重定訊號到一第二金氧半電晶體(M0S)電容器之一 !第一端點上; I設置該基準高壓到該第二金氧半電晶體(M0S)電容器之一 j
第21頁 1227946 六、申請專利範圍 第二端點上; 耦接該第二金氧半電晶體(MOS)電容器之該第一端點到該 i基準低壓,使得該重定訊號透過該第二金氧半電晶體(MOS) 電容器並藉由電容性耦接該第二金氧半電晶體(MOS)電容器 之該第二端點而轉移;以及 ί 讀取從該第二金氧半電晶體(MOS)電容器之該第二端點之 ! 該重定訊號。 i 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之從一圖素讀出光電訊號之 方法,進一步地,其中該第二金氧半電晶體(M0S)電容器 係工作於三極區(t r i 〇 d e r e g i ο η)。 痛 ί 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項之從一圖素讀出光電訊號之 方法,其中該第二金氧半電晶體(M0S)電容器之該第二端 點上之該重定訊號係提供給一差分放大器之一輸入。 j 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之從一圖素讀出光電訊號之 | 方法,其中該第二金氧半電晶體(M0S)電容器之該第二端 | ί 點上之該重定訊號係透過一緩衝器而提供給該差分放大器。| I 1 6 ·如申請專利範圍第1 2項之從一圖素讀出光電訊號之 4 方法,其中該基準高壓與該重定訊號的一最大值之間的 差值係大於該第二金氧半電晶體(M0S)電容器的一起始電壓 i (threshold voltage) 〇 丨
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI249947B (en) * 2004-06-04 2006-02-21 Via Tech Inc Digital pixel sensor and operating method thereof
US7538304B2 (en) * 2006-03-30 2009-05-26 Aptina Imaging Corporation Reducing noise in an imager by sampling signals with a plurality of capacitances connected to an output line
US20080122962A1 (en) * 2006-11-29 2008-05-29 Omnivision Technologies, Inc. Image sensors with output noise reduction mechanisms
US8233070B2 (en) * 2009-03-27 2012-07-31 International Business Machines Corporation Variable dynamic range pixel sensor cell, design structure and method
US8643750B2 (en) 2010-12-22 2014-02-04 Omnivision Technologies, Inc. Reducing noise in image sensors by concurrently reading reset and image signal levels from active and reference pixels
KR20150068429A (ko) * 2012-10-05 2015-06-19 램버스 인코포레이티드 조건부-리셋, 멀티-비트 판독 이미지 센서
JP6370044B2 (ja) * 2013-12-25 2018-08-08 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、撮像装置の駆動方法
CN108200364B (zh) * 2018-01-05 2019-09-20 浙江大学 一种应用于cmos图像传感器的列读出电路

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6320617B1 (en) * 1995-11-07 2001-11-20 Eastman Kodak Company CMOS active pixel sensor using a pinned photo diode
US5962887A (en) * 1996-06-18 1999-10-05 Micron Technology, Inc. Metal-oxide-semiconductor capacitor
US5900623A (en) * 1997-08-11 1999-05-04 Chrontel, Inc. Active pixel sensor using CMOS technology with reverse biased photodiodes
US5965871A (en) * 1997-11-05 1999-10-12 Pixart Technology, Inc. Column readout multiplexer for CMOS image sensors with multiple readout and fixed pattern noise cancellation
US6222175B1 (en) * 1998-03-10 2001-04-24 Photobit Corporation Charge-domain analog readout for an image sensor
US6421085B1 (en) * 1998-04-14 2002-07-16 Eastman Kodak Company High speed CMOS imager column CDS circuit

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