TWI592018B - 光電轉換裝置及光電轉換系統 - Google Patents

光電轉換裝置及光電轉換系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI592018B
TWI592018B TW105108096A TW105108096A TWI592018B TW I592018 B TWI592018 B TW I592018B TW 105108096 A TW105108096 A TW 105108096A TW 105108096 A TW105108096 A TW 105108096A TW I592018 B TWI592018 B TW I592018B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
transistor
photoelectric conversion
gate
current
conversion device
Prior art date
Application number
TW105108096A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201705755A (zh
Inventor
吉田大介
Original Assignee
佳能股份有限公司
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 佳能股份有限公司 filed Critical 佳能股份有限公司
Publication of TW201705755A publication Critical patent/TW201705755A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI592018B publication Critical patent/TWI592018B/zh

Links

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
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/745—Circuitry for generating timing or clock signals
    • 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
    • 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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H01L27/14614—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor having a special gate structure
    • 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
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
    • 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
    • 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
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • 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
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • 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
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/772—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters
    • 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
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

光電轉換裝置及光電轉換系統
本公開關於光電轉換裝置和光電轉換系統。
在日本專利公開No.2005-311487(以下，稱為PTL 1)中的圖2所公開的光電轉換裝置中，通過使用像素的像素放大電晶體(圖2中的114)和設置在各行中的差分電晶體(圖2中的201)形成差分放大器。基於在光電轉換元件中產生的電荷的訊號被輸入到像素放大電晶體。具有斜坡波形的參考電壓被輸入到差分電晶體。通過比較像素放大電晶體的閘極處的電壓與差分電晶體的閘極處的電壓的操作，基於在光電轉換元件中產生的電荷的訊號被轉換成數位訊號。
在一個態樣中，本公開提供一種光電轉換裝置，該光電轉換裝置包括：光電轉換元件；包含被配置為接收基於在光電轉換元件中產生的電荷的訊號的第一電晶體和被配 置為接收參考訊號的第二電晶體的差分對；被配置為鉗制第二電晶體的閘極處的電壓的箝位元電路；和被配置為執行以下操作的輸出電路：將基於第一電晶體的閘極處的電壓的電壓輸出到第二電晶體的閘極的第一操作；和接收來自第二電晶體的電流並且將基於第一電晶體的閘極處的電壓與第二電晶體的閘極處的電壓之間的比較結果的訊號輸出到輸出節點的第二操作。輸出電路包含被配置為在第二操作中控制第二電晶體的汲極處的電壓的變化量以使其比輸出節點處的電壓的變化量小的控制單元。
在另一態樣中，本公開提供一種光電轉換裝置，該光電轉換裝置包括：光電轉換元件；包含被配置為接收基於在光電轉換元件中產生的電荷的訊號的第一電晶體和被配置為接收參考訊號的第二電晶體的差分對；被配置為鉗制第二電晶體的閘極處的電壓的箝位元電路；包含與第二電晶體電連接的第三電晶體和具有與第三電晶體的閘極連接的閘極的第四電晶體的電流鏡電路；和連接第四電晶體的閘極和汲極的第一開關元件。
參照附圖閱讀示例性實施例的以下描述，本發明的其它特徵將變得清晰。
1‧‧‧影像感測器
100‧‧‧像素
101‧‧‧垂直掃描電路
102‧‧‧像素陣列
103‧‧‧參考訊號產生電路
104‧‧‧比較器電路
105‧‧‧輸出電路
106‧‧‧計數器
107‧‧‧記憶體
108‧‧‧水平掃描電路
109‧‧‧共用計數器
110‧‧‧鎖存器
201‧‧‧差分電晶體
203‧‧‧PMOS電晶體
300‧‧‧箝位元電路
310‧‧‧輸出節點
800‧‧‧光電轉換系統
810‧‧‧光學單元
820‧‧‧影像拾取裝置
830‧‧‧影像訊號處理單元
840‧‧‧儲存/通訊單元
850‧‧‧定時控制單元
860‧‧‧系統控制單元
870‧‧‧重播/顯示單元
C1‧‧‧箝位電容器元件
C2‧‧‧電容器元件
C3‧‧‧電容器元件
I_IS1‧‧‧電流量
I_IS2‧‧‧電流量
IS2‧‧‧參考電流源
IS3‧‧‧電流源
M1‧‧‧重設電晶體
M2‧‧‧傳送電晶體
M3‧‧‧像素電晶體
M4‧‧‧選擇電晶體
M5‧‧‧差分電晶體
M6‧‧‧MOS電晶體
M7‧‧‧P溝道型MOS電晶體
M8‧‧‧P溝道型MOS電晶體
M9‧‧‧P溝道型MOS電晶體
M10‧‧‧N溝道型MOS電晶體
M11‧‧‧N溝道型MOS電晶體
MG1‧‧‧電晶體
MG2‧‧‧電晶體
PD‧‧‧光電轉換元件
SW1‧‧‧箝位元開關元件
SW2‧‧‧第一開關元件
SW3‧‧‧第二開關元件
SW4‧‧‧第三開關元件
VRMP‧‧‧參考訊號
VDD‧‧‧電源電壓
ΦCLMP‧‧‧驅動訊號
ΦCLMPB‧‧‧驅動訊號
ΦR‧‧‧驅動訊號
ΦT‧‧‧驅動訊號
圖1是示出光電轉換裝置的總體配置的方塊圖。
圖2是示出根據另一實施例的光電轉換裝置的總體配置的方塊圖。
圖3是示出光電轉換裝置的配置的示圖。
圖4是示意性地示出光電轉換裝置中的驅動訊號的定時圖的示圖。
圖5是示出光電轉換裝置的電路配置的示圖。
圖6是示出光電轉換裝置的電路配置的示圖。
圖7是示出光電轉換裝置的電路配置的示圖。
圖8是示出光電轉換裝置的電路配置的示圖。
圖9是示出光電轉換裝置的電路配置的示圖。
圖10是示出光電轉換裝置的電路配置的示圖。
圖11是示出光電轉換裝置的電路配置的示圖。
圖12是示出光電轉換裝置的電路配置的示圖。
圖13是示出光電轉換裝置的電路配置的示圖。
圖14是示出光電轉換系統的配置的示圖。
一些實施例可提高從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
在光電轉換裝置中，存在可能出現從光電轉換裝置輸出的訊號的精度劣化的可能性。在PTL 1中的圖2所公開的光電轉換裝置中，差分電晶體的汲極用作差分放大器的輸出節點。因此，在比較操作中，當在像素放大電晶體的閘極處的電壓與差分電晶體的閘極處的電壓之間的電壓關係中出現逆轉，即電壓關係逆轉時，差分電晶體的汲極處的電壓會明顯變化。更具體而言，差分電晶體的汲極處的 電壓的變化量接近或者幾乎等於地電壓與電源電壓(圖2中的AVD)之間的差值。差分電晶體的汲極處的電壓的變化可通過差分電晶體的閘極與汲極之間的寄存電容被傳送到與供給參考訊號的節點連接的差分電晶體的閘極。
供給參考訊號的節點處的電壓的變化會導致從光電轉換裝置輸出的訊號的精度劣化。例如，如果參考訊號在差分放大器的輸出逆轉之後沿相反方向變化，那麼這會導致該差分放大器的輸出再次逆轉。並且，在共用參考訊號被供給到複數個差分放大器的情況下，由某個差分放大器的輸出的逆轉導致的參考訊號的變化會導致另一差分放大器的輸出逆轉。這會使類比至數位轉換精度劣化。即，存在從光電轉換裝置輸出的數位訊號的精度降低或者劣化的可能性。
以下參照附圖描述本公開的複數個態樣。以下解釋的複數個態樣共同與第一到第十實施例有關。圖1是示意性地示出根據一個態樣的光電轉換裝置的總體配置的方塊圖。複數個像素100形成像素陣列102。像素陣列102包含複數個像素列和複數個像素行。垂直掃描電路101控制複數個像素100以從複數個像素100讀出訊號。例如，在逐列的基礎上讀出來自複數個像素100的訊號。
比較器電路104比較像素100的訊號與參考訊號。由參考訊號產生電路103產生的參考訊號被輸入到比較器電路104。基於由比較器電路104進行的比較的結果的控制訊號通過輸出電路105被輸出到計數器106。基於比較結 果的該控制訊號控制計數器106的計數時段。計數器106向記憶體107輸出與接收控制訊號的定時對應或者指示該定時的計數值。輸出到記憶體107的計數值作為指示對來自像素100的訊號執行的類比至數位轉換(以下，稱為AD(analog-to-digital)轉換)的結果的數位訊號儲存於其中。通過水平掃描電路108從光電轉換裝置依次輸出儲存於記憶體107中的數位訊號。
此外，輸出電路105向比較器電路104輸出訊號，該訊號是基於像素100的訊號的回饋訊號。比較器電路104能夠保持回饋訊號。
圖2是示出根據另一態樣的光電轉換裝置的總體配置的方塊圖。在圖1所示的光電轉換裝置的情況下，一個計數器106被設置在各像素行中。圖2所示的光電轉換裝置與圖1所示的光電轉換裝置的不同在於，共用計數器109被複數個像素行共用。更具體而言，通過共用計數器109輸出的計數值被輸入到各像素行中的鎖存器110。根據從輸出電路105輸出控制訊號的定時，各像素行的鎖存器110鎖存從共用計數器輸出的計數值。其它操作與圖1所示的光電轉換裝置的操作類似。
圖3示出光電轉換裝置的像素100、比較器電路104和輸出電路105的配置。為了簡化示圖，在圖3中僅示出一個像素100。
像素100包含光電轉換元件PD、重設電晶體M1、傳送電晶體M2、像素電晶體M3、以及選擇電晶體M4。驅 動訊號ΦR被輸入到重設電晶體M1的閘極，驅動訊號ΦT被輸入到傳送電晶體M2的閘極，驅動訊號ΦS被輸入到選擇電晶體M4的閘極。
像素電晶體M3的閘極與浮動擴散(以下，稱為Floating diffusion；FD)節點連接。在光電轉換元件PD中產生的電荷通過傳送電晶體M2被傳送到FD節點。即，基於在光電轉換元件PD中產生的電荷的訊號被輸入到像素電晶體M3的閘極。換句話說，像素電晶體M3在其閘極處接收基於在光電轉換元件PD中產生的電荷的訊號。重設電晶體M1重設像素電晶體M3的閘極處的電壓。注意，由於像素電晶體M3的閘極與FD節點連接，因此，在本說明書中，像素電晶體M3的閘極也被稱為FD節點。
比較器電路104包含差分電晶體M5。參考訊號VRMP被輸入到差分電晶體M5的閘極。換句話說，差分電晶體M5在其閘極處接收參考訊號。參考訊號VRMP例如為電壓隨時間改變的斜坡電壓訊號。像素電晶體M3和差分電晶體M5可與尾電流源IS1連接以形成差分對。在圖3中，可通過例如其閘極被施加特定的偏壓電壓的NMOS電晶體實現尾(tail)電流源IS1。在一些實施例中，尾電流源IS1可被省略。像素電晶體M3和差分電晶體M5在導電類型上相同。在本態樣中，像素電晶體M3和差分電晶體M5均是N溝道型MOS電晶體。
比較器電路104包含將差分電晶體M5的閘極處的電 壓鉗制於特定電壓的箝位元電路300。箝位元電路300包含例如箝位元開關元件SW1和箝位電容器元件C1。箝位元開關元件SW1與差分電晶體M5的閘極連接。箝位元開關元件SW1由驅動訊號ΦCLMP控制。當箝位元開關元件SW1被關斷時，差分電晶體M5的閘極進入到電氣浮動狀態。這使得能夠將差分電晶體M5的閘極處的電壓鉗制於特定電壓。箝位電容器元件C1的一個電極與差分電晶體M5的閘極連接。參考訊號VRMP被輸入到箝位電容器元件C1的另一電極。在該配置中，參考訊號VRMP的AC成分通過箝位電容器元件C1被輸入到差分電晶體M5的閘極。
對包含於一個像素行中的複數個像素100設置圖3所示的一個比較器電路104，雖然在圖3中沒有示出這複數個像素。更具體而言，複數個像素100的選擇電晶體M4的源極一起與尾電流源IS1連接。並且，複數個像素100的像素電晶體的汲極被一起連接。一個差分電晶體M5與包含於一個像素行中的複數個像素100的各像素電晶體M3一起形成差分對。換句話說，包含於複數個像素100中的每一個中的各像素電晶體M3和差分電晶體M5形成差分對。用於捕獲影像的光電轉換裝置即影像拾取裝置包括比較器電路104和多組像素行。
具有輸出節點310的輸出電路105與差分電晶體M5電連接。輸出節點310是與像素電晶體M3的源極和汲極以及差分電晶體M5的源極和汲極中的任一個不同的節 點。
輸出電路105執行第一操作，在第一操作中，基於像素電晶體M3的閘極處的電壓的電壓被輸出到差分電晶體M5的閘極。輸出電路105還執行第二操作，在第二操作中，輸出電路105從差分電晶體M5接收電流並且向輸出節點310輸出基於像素電晶體M3的閘極處的電壓與差分電晶體M5的閘極處的電壓之間的比較的結果的訊號。在另一態樣中，第二操作中的輸出電路105在從差分電晶體M5接收電流的同時向輸出節點310輸出基於像素電晶體M3的閘極處的電壓與差分電晶體M5的閘極處的電壓之間的比較的結果的訊號。在又一不同態樣中，第二操作中的輸出電路105回應於從差分電晶體M5接收電流而向輸出節點310輸出基於像素電晶體M3的閘極處的電壓與差分電晶體M5的閘極處的電壓之間的比較的結果的訊號。在圖3中，“回饋訊號”表示基於像素電晶體M3的閘極處的電壓的電壓，“控制訊號”表示基於比較結果的訊號。
在第一操作中，輸出電路105可作為向差分電晶體M5供給電流的電流源操作。在這種情況下，輸出電路105用作通過像素電晶體M3和差分電晶體M5形成的運算放大器的負載。因此，當差分電晶體M5的閘極和汲極被一起短路時，輸出電路105向差分電晶體M5的閘極輸出基於像素電晶體M3的閘極處的電壓的電壓。
通過關斷箝位元開關元件SW1，箝位元電路300保持 輸出到差分電晶體M5的閘極的電壓。即，箝位元電路300將差分電晶體M5的閘極處的電壓鉗制於基於像素電晶體M3的閘極處的電壓的電壓。基於像素電晶體M3的閘極處的電壓的電壓包含例如基本上等於像素電晶體M3的閘極處的電壓的電壓。由於存在電晶體特性的差異、溫度差異和熱雜訊等，上述的兩個電壓可能不確切相等。
在第二操作中，輸出電路105可作為檢測差分電晶體M5的電流的電流檢測電路操作。電流檢測電路向與差分電晶體M5的汲極不同的輸出節點310輸出差分電晶體M5的電流的變化作為另一訊號。通過使用該功能，輸出電路105向輸出節點310輸出基於像素電晶體M3的閘極處的電壓與差分電晶體M5的閘極處的電壓之間的比較的結果的訊號。
例如，在差分電晶體M5的閘極處的電壓比像素電晶體M3的閘極處的電壓高的情況下，輸出電路105向輸出節點310輸出第一電壓。另一方面，在差分電晶體M5的閘極處的電壓比像素電晶體M3的閘極處的電壓低的情況下，輸出電路105向輸出節點310輸出與第一電壓不同的第二電壓。
在以上給出的描述中，與尾電流源IS1連接的佈線的寄生電阻被忽略。佈線的寄生電阻可導致通過像素電晶體M3和差分電晶體M5形成的運算放大器的偏移。
輸出電路105包含控制單元，該控制單元在上述的第二操作中控制差分電晶體M5的汲極處的電壓的變化，以 使其比輸出節點310處的電壓的變化小。特別地，控制單元在像素電晶體M3的閘極處的電壓的大小與差分電晶體M5的閘極處的電壓的大小之間的相對大小關係出現逆轉時控制差分電晶體M5的汲極處的電壓的變化以使其比輸出節點310處的電壓的變化小。在這種情況下，輸出節點310處的電壓的變化可被定義為上述的第一電壓與第二電壓之間的差值。
控制單元可包含電流鏡電路。電流鏡電路包含至少兩個電晶體，該至少兩個電晶體中的每一個具有與這兩個電晶體中的另一個的閘極連接的閘極。這兩個電晶體中的一個的汲極與差分電晶體M5電連接。
控制單元可包含連接這兩個電晶體中的另一個的閘極和汲極的開關元件，該另一個電晶體與具有與差分電晶體M5電連接的汲極的那一個電晶體不同。通過使用該開關元件，能夠在上述的第一操作和第二操作之間切換。換句話說，第一操作和第二操作可回應於開關元件的狀態的接通/關斷而被切換。
如上所述，輸出電路105包含減少差分電晶體M5的汲極處的電壓的變化的控制單元。該配置允許減少由於差分電晶體M5的汲極處的電壓的變化導致的參考訊號的變化。作為結果，能夠提高從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
接著，在下面描述根據本實施例的光電轉換裝置的驅動。圖4是示意性地示出光電轉換裝置中的驅動訊號的定 時圖的示圖。圖4示出期間從一個像素列讀出訊號的一個水平掃描時段(1H時段)的驅動訊號。當驅動訊號處於高電平時，被供給該驅動訊號的電晶體接通。當驅動訊號處於低電平時，被供給該驅動訊號的電晶體關斷。高電平的具體電壓和低電平的具體電壓根據電晶體的導電類型被確定。
在本實施例中，當驅動訊號ΦCLMP處於高電平時，輸出電路105作為電流源操作。當驅動訊號ΦCLMP處於低電平時，輸出電路105作為電流檢測電路操作。
首先，驅動訊號ΦR和驅動訊號ΦCLMP被設定為高電平。作為結果，重設電晶體M1和箝位元開關元件SW1進入導通狀態，即，它們接通。FD節點處的電壓被重設到諸如電源電壓VDD(以下稱為重設電平)的特定電壓。同時，輸出電路105向差分電晶體M5的閘極和箝位電容器元件C1輸出基於FD節點處的電壓的電壓(以下，稱為箝位電平)。即，輸出電路105執行基於像素電晶體M3的閘極處的電壓的電壓被輸出到差分電晶體M5的閘極的第一操作。
然後，驅動訊號ΦR和驅動訊號ΦCLMP依次變為低電平。作為結果，重設電平由FD節點保持，箝位電平由箝位電容器元件C1保持。通過在關斷箝位元開關元件SW1之前關斷重設電晶體M1，在重設電晶體M1中產生的熱雜訊在箝位電平中被反映。在緊接在箝位元開關元件SW1關斷之後的狀態中，FD節點處的電壓即像素電晶體M3 的閘極處的電壓幾乎等於差分電晶體M5的閘極處的電壓。
隨後，參考訊號VRMP變為較高的電壓。作為結果，差分電晶體M5的閘極處的電壓變得比像素電晶體M3的閘極處的電壓高。由於像素電晶體M3和差分電晶體M5形成差分對，因此尾電流源IS1的電流中的大部分流過差分電晶體M5。
然後，參考訊號VRMP開始斜坡向下。斜坡向下是逐漸減小參考訊號VRMP的電壓的操作。在某個定時，像素電晶體M3的閘極處的電壓的大小和差分電晶體M5的閘極處的電壓的大小之間的關係出現逆轉。在該關係出現逆轉之後，尾電流源IS1的電流中的大部分流過像素電晶體M3，並且差分電晶體M5的電流減小。
輸出電路105檢測差分電晶體M5的電流的變化。更具體而言，在出現差分電晶體M5的電流的減小的定時，輸出電路105向輸出節點310輸出指示電流變化的出現的訊號作為控制訊號。換句話說，輸出電路105執行基於像素電晶體M3的閘極處的電壓與差分電晶體M5的閘極處的電壓之間的比較結果的訊號被輸出到輸出節點310的第二操作。
在圖1所示的光電轉換裝置中，控制訊號控制計數器106以測量從斜坡向下開始到出現電壓大小關係逆轉的時間。在圖2所示的光電轉換裝置中，控制訊號控制鎖存器110以測量從斜坡向下開始到出現電壓大小關係逆轉的時 間。在自斜坡向下開始經過預定時段之後，重設電平的AD轉換結束。在圖4中，執行重設電平的AD轉換的時段由N_AD表示。
然後，參考訊號VRMP被重設。通過將驅動訊號ΦT變為高電平，傳送電晶體M2被接通，並且，在光電轉換元件PD中產生的電荷被傳送到FD節點。在本說明書中，電荷從光電轉換元件PD被傳送到FD節點之後的狀態中的FD節點處的電壓被稱為光學訊號電平。
在驅動訊號ΦT變為低電平之後，參考訊號VRMP的斜坡向下開始。隨後，以與重設電平的AD轉換類似的方式執行光學訊號電平的AD轉換。在圖4中，執行光學訊號電平的AD轉換的時段由S_AD表示。
雖然這裡沒有給出詳細的描述，但是在光電轉換裝置中，可通過從由對光學訊號電平進行AD轉換獲得的代碼值減去由對重設電平進行AD轉換獲得的代碼值，執行數位相關雙重採樣(Correlated double sampling；CDS)。
在本實施例中，輸出電路105包含減小差分電晶體M5的汲極處的電壓的變化的控制單元。因此，在上述的操作中，當出現電壓關係的逆轉時，差分電晶體M5的汲極處的電壓的變化被抑制。因此，能夠減少參考訊號VRMP的變化。作為結果，能夠增加從光電轉換裝置輸出的數位訊號的精度。
在上述的態樣中，差分電晶體M5與像素100中的每一個中的像素電晶體M3一起形成差分對。但是，在替代 性態樣中，差分電晶體M5可與不包含於任何像素100中的電晶體一起形成差分對。例如，從各像素100輸出的訊號由包含於各像素100中的放大器單元被輸出到共用訊號線。然後，共用輸出線上的訊號被輸入到上述的與差分電晶體M5一起形成差分對的電晶體的閘極。在上述的替代性態樣中，同樣能夠增加從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
以下描述根據本公開的一些實施例。除非另外描述，否則，上述的態樣適用於所有實施例。注意，實施例的一部分可被另一實施例的一部分替代，或者實施例的一部分可被添加到另一實施例。
第一實施例
以下描述根據第一實施例的光電轉換裝置。第一實施例的特徵在於，輸出電路105的控制單元包含電流鏡電路。
圖5示出光電轉換裝置的像素100、比較器電路104和輸出電路105的配置。為了簡化描述，在圖5中僅示出一個像素100。功能與圖3類似的部分由類似的附圖標記表示，並且，省略其進一步的詳細描述。
輸出電路105的控制單元包括電流鏡電路，該電流鏡電路包含P溝道型MOS電晶體M6和P溝道型MOS電晶體M7。電晶體M6的汲極與差分電晶體M5的汲極電連接。電晶體M6的閘極和電晶體M7的閘極被連接在一 起。
當輸出電路105執行第一操作時，由電晶體M6和M7形成的電流鏡電路將電晶體M7的電流鏡像到電晶體M6。當輸出電路105執行第二操作時，電流鏡電路將電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7。
在本實施例中，在第一操作中，電流鏡電路作為從電晶體M6向差分電晶體M5供給電流的電流源操作。在第二操作中，電流鏡電路作為將從差分電晶體M5輸入到電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7的電流檢測電路操作。
輸出電路105的控制單元包含電容器元件C2。電容器元件C2具有與電晶體M6的汲極電連接的第一端子和與電晶體M6的閘極電連接的第二端子。通過電容器元件C2，電晶體M6的汲極和閘極相互AC耦合，因此能夠將電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7。
輸出電路105的控制單元包含第一開關元件SW2。第一開關元件SW2連接電晶體M7的閘極和汲極。通過接通第一開關元件SW2，電流鏡電路能夠將電晶體M7的電流鏡像到電晶體M6。通過關斷第一開關元件SW2，電流鏡電路能夠將電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7。即，第一開關元件SW2在通過輸出電路105執行的第一操作和第二操作之間切換。
注意，電容器元件C2的電容比第一開關元件SW2處於關斷狀態的狀態中的第一開關元件SW2的兩個端部之間的耦合電容大。在MOS電晶體被用作第一開關元件 SW2的情況下，第一開關元件SW2的兩個端部是該MOS電晶體的源極和汲極。上述的配置使得能夠提高電流鏡電路的操作的穩定性。
箝位元電路300包括箝位元開關元件SW1和箝位電容器元件C1。在本實施例中，箝位元開關元件SW1連接差分電晶體M5的閘極和汲極。箝位元開關元件SW1可通過共用閘極電路電連接差分電晶體M5的閘極和汲極。
可能希望箝位元開關元件SW1和第一開關元件SW2在相同的相位中操作。在本實施例中，通過用共用驅動訊號ΦCLMP控制箝位元開關元件SW1和第一開關元件SW2，使得箝位元開關元件SW1和第一開關元件SW2在相同的相位中操作。
在本實施例中，輸出電路105包含與輸出節點310連接的參考電流源IS2。參考電流源IS2向電晶體M7輸出參考電流。輸出節點310與逆變器電路連接。
在本實施例中，光電轉換裝置由圖4所示的驅動訊號驅動。在驅動訊號ΦCLMP處於高電平的時段期間，箝位元開關元件SW1和第一開關元件SW2被接通。來自參考電流源IS2的參考電流通過用電晶體M6和M7形成的電流鏡被輸出到差分電晶體M5。即，電晶體M6作為向差分電晶體M5供給電流的電流源操作。
箝位元開關元件SW1連接差分電晶體M5的閘極和汲極。作為結果，像素電晶體M3、差分電晶體M5和尾電流源IS1作為由電晶體M6提供的電流源用作負載的電壓 跟隨器操作。因此，FD節點處的電壓被輸出到差分電晶體M5的閘極和箝位電容器元件C1。換句話說，輸出電路105執行基於像素電晶體M3的閘極處的電壓的電壓被輸出到差分電晶體M5的閘極的第一操作。
當驅動訊號ΦCLMP轉到低電平時，箝位元開關元件SW1和第一開關元件SW2關斷。然後，輸出電路105執行像素電晶體M3的閘極處的電壓與差分電晶體M5的閘極處的電壓相比較的第二操作。
如上所述，電晶體M6的閘極和汲極通過電容器元件C2相互AC耦合。因此，流過差分電晶體M5的電流從電晶體M6被鏡像到電晶體M7。輸出節點310處的電壓根據來自參考電流源IS2的參考電流與鏡像電流的大小之間的關係而改變。即，訊號基於比較結果被輸出到輸出節點310。
這裡，描述各種元件的值的例子。例如，形成電流鏡電路的電晶體M6和M7具有基本上相等的尺寸。尾電流源的電流量I_IS1與參考電流源IS2的電流量I_IS2基本上滿足關係I_IS1=2×I_IS2。
在上述的條件中，在第一操作中，具有大致等於尾電流源IS1的電流量I_IS1的一半的大小的電流流過像素電晶體M3和差分電晶體M5中的每一個，即，基本上等於電流量I_IS2的電流流過它們中的每一個。在第二操作中，當差分電晶體M5的閘極處的電壓比像素電晶體M3的閘極處的電壓高時，尾電流源IS1的電流的大部分流過 差分電晶體M5，並且，基本上沒有電流流過像素電晶體M3。因此，具有與尾電流源IS1的大小基本上相同的大小的電流流過電晶體M7。作為結果，電晶體M7的汲極處的電壓即輸出節點310處的電壓變得幾乎等於電源電壓VDD。
當參考訊號斜坡向下時，差分電晶體M5的閘極處的電壓變得比像素電晶體M3的閘極處的電壓低。在這種狀態下，尾電流源IS1的電流的大部分流過像素電晶體M3，並且，差分電晶體M5的電流變得基本上等於零。因此，電晶體M7的電流也變得基本上等於零。作為結果，電晶體M7的汲極處的電壓即輸出節點310處的電壓變得幾乎等於地電壓。
如上所述，輸出電路105檢測差分電晶體M5的電流的變化。在該操作中，電晶體M6用作電流鏡電路的輸入。即使出現差分電晶體M5的汲極電流的變化時，在電晶體M6的汲極處的電壓中也不出現明顯的變化。換句話說，電流鏡電路控制差分電晶體M5的汲極處的電壓的變化，以使其比輸出節點處的電壓的變化小。因此，能夠減小參考訊號VRMP的電壓的變化。作為結果，本實施例允許提高從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
在專利文獻1所公開的光電轉換裝置的比較例中，在箝位操作結束之後，PMOS電晶體203仍作為恒定電流源操作。在這種情況下，差分電晶體201的汲極處的電壓作為輸出被讀出。因此，當出現電壓關係的逆轉時，在差分 電晶體201的汲極電壓中出現大的變化。該電壓變化導致參考訊號的電壓的變化，作為結果，這會導致影像品質的降低。
如上所述，本實施例允許提高從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
第二實施例
以下描述根據第二實施例的光電轉換裝置。本實施例與第一實施例的不同在於，輸出電路105包含電流源IS3。以下描述與第一實施例的不同，但省略與第一實施例類似的部分的描述。
圖6示出光電轉換裝置的像素100、比較器電路104和輸出電路105的配置。為了簡化描述，在圖6中僅示出一個像素100。功能與圖3或圖5類似的部分由類似的附圖標記表示，並且，省略其進一步的詳細描述。
輸出電路105包括電流源IS3。電流源IS3與電流鏡電路的電晶體M6的汲極連接。電流源IS3的設置使得能夠防止當差分電晶體M5的電流變得基本上等於0時電晶體M6的電流變為0。這允許改善輸出電路105的回應特性。
這裡，描述各種元件的值的例子。可能希望電流源IS3的電流量I_IS3比尾電流源IS1的電流量I_IS1和參考電流源IS2的電流量I_IS2小。在形成電流鏡電路的電晶體M6和M7具有幾乎相等的尺寸的情況下，可能希望電 流量I_IS1、電流量I_IS2和電流量I_IS3基本上滿足關係I_IS1=2×(I_IS2-I_IS3)。
如上所述，本實施例允許增大光電轉換裝置的操作速度。並且，與第一實施例同樣，本實施例允許提高從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
第三實施例
以下描述根據第三實施例的光電轉換裝置。第三實施例與第一和第二實施例的不同在於，輸出電路105的控制單元的電容器元件C2被第二開關元件SW3替代。以下描述與第一和第二實施例的不同，但省略與第一或第二實施例類似的部分的描述。
圖7示出光電轉換裝置的像素100、比較器電路104和輸出電路105的配置。為了簡化描述，在圖7中僅示出一個像素100。功能與圖3、圖5或圖6類似的部分由類似的附圖標記表示，並且，省略其進一步的詳細描述。
輸出電路105的控制單元包括包含P溝道型MOS電晶體M6和P溝道型MOS電晶體M7的電流鏡電路。電晶體M6的汲極與差分電晶體M5的汲極電連接。電晶體M6的閘極和電晶體M7的閘極被連接在一起。
當輸出電路105執行第一操作時，由電晶體M6和M7形成的電流鏡電路將電晶體M7的電流鏡像到電晶體M6。當輸出電路105執行第二操作時，電流鏡電路將電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7。
在本實施例中，在第一操作中，電流鏡電路作為從電晶體M6向差分電晶體M5供給電流的電流源操作。在第二操作中，電流鏡電路作為將從差分電晶體M5輸入到電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7的電流檢測電路操作。
輸出電路105的控制單元包含第一開關元件SW2和第二開關元件SW3。第一開關元件SW2連接電晶體M7的閘極和汲極。第二開關元件SW3電連接電晶體M6的汲極和閘極。
在本實施例中，第一開關元件SW2和第二開關元件SW3以排斥的(exclusive)方式操作。換句話說，當第一開關元件SW2處於導通狀態時，第二開關元件SW3關斷。另一方面，當第一開關元件SW2處於關斷狀態時，第二開關元件SW3接通。更具體而言，第一開關元件SW2由驅動訊號ΦCLMP控制。第二開關元件SW3由相位與驅動訊號ΦCLMP相反的驅動訊號ΦCLMPB控制。
通過接通第一開關元件SW2並關斷第二開關元件SW3，電流鏡電路能夠將電晶體M7的電流鏡像到電晶體M6。通過關斷第一開關元件SW2並接通第二開關元件SW2，電流鏡電路能夠將電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7。即，第一開關元件SW2和第二開關元件SW3在通過輸出電路105執行的第一操作和第二操作之間切換。
因此，與第一實施例同樣，本發明允許提高從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
第四實施例
以下描述根據第四實施例的光電轉換裝置。第四實施例與第一到第三實施例的不同在於，輸出電路105包含共用源放大器電路。以下描述與第一到第三實施例的不同，但省略與第一到第三實施例中的任一個的部分類似的部分的描述。
圖8示出光電轉換裝置的像素100、比較器電路104和輸出電路105的配置。為了簡化描述，在圖8中僅示出一個像素100。功能與圖3和圖5~7中的一個類似的部分由類似的附圖標記表示，並且，省略其進一步的詳細描述。
輸出電路105包括包含電流源IS4和N溝道型MOS電晶體MS的共用源放大器電路。共用源放大器電路的輸入節點通過電容器元件C3與電晶體M7的汲極連接。共用源放大器電路的輸出節點用作輸出電路105的輸出節點310。
輸出電路105還包括第三開關元件SW4。第三開關元件SW4的設置使得能夠在第一操作中鉗制共用源放大器電路的輸入節點的電壓。與箝位元開關元件SW1和第一開關元件SW2同樣，第三開關元件SW4由驅動訊號ΦCLMP控制。在驅動訊號ΦCLMP處於高電平的時段期間，箝位元開關元件SW1、第一開關元件SW2和第三開關元件SW4被接通，因此，箝位電容器元件C1、電容器元件C2和電容器元件C3鉗制於它們各自的操作點。
在本實施例中，如上所述，輸出電路105包括共用源放大器電路。這使得能夠增加第二操作中的增益。並且，與第一實施例同樣，本實施例允許提高從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
第五實施例
以下描述根據第五實施例的光電轉換裝置。第五實施例與第一到第四實施例的不同在於，輸出電路105包含複數個電流鏡電路。以下描述與第一到第四實施例的不同，但省略與第一到第四實施例中的任一個的部分類似的部分的描述。
圖9示出光電轉換裝置的像素100、比較器電路104和輸出電路105的配置。為了簡化描述，在圖9中僅示出一個像素100。功能與圖3和圖5~8中的一個的部分類似的部分由類似的附圖標記表示，並且，省略其進一步的詳細描述。
輸出電路105的控制單元包括包含P溝道型MOS電晶體M8和P溝道型MOS電晶體M9的第一電流鏡電路。電晶體M8的汲極與像素電晶體M3的汲極電連接。電晶體M8的閘極和電晶體M9的閘極被連接在一起。第一電流鏡電路向電晶體M9的用作第一鏡像輸出節點的汲極輸出像素電晶體M3的電流。
輸出電路105的控制單元包括包含P溝道型MOS電晶體M6和P溝道型MOS電晶體M7的第二電流鏡電路。 電晶體M6的汲極與差分電晶體M5的汲極電連接。電晶體M6的閘極和電晶體M7的閘極被連接在一起。第二電流鏡電路向電晶體M7的用作第二鏡像輸出節點的汲極輸出差分電晶體M5的電流。
輸出電路105的控制單元還包括包含N溝道型MOS電晶體M10和N溝道型MOS電晶體M11的第三電流鏡電路。電晶體M10的汲極與電晶體M7的汲極電連接。電晶體M10的閘極和電晶體M11的閘極被連接在一起。第三電流鏡電路向第一鏡像輸出節點(電晶體M9的汲極)輸出第二鏡像輸出節點(電晶體M7的汲極)。
連接電晶體M9的汲極和電晶體M11的汲極的節點用作輸出電路105的輸出節點310。箝位元開關元件SW1連接差分電晶體M5的閘極與輸出節點310。
當箝位元開關元件SW1接通時，輸出節點310處的電壓被回饋回到差分電晶體M5的閘極。即，像素電晶體M3和差分電晶體M5作為電壓跟隨器操作。如上所述，輸出電路105執行基於像素電晶體M3的閘極處的電壓的電壓被輸出到差分電晶體M5的閘極的第一操作。
當箝位元開關元件SW1關斷時，像素電晶體M3的電流和差分電晶體M5的電流分別通過電晶體M9和電晶體M11被輸出到輸出節點310。像素電晶體M3的電流和差分電晶體M5的電流在輸出節點310被比較，並且，代表比較結果的訊號被輸出到輸出節點310。像素電晶體M3的電流與差分電晶體M5的電流之間的關係由這兩個電晶 體的閘極處的電壓之間的關係確定。如上所述，輸出電路105執行比較像素電晶體M3的閘極處的電壓和差分電晶體M5的閘極處的電壓並且輸出基於比較結果的訊號的第二操作。
因此，與第一實施例同樣，本實施例允許提高從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
第六實施例
以下描述根據實施例6的光電轉換裝置。第六實施例與第一到第五實施例的不同在於，輸出電路105包含電流鏡電路和共用閘極電路。以下描述與第一到第五實施例的不同，但省略與第一到第五實施例中的任一個的部分類似的部分的描述。
圖10示出光電轉換裝置的像素100、比較器電路104和輸出電路105的配置。為了簡化描述，在圖10中僅示出一個像素100。功能與圖3和圖5~9中的一個的部分類似的部分由類似的附圖標記表示，並且，省略其進一步的詳細描述。
輸出電路105的控制單元包括包含P溝道型MOS電晶體M6和P溝道型MOS電晶體M7的電流鏡電路。電晶體M6的汲極與差分電晶體M5的汲極電連接。電晶體M6的閘極和電晶體M7的閘極被連接在一起。
電流鏡電路還包括P溝道型MOS電晶體MG1和P溝道型MOS電晶體MG2。電晶體MG1和電晶體MG2分別 與電晶體M6和電晶體M7級聯連接。偏壓電壓Vbs被供給到電晶體MG1的閘極和電晶體MG2的閘極。作為結果，電晶體MG1和電晶體MG2各自形成共用閘極電路。
當輸出電路105執行第一操作時，通過電晶體M6和M7形成的電流鏡電路將電晶體M7的電流鏡像到電晶體M6。當輸出電路105執行第二操作時，電流鏡電路將電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7。
在本實施例中，在第一操作中，電流鏡電路作為從電晶體M6向差分電晶體M5供給電流的電流源操作。在第二操作中，電流鏡電路作為將從差分電晶體M5輸入到電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7的電流檢測電路操作。
輸出電路105的控制單元包含電容器元件C2。電容器元件C2具有第一端子和第二端子。電容器元件C2的第一端子通過共用閘極電路(電晶體MG1)與電晶體M6的汲極電連接。電容器元件C2的第二端子與電晶體M6的閘極電連接。通過電容器元件C2，電晶體M6的汲極和閘極相互AC耦合，因此能夠將電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7。
輸出電路105的控制單元包括第一開關元件SW2。第一開關元件SW2通過共用閘極電路(電晶體MG2)電連接電晶體M7的閘極和汲極。通過接通第一開關元件SW2，電流鏡電路能夠將電晶體M7的電流鏡像到電晶體M6。通過關斷第一開關元件SW2，電流鏡電路能夠將電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7。即，第一開關元件 SW2在通過輸出電路105執行的第一操作和第二操作之間切換。
注意，電容器元件C2的電容比第一開關元件SW2處於關斷狀態的狀態中的第一開關元件SW2的兩個端部之間的耦合電容大。在MOS電晶體被用作第一開關元件SW2的情況下，第一開關元件SW2的兩個端部為該MOS電晶體的源極和汲極。上述的配置使得能夠提高電流鏡電路的操作的穩定性。
箝位元電路300包括箝位元開關元件SW1和箝位電容器元件C1。在本實施例中，箝位元開關元件SW1通過共用閘極電路(電晶體MG1)電連接差分電晶體M5的閘極和汲極。
可能希望箝位元開關元件SW1和第一開關元件SW2在相同的相位中操作。在本實施例中，箝位元開關元件SW1和第一開關元件SW2由共用驅動訊號ΦCLMP控制。
在本實施例中，輸出電路105包括與輸出節點310連接的參考電流源IS2。參考電流源IS2向電晶體M7輸出參考電流。輸出節點310與逆變器電路連接。
在本實施例中，光電轉換裝置由圖4所示的驅動訊號驅動。即，在本實施例中，以與第一實施例類似的方式執行驅動。
描述各種元件的值的例子。例如，形成電流鏡電路的電晶體M6和M7具有基本上相等的尺寸。尾電流源IS1的電流量I_IS1、參考電流源IS2的電流量I_IS2和電流 源IS3的電流量I_IS3基本上滿足關係I_IS1=2×(I_IS2-I_IS3)。
在上述的條件下，在第一操作中，大小幾乎等於尾電流源IS1的電流量I_IS1的一半的電流穿過像素電晶體M3和差分電晶體M5中的每一個，即，流過這兩個電晶體中的每一個的電流幾乎等於電流量(I_IS2-I_IS3)。在第二操作中，當差分電晶體M5的閘極處的電壓比像素電晶體M3的閘極處的電壓高時，尾電流源IS1的電流的大部分流過差分電晶體M5，並且，基本上沒有電流流過像素電晶體M3。因此，大小基本上與尾電流源IS1的大小相等的電流流過電晶體M7。由於IS1=2×IS2，因此，電晶體M7的汲極處的電壓即輸出節點310處的電壓變得幾乎等於電源電壓VDD。
當參考訊號斜坡向下時，差分電晶體M5的閘極處的電壓變得比像素電晶體M3的閘極處的電壓低。在這種狀態下，尾電流源IS1的電流的大部分流過像素電晶體M3，並且，差分電晶體M5的電流變得基本上等於零。因此，電晶體M7的電流也變得基本上等於零。作為結果，電晶體M7的汲極處的電壓即輸出節點310處的電壓變得幾乎等於地電壓。
如上所述，輸出電路105檢測差分電晶體M5的電流的變化。在該操作中，電晶體M6用作電流鏡電路的輸入。即使在差分電晶體M5的汲極電流中出現變化，在電晶體M6的汲極處的電壓上也不出現明顯的變化。換句話 說，電流鏡電路控制差分電晶體M5的汲極處的電壓的變化，以使其比輸出節點處的電壓的變化小。因此，能夠減小參考訊號VRMP的電壓的變化。作為結果，本實施例允許提高從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
在本實施例中，形成電流鏡電路的電晶體M6和電晶體M7各自與共用閘極電路級聯連接。這使得能夠比第一實施例更有效地減小差分電晶體M5的汲極處的電壓的變化。
第七實施例
以下描述根據實施例7的光電轉換裝置。第七實施例與第六實施例的不同在於，輸出電路105的控制單元的電容器元件C2被第二開關元件SW3替代。以下描述與第六實施例的不同，但省略與第六實施例中的部分類似的部分的描述。注意，在本實施例中，第二開關元件SW3以與根據第三實施例的第二開關元件SW3類似的方式起作用。
圖11示出光電轉換裝置的像素100、比較器電路104和輸出電路105的配置。為了簡化描述，在圖11中僅示出一個像素100。功能與圖7或圖10中的部分類似的部分由類似的附圖標記表示，並且，省略其進一步的詳細描述。
輸出電路105的控制單元包括包含P溝道型MOS電晶體M6和P溝道型MOS電晶體M7的電流鏡電路。電晶 體M6的汲極與差分電晶體M5的汲極電連接。電晶體M6的閘極和電晶體M7的閘極被連接在一起。
電流鏡電路還包括P溝道型MOS電晶體MG1和P溝道型MOS電晶體MG2。電晶體MG1和電晶體MG2分別與電晶體M6和電晶體M7級聯連接。偏壓電壓Vbs被供給到電晶體MG1的閘極和電晶體MG2的閘極。作為結果，電晶體MG1和電晶體MG2各自形成共用閘極電路。
輸出電路105的控制單元包含第一開關元件SW2和第二開關元件SW3。第一開關元件SW2通過共用閘極電路(電晶體MG2)電連接電晶體M7的閘極和汲極。第二開關元件SW3通過共用閘極電路(電晶體MG1)電連接電晶體M6的閘極和汲極。
在本實施例中，第一開關元件SW2和第二開關元件SW3以排外的方式操作。換句話說，當第一開關元件SW2處於導通狀態時，第二開關元件SW3關斷。另一方面，當第一開關元件SW2處於關斷狀態時，第二開關元件SW3接通。更具體而言，第一開關元件SW2由驅動訊號ΦCLMP控制。第二開關元件SW3由相位與驅動訊號ΦCLMP相反的驅動訊號ΦCLMPB控制。
通過接通第一開關元件SW2並關斷第二開關元件SW3，電流鏡電路能夠將電晶體M7的電流鏡像到電晶體M6。通過關斷第一開關元件SW2並接通第二開關元件SW3，電流鏡電路能夠將電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7。即，第一開關元件SW2和第二開關元件SW3在通過 輸出電路105執行的第一操作和第二操作之間切換。
因此，與第六實施例同樣，本實施例允許提高從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
第八實施例
以下描述根據實施例8的光電轉換裝置。第八實施例與第一到第七實施例的不同在於，輸出電路105包含電流鏡電路和負載電晶體。以下描述與第一到第七實施例的不同，但省略與第一到第七實施例中的任一個的部分類似的部分的描述。
圖12示出光電轉換裝置的像素100、比較器電路104和輸出電路105的配置。為了簡化描述，在圖12中僅示出一個像素100。功能與圖3和圖5~11中的一個的部分類似的部分由類似的附圖標記表示，並且，省略其進一步的詳細描述。
輸出電路105的控制單元包括包含N溝道型MOS電晶體M6和N溝道型MOS電晶體M7的電流鏡電路。電晶體M6的汲極通過共用閘極電路(電晶體MG1)與差分電晶體M5的汲極電連接。電晶體M6的閘極和電晶體M7的閘極被連接在一起。
當輸出電路105執行第一操作時，通過電晶體M6和M7形成的電流鏡電路將電晶體M7的電流鏡像到電晶體M6。當輸出電路105執行第二操作時，電流鏡電路將電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7。
輸出電路105的控制單元包含P溝道型負載電晶體ML1和ML2。負載電晶體ML1的汲極與差分電晶體M5的汲極電連接。負載電晶體ML1的閘極和負載電晶體ML2的閘極被連接在一起，並且，偏壓電壓Vbs1被供給到共同連接的閘極。負載電晶體ML1和ML2分別作為電流源操作。
在本實施例中，進行差分電晶體M5和電晶體M6的連接以互補地接收來自負載電晶體ML1的電流。換句話說，差分電晶體M5和電晶體M6被並聯設置在負載電晶體的汲極與地節點之間的電氣路徑中。在該配置中，差分電晶體M5的電流和電晶體M6的電流的和幾乎等於負載電晶體ML1的電流。
在本實施例中，在第一操作中，負載電晶體ML1作為向差分電晶體M5供給電流的電流源操作。在第二操作中，電流鏡電路作為將從負載電晶體ML1輸入到電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7的電流檢測電路操作。
輸出電路105的控制單元包含電容器元件C2。電容器元件C2具有第一端子和第二端子。電容器元件C2的第一端子與電晶體M6的汲極電連接。電容器元件C2的第二端子與電晶體M6的閘極電連接。通過電容器元件C2，電晶體M6的汲極和閘極相互AC耦合，因此能夠將電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7。
輸出電路105的控制單元包含第一開關元件SW2。第一開關元件SW2電連接電晶體M7的閘極和汲極。通過接 通第一開關元件SW2，電流鏡電路能夠將電晶體M7的電流鏡像到電晶體M6。通過關斷第一開關元件SW2，電流鏡電路能夠將電晶體M6的電流鏡像到電晶體M7。即，第一開關元件SW2在通過輸出電路105執行的第一操作和第二操作之間切換。
箝位元電路300包含箝位元開關元件SW1和箝位電容器元件C1。在本實施例中，箝位元開關元件SW1通過共用閘極電路(電晶體MG1)電連接差分電晶體M5的閘極和汲極。
在本實施例中，光電轉換裝置由圖4所示的驅動訊號驅動。即，在本實施例中，以與第一實施例類似的方式執行驅動。
描述各種元件的值的例子。例如，形成電流鏡電路的電晶體M6和M7具有基本上相等的尺寸。尾電流源IS1的電流量I_IS1、負載電晶體ML1的電流量I_ML1和負載電晶體ML2的電流量I_ML2基本上滿足關係I_IS1=I_ML1=2×I_ML2。
在上述的條件下，在第一操作中，大小幾乎等於尾電流源IS1的電流量I_IS1的一半的電流流過像素電晶體M3和差分電晶體M5中的每一個，即，基本上等於電流量I_ML2的電流流過它們中的每一個。在第二操作中，當差分電晶體M5的閘極處的電壓比像素電晶體M3的閘極處的電壓高時，尾電流源IS1的電流的大部分流過差分電晶體M5，並且，基本上沒有電流流過像素電晶體M3。 等於負載電晶體ML1的電流與尾電流源IS1的電流之間的差值的電流流過電晶體M6。但是，由於I_IS1=I_ML1，因此，電晶體M6的電流幾乎等於0。
因此，基本上沒有電流流過電晶體M7。作為結果，電晶體M7的汲極處的電壓即輸出節點310處的電壓變得幾乎等於電源電壓VDD。
當參考訊號斜坡向下時，差分電晶體M5的閘極處的電壓變得比像素電晶體M3的閘極處的電壓低。在這種狀態下，尾電流源IS1的電流的大部分流過像素電晶體M3，並且，差分電晶體M5的電流變得基本上等於零。關於電晶體M7，幾乎等於負載電晶體ML1的電流的電流流過其中。由於I_ML1=2×I_ML2，因此，輸出節點310處的電壓變得幾乎等於地電壓。
如上所述，輸出電路105檢測差分電晶體M5的電流的變化。即使在差分電晶體M5的汲極電流中出現變化，在電晶體M6的汲極處的電壓中也不出現明顯的變化。換句話說，輸出電路105的控制單元控制差分電晶體M5的汲極處的電壓的變化，以使得其比輸出節點處的電壓的變化小。因此，能夠減小參考訊號VRMP的電壓的變化。作為結果，本實施例允許提高從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
第九實施例
以下描述根據實施例9的光電轉換裝置。第九實施例 與第八實施例的不同在於，輸出電路105的控制單元的電容器元件C2由第二開關元件SW3替代。以下描述與第六實施例的不同，但是省略與第八實施例的部分類似的部分的描述。注意，在本實施例中，第二開關元件SW3以與根據第三實施例的第二開關元件SW3和根據第七實施例的第二開關元件SW3類似的方式起作用。
圖13示出光電轉換裝置的像素100、比較器電路104和輸出電路105的配置。為了簡化解釋，在圖13中僅示出一個像素100。功能與圖3或圖5~12類似的部分由類似的附圖標記表示，並且省略它們的進一步的描述。
如圖13所示，輸出電路105的控制單元包括第一開關元件SW2和第二開關元件SW3。第一開關元件SW2連接電晶體M7的閘極和汲極。第二開關元件SW3電連接電晶體M6的汲極和閘極。
因此，與第八實施例同樣，本發明允許提高從光電轉換裝置輸出的訊號的精度。
第十實施例
圖14是示出光電轉換系統的配置的示圖。例如，光電轉換系統800包括光學單元810、影像感測器1、影像訊號處理單元830、儲存/通訊單元840、定時控制單元850、系統控制單元860和重播/顯示單元870。影像拾取裝置820包括影像感測器1和影像訊號處理單元830。關於影像感測器1，使用以上在實施例中描述的光電轉換裝 置。
作為諸如透鏡等的光學系統的光學單元810將來自被照體的光聚焦於影像感測器1中的包含複數個像素的二維陣列的像素陣列102上，以形成被照體的影像。影像感測器1回應於來自定時控制單元850的訊號而輸出與聚焦於像素陣列102上的光對應的訊號。從影像感測器1輸出的訊號被輸入到用作影像訊號處理單元的影像訊號處理單元830，該影像訊號處理單元830通過使用程式等根據預定方法執行訊號處理。通過由影像訊號處理單元830執行的處理獲得的訊號作為影像資料被傳送到儲存/通訊單元840。儲存/通訊單元840將用於形成影像的訊號傳送到重播/顯示單元870，以由此使得重播/顯示單元870播放和顯示運動影像或靜止影像。儲存/通訊單元840還從影像訊號處理單元830接收訊號並且與系統控制單元860通訊。另外，儲存/通訊單元840還執行用於在未示出的儲存介質上儲存用於形成影像的訊號的操作。
系統控制單元860總體上控制影像拾取系統的操作並且控制光學單元810、定時控制單元850、儲存/通訊單元840和重播/顯示單元870的驅動。系統控制單元860包括例如未示出的儲存裝置，該儲存裝置用作儲存控制影像拾取系統的操作所需要的程式等的儲存介質。系統控制單元860還例如回應於由使用者執行的操作向影像拾取系統的內部供給用於切換驅動模式的訊號。具體例子包括改變讀出的列或重設的列、改變電子變焦中的場角、以及偏移電 子影像穩定化中的場角等。定時控制單元850在系統控制單元860的控制下控制驅動影像感測器1和影像訊號處理單元830的定時。
雖然已參照示例性實施例描述了本發明，但應理解，本發明不限於公開的示例性實施例。所附申請專利範圍的範圍應被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式以及等同的結構和功能。
100‧‧‧像素
104‧‧‧比較器電路
105‧‧‧輸出電路
300‧‧‧箝位元電路
310‧‧‧輸出節點
C1‧‧‧箝位電容器元件
IS1‧‧‧尾電流源
M1‧‧‧重設電晶體
M2‧‧‧傳送電晶體
M3‧‧‧像素電晶體
M4‧‧‧選擇電晶體
M5‧‧‧差分電晶體
FD‧‧‧節點
PD‧‧‧光電轉換元件
SW1‧‧‧箝位元開關元件
VRMP‧‧‧參考訊號
VDD‧‧‧電源電壓
ΦR、ΦT、ΦS、ΦCLMP‧‧‧驅動訊號

Claims (34)

  1. 一種光電轉換裝置，其特徵在於，包括：光電轉換元件；包含被配置為接收基於在該光電轉換元件中產生的電荷的訊號的第一電晶體和被配置為接收參考訊號的第二電晶體的差分對；被配置為鉗制該第二電晶體的閘極處的電壓的箝位元電路；和被配置為執行以下操作的輸出電路：將基於該第一電晶體的閘極處的電壓的電壓輸出到該第二電晶體的該閘極的第一操作；和接收來自該第二電晶體的電流並且將基於該第一電晶體的該閘極處的該電壓與該第二電晶體的該閘極處的該電壓之間的比較結果的訊號輸出到輸出節點的第二操作，其中，該輸出電路包含被配置為在該第二操作中控制該第二電晶體的汲極處的電壓的變化量以使其比該輸出節點處的電壓的變化量小的控制單元。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置，其中控制單元包括電流鏡電路，該電流鏡電路包含與該第二電晶體的該汲極電連接的第三電晶體和具有與該第三電晶體的閘極連接的閘極的第四電晶體，在該第一操作中，該電流鏡電路將該第四電晶體的電 流鏡像到該第三電晶體，以及在該第二操作中，該電流鏡電路將該第三電晶體的電流鏡像到該第四電晶體。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的光電轉換裝置，其中該控制單元包含連接該第四電晶體的該閘極和汲極的第一開關元件，響應於該第一開關元件的接通，該電流鏡電路將該第四電晶體的該電流鏡像到該第三電晶體，以及響應於該第一開關元件的關斷，該電流鏡電路將該第三電晶體的該電流鏡像到該第四電晶體。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述的光電轉換裝置，其中，該控制單元包含電容器元件，該電容器元件具有與該第三電晶體的汲極電連接的第一端子和與該第三電晶體的該閘極電連接的第二端子。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述的光電轉換裝置，其中，該電容器元件的該第一端子通過共用閘極電路與該第三電晶體的該汲極電連接。
  6. 根據申請專利範圍第4項所述的光電轉換裝置，其中，該電容器元件的電容比關斷狀態中的該第一開關元件的兩個端子之間的耦合電容器的電容大。
  7. 根據申請專利範圍第3項所述的光電轉換裝置，其中，該控制單元包含電連接該第三電晶體的汲極與該閘極的第二開關元件。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述的光電轉換裝置，其中，該第二開關元件通過共用閘極電路與該第三電晶體的該汲極電連接。
  9. 根據申請專利範圍第7項所述的光電轉換裝置，其中，該第一開關元件和該第二開關元件以互補的方式操作。
  10. 根據申請專利範圍第3項所述的光電轉換裝置，其中，該箝位元電路包含與該第二電晶體的該閘極連接的箝位元開關元件，以及該箝位元開關元件和該第一開關元件在同步相位中操作。
  11. 根據申請專利範圍第2項所述的光電轉換裝置，其中，在該第一操作中，該電流鏡電路作為向該第二電晶體供給由該第三電晶體提供的電流的電流源進行操作，以及在該第二操作中，該電流鏡電路作為將從該第二電晶體輸入到該第三電晶體的電流鏡像到該第四電晶體的電流檢測電路進行操作。
  12. 根據申請專利範圍第2項所述的光電轉換裝置，其中，該控制單元包含與該第二電晶體的該汲極電連接的負載電晶體，該第二電晶體和該第三電晶體被連接以互補地從該負 載電晶體接收電流，在該第一操作中，該負載電晶體作為向該第二電晶體供給電流的電流源進行操作，以及在該第二操作中，該電流鏡電路作為將從該負載電晶體輸入到該第三電晶體的電流鏡像到該第四電晶體的電流檢測電路進行操作。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述的光電轉換裝置，其中，該控制單元包含設置在該負載電晶體與該第三電晶體之間的電氣路徑中的共用閘極電路。
  14. 根據申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置，其中，該控制單元包含：與該第一電晶體的汲極電連接並且被配置為藉由鏡像來自該第一電晶體的電流而向第一鏡像輸出節點輸出電流的第一電流鏡電路；和與該第二電晶體的該汲極電連接並且被配置為藉由鏡像來自該第二電晶體的電流而向第二鏡像輸出節點輸出電流的第二電流鏡電路，以及該箝位元電路包含連接該第二電晶體的該閘極和該輸出電路的該輸出節點的箝位元開關元件。
  15. 根據申請專利範圍第14項所述的光電轉換裝置，其中，該控制單元包含被配置為鏡像來自該第一鏡像輸出節點和該第二鏡像輸出節點中的一個的電流並且向該第一鏡像輸出節點和該第二鏡像輸出節點中的另一個輸出 鏡像的電流的第三電流鏡電路。
  16. 根據申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置，其中，該箝位元電路包含：與該第二電晶體的該閘極連接的箝位元開關元件；和具有與該第二電晶體的該閘極連接的第一端子和被配置為接收該參考訊號的第二端子的箝位電容器元件。
  17. 根據申請專利範圍第16項所述的光電轉換裝置，其中，該箝位元開關元件連接該第二電晶體的該閘極與該汲極。
  18. 根據申請專利範圍第16項所述的光電轉換裝置，其中，該箝位元開關元件通過共用閘極電路電連接該第二電晶體的該閘極與該汲極。
  19. 根據申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置，其中，該控制單元控制回應於該第一電晶體的該閘極處的該電壓與該第二電晶體的該閘極處的該電壓之間的關係的逆轉而出現的該第二電晶體的該汲極處的該電壓的變化量，以使其比回應於該逆轉而出現的該輸出節點處的該電壓的變化量小。
  20. 根據申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置，包括與該輸出節點連接並且被配置為輸出參考電流的參考電流源。
  21. 根據申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置，包括與該輸出節點連接的逆變器電路。
  22. 根據申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置， 其中，該差分對包含與該第一電晶體和該第二電晶體電連接的尾電流源。
  23. 根據申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置，還包括複數個像素，每個像素包含該光電轉換元件和該第一電晶體，其中，包含於該複數個像素中的每一個中的該第一電晶體和該第二電晶體形成該差分對。
  24. 根據申請專利範圍第23項所述的光電轉換裝置，還包括複數個像素行，每個像素行包含該複數個像素和被設置以供該複數個像素共用的該複數個第二電晶體中的一個。
  25. 根據申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置，其中，該輸出節點是與該第一電晶體的源極和汲極以及該第二電晶體的源極和該汲極中的任一個不同的節點。
  26. 根據申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置，還包括與該第二電晶體的該汲極電連接的電流源。
  27. 根據申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置，其中，該輸出電路包含被配置為向該輸出節點輸出訊號的共用源放大器電路。
  28. 一種光電轉換裝置，其特徵在於，包括：光電轉換元件；包含被配置為接收基於在該光電轉換元件中產生的電荷的訊號的第一電晶體和被配置為接收參考訊號的第二電晶體的差分對； 被配置為鉗制該第二電晶體的閘極處的電壓的箝位元電路；包含與該第二電晶體電連接的第三電晶體和具有與該第三電晶體的閘極連接的閘極的第四電晶體的電流鏡電路；和連接該第四電晶體的該閘極和汲極的第一開關元件。
  29. 根據申請專利範圍第28項所述的光電轉換裝置，還包括電容器元件，該電容器元件具有與該第三電晶體的汲極電連接的第一端子和與該第三電晶體的該閘極電連接的第二端子。
  30. 根據申請專利範圍第28項所述的光電轉換裝置，還包括電連接該第三電晶體的汲極和該閘極的第二開關元件。
  31. 根據申請專利範圍第28項所述的光電轉換裝置，其中，該箝位元電路包含電連接該第二電晶體的該閘極和該汲極的箝位元開關元件。
  32. 根據申請專利範圍第28項所述的光電轉換裝置，其中，該箝位元電路包含箝位元開關元件和共用閘極電路，該箝位元開關元件和該共用閘極電路均設置在該第二電晶體的該汲極和該閘極之間的電氣路徑中。
  33. 一種光電轉換系統，其特徵在於，包括：根據申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置；和處理來自該光電轉換裝置的訊號的訊號處理裝置。
  34. 一種光電轉換系統，其特徵在於，包括： 根據申請專利範圍第28項所述的光電轉換裝置；和處理來自該光電轉換裝置的訊號的訊號處理裝置。
TW105108096A 2015-03-30 2016-03-16 光電轉換裝置及光電轉換系統 TWI592018B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015070196A JP6407083B2 (ja) 2015-03-30 2015-03-30 光電変換装置、および、光電変換システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201705755A TW201705755A (zh) 2017-02-01
TWI592018B true TWI592018B (zh) 2017-07-11

Family

ID=55589669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105108096A TWI592018B (zh) 2015-03-30 2016-03-16 光電轉換裝置及光電轉換系統

Country Status (8)

Country Link
US (3) US9813649B2 (zh)
EP (1) EP3076663B1 (zh)
JP (1) JP6407083B2 (zh)
KR (1) KR101950067B1 (zh)
CN (1) CN106027923B (zh)
BR (1) BR102016007030A2 (zh)
RU (1) RU2638914C2 (zh)
TW (1) TWI592018B (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112218015B (zh) * 2015-09-30 2024-02-23 株式会社尼康 摄像元件、摄像装置及电子设备
CN113225497A (zh) * 2016-03-24 2021-08-06 株式会社尼康 摄像元件和摄像装置
JP6523577B2 (ja) 2016-12-21 2019-06-05 オリンパス株式会社 撮像素子、撮像装置および内視鏡
CN109983704A (zh) * 2016-12-21 2019-07-05 奥林巴斯株式会社 逐次比较型a/d转换装置、摄像装置、内窥镜以及设定方法
CN106982337B (zh) * 2017-04-27 2019-07-23 京东方科技集团股份有限公司 一种cmos图像传感器及其像素电路、驱动方法
JP2019068267A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、移動体
US10447290B2 (en) * 2017-12-11 2019-10-15 Texas Instruments Incorporated Reduced noise dynamic comparator for a successive approximation register analog-to-digital converter
US11502647B2 (en) * 2018-05-11 2022-11-15 Sony Semiconductor Solutions Corporation Amplifier
US11463636B2 (en) 2018-06-27 2022-10-04 Facebook Technologies, Llc Pixel sensor having multiple photodiodes
US10931884B2 (en) 2018-08-20 2021-02-23 Facebook Technologies, Llc Pixel sensor having adaptive exposure time
US11956413B2 (en) 2018-08-27 2024-04-09 Meta Platforms Technologies, Llc Pixel sensor having multiple photodiodes and shared comparator
CN112997476A (zh) * 2018-10-24 2021-06-18 索尼半导体解决方案公司 A/d转换器和电子设备
JP7222736B2 (ja) * 2019-02-04 2023-02-15 キヤノン株式会社 撮像素子及びその制御方法、及び撮像装置
JP7365775B2 (ja) * 2019-02-21 2023-10-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子
CN110661989A (zh) * 2019-03-12 2020-01-07 神盾股份有限公司 用于缓冲感光信号的缓冲电路及其图像感测器
US11218660B1 (en) 2019-03-26 2022-01-04 Facebook Technologies, Llc Pixel sensor having shared readout structure
JP2021097337A (ja) * 2019-12-18 2021-06-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、および、撮像装置
US11910114B2 (en) 2020-07-17 2024-02-20 Meta Platforms Technologies, Llc Multi-mode image sensor
TW202231054A (zh) * 2021-01-14 2022-08-01 日商索尼半導體解決方案公司 攝像裝置及電子機器
CN114124004A (zh) * 2021-11-23 2022-03-01 上海天马微电子有限公司 一种信号处理电路及信号处理装置
WO2023174655A1 (en) * 2022-03-18 2023-09-21 Sony Semiconductor Solutions Corporation Image sensor array with ramp generator and comparing circuit
CN117199092B (zh) * 2023-08-21 2024-04-16 中山大学 一种宽摆幅像素结构、图像传感器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6518910B2 (en) 2000-02-14 2003-02-11 Canon Kabushiki Kaisha Signal processing apparatus having an analog/digital conversion function
EP1351490B1 (en) * 2002-04-02 2009-12-23 STMicroelectronics Limited Image sensor with improved readout circuit
JP4474982B2 (ja) 2004-04-19 2010-06-09 ソニー株式会社 固体撮像装置および固体撮像装置の信号処理方法
EP1635470A1 (en) * 2004-09-09 2006-03-15 STMicroelectronics Limited Method and apparatus for a CMOS image sensor comprising a distributed amplifier and a multiplexed analog to digital converter
GB2421376B (en) 2004-12-15 2007-01-10 Micron Technology Inc Ramp generators for imager analog-to-digital converters
JP4615472B2 (ja) * 2006-04-03 2011-01-19 ソニー株式会社 物理量分布検出装置および撮像装置
US8188785B2 (en) 2010-02-04 2012-05-29 Semiconductor Components Industries, Llc Mixed-mode circuits and methods of producing a reference current and a reference voltage
KR101850086B1 (ko) * 2011-07-08 2018-04-19 삼성전자주식회사 듀얼 모드 비교기 및 이를 포함하는 아날로그 투 디지털 컨버터
JP2013172270A (ja) * 2012-02-20 2013-09-02 Sony Corp 比較器、ａｄ変換器、固体撮像装置、カメラシステム、および電子機器
JP5870954B2 (ja) * 2013-03-29 2016-03-01 ソニー株式会社 コンパレータ、固体撮像素子、電子機器、および、駆動方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3076663A3 (en) 2016-12-28
TW201705755A (zh) 2017-02-01
BR102016007030A2 (pt) 2016-10-11
EP3076663A2 (en) 2016-10-05
EP3076663B1 (en) 2019-08-21
KR101950067B1 (ko) 2019-02-19
JP6407083B2 (ja) 2018-10-17
RU2016111612A (ru) 2017-10-02
CN106027923B (zh) 2019-07-12
US20160295142A1 (en) 2016-10-06
US10142573B2 (en) 2018-11-27
JP2016192594A (ja) 2016-11-10
US20190052824A1 (en) 2019-02-14
KR20160117270A (ko) 2016-10-10
CN106027923A (zh) 2016-10-12
RU2638914C2 (ru) 2017-12-18
US9813649B2 (en) 2017-11-07
US20180041726A1 (en) 2018-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI592018B (zh) 光電轉換裝置及光電轉換系統
CN107925734B (zh) 光电转换装置和光电转换系统
JP2016201649A (ja) 撮像装置、撮像システム、および撮像装置の駆動方法
US9549138B2 (en) Imaging device, imaging system, and driving method of imaging device using comparator in analog-to-digital converter
US20170155856A1 (en) Driving method for an image pickup apparatus, image pickup apparatus, and image pickup system
US20170180665A1 (en) Method for driving image capture device, image capture device, and image capture system
US20150172581A1 (en) Driving method for photoelectric conversion apparatus, photoelectric conversion apparatus, and image pickup system
US10811448B2 (en) Solid-state imaging device
US10165214B2 (en) Imaging device and imaging system
US10122954B2 (en) Photoelectric conversion apparatus, imaging system, and method for driving photoelectric conversion apparatus
US9080914B2 (en) Photoelectric conversion apparatus using fixed pattern noises of sensor and memory cells
US9800815B2 (en) Image pickup apparatus and image pickup system using image pickup apparatus
KR20070032956A (ko) 고체 촬상 장치 및 샘플링 회로
JPH11266398A (ja) 固体撮像素子及びその駆動方法、並びに撮像カメラ
JP2019176520A (ja) 光電変換装置、撮像システム、光電変換装置の駆動方法