固态成像设备和成像系统技术方案

技术编号:20876054 阅读:20 留言:0更新日期:2019-04-17 11:32
本发明专利技术涉及固态成像设备和成像系统。作为实施例的固态成像设备包括:多个像素,每个像素包括至少一个光电转换单元和放大晶体管,放大晶体管具有第一输入节点、第一主节点和第二主节点,第一输入节点电连接到光电转换单元;晶体管,具有第二输入节点、第三主节点和第四主节点,并且具有与放大晶体管相同的极性;至少一条信号线,所述多个像素中的每个像素的第一主节点电连接到信号线;以及电流源,其电连接到信号线,并且电源电压被施加于第三主节点,第四主节点和第二主节点彼此电连接,第一主节点和第二输入节点彼此电连接。

【技术实现步骤摘要】
固态成像设备和成像系统
本专利技术涉及固态成像设备和成像系统。
技术介绍
近年来作为固态成像设备的主流的CMOS图像传感器具有光电二极管、放大晶体管和恒流电路,光电二极管根据入射光累积信号电荷,放大晶体管根据信号电荷输出信号电压,恒流电路用作放大晶体管的负载。放大晶体管的栅极形成将光电二极管的信号电荷转换为信号电压的浮置扩散电容器。放大晶体管作为源极跟随器操作,并且以低阻抗输出浮置扩散电容器的信号电压。在这样的布置中,浮置扩散电容器的电容的减小使信号电压的振幅增大,并且可以提高像素的后一级的信号处理单元中的信噪比。日本专利申请公开No.2008-42814公开了将从放大晶体管输出的信号电压反馈给放大晶体管的漏极、从而有效地减小放大晶体管的栅极和漏极之间的电容。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例的固态成像设备包括:多个像素,每个像素包括至少一个光电转换单元和放大晶体管,放大晶体管具有第一输入节点、第一主节点和第二主节点,第一输入节点电连接到光电转换单元;晶体管,该晶体管具有第二输入节点、第三主节点和第四主节点,并且具有与放大晶体管相同的极性;信号线,所述多个像素中的每个像素的第一主节点电连接到该信号线;以及电流源,其电连接到信号线,并且电源电压被施加于第三主节点,第四主节点和第二主节点彼此电连接,第一主节点和第二输入节点彼此电连接。根据本专利技术的另一实施例的固态成像设备包括:多个像素,每个像素包括至少一个光电转换单元和放大晶体管,放大晶体管具有第一输入节点、第一主节点和第二主节点,第一输入节点电连接到光电转换单元;晶体管,该晶体管具有第二输入节点、第三主节点和第四主节点,并且具有与放大晶体管相同的极性;信号线,所述多个像素中的每个像素的第一主节点电连接到该信号线;电流源,其电连接到信号线;以及反馈电路,其通过从电流源供应的驱动电流进行操作。参照附图阅读示例性实施例的以下描述,本专利技术的进一步特征将变得清楚。附图说明图1是根据第一实施例的固态成像设备的框图。图2是根据第一实施例的像素的等效电路图。图3是根据第二实施例的像素的等效电路图。图4是根据第二实施例的像素的平面图。图5是根据第三实施例的像素的等效电路图。图6是根据第四实施例的像素的等效电路图。图7是根据第五实施例的像素的等效电路图。图8是根据第六实施例的成像系统的框图。图9A和9B是根据第七实施例的车载相机的成像系统的框图。具体实施方式日本专利申请公开No.2008-42814中公开的反馈电路不仅向放大晶体管供应电流,而且向恒流电路供应电路。因此,存在成像设备的消耗电流增大的问题。下面描述的技术涉及减小成像设备的消耗电流的技术。下面将描述本专利技术的实施例。根据第一实施例至第五实施例的固态成像设备均具有多个像素和晶体管,其中每个像素均具有光电转换单元和放大晶体管,晶体管具有与放大器晶体管相同的极性。放大晶体管具有第一输入节点、第一主节点和第二主节点,并且具有与放大晶体管相同的极性的晶体管具有第二输入节点、第三主节点和第四主节点。所述多个像素中的每个像素的放大晶体管的第一输入节点电连接到信号线,并且该信号线电连接到电流源。所述晶体管可以是针对每条信号线或每个像素提供的。电源电压被供应给第三主节点,第四主节点和第二主节点彼此电连接,并且放大晶体管的第一主节点和晶体管的第二输入节点彼此电连接。因此,晶体管把根据放大晶体管的第一主节点的电压的电压供应给放大晶体管的第二主节点,并且通过驱动电流进行操作,其中放大晶体管通过该驱动电流作为源极跟随器进行操作。放大晶体管的输入节点的电压和第二主节点的电压以恒定的电压差变化。放大晶体管的输入节点和第二主节点之间的电容可以基本上被消除或者显著减小,并且沟道长度调制效应可以被抑制。这可以增大输出增益,并且提高信噪比。此外,因为用于反馈的晶体管仅通过放大晶体管的驱动电流进行操作,所以可以在抑制消耗电流的增大的同时增大信噪比。现在将根据附图来详细描述本专利技术的优选实施例。本专利技术不限于下面描述的实施例。例如,以下任一个实施例的一部分的构造可以被添加到另一个实施例,或者被替换为另一个实施例的一部分的构造。第一实施例图1是根据本实施例的固态成像设备的框图。该固态成像设备是例如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器,并且具有像素区域1、垂直扫描电路2、列电路3、水平扫描电路4、输出电路5、控制电路6、列信号线11和电流源13。像素区域1具有按矩阵对齐的多个像素10,并且每个像素10具有光电转换单元,该光电转换单元基于入射光产生并累积信号电荷。注意,在本说明书中,如本文所使用的行方向指示图中的水平方向,如本文所使用的列方向指示图中的垂直方向。在像素10上,可以布置微透镜和滤色器。滤色器是例如红色、蓝色和绿色的原色滤色器,并且根据Bayer布置被提供给各个像素10。像素10中的一些作为光学黑像素(OB像素)被遮光。所述多个像素10包括输出用于焦点检测的像素信号的焦点检测像素,并且还具有输出用于产生图像的像素信号的多个成像像素。每条列信号线11设在像素10的每列上,并且每个电流源13电连接到列信号线11。虽然在本实施例中每个反馈电路15是针对每条列信号线11提供的,但是每个反馈电路15可以是针对每个像素组提供的,其中每个像素组包括多个像素10。反馈电路15经由电压供应线105将根据列信号线11上的信号电压的电压供应给每列上的多个像素10。垂直扫描电路2由移位电阻器(shiftresistor)、门电路、缓冲电路等形成,并且基于垂直同步信号、水平同步信号、时钟信号等选择性地将驱动脉冲输出到行。驱动脉冲可以顺序地或选择性地在每行上供应。列电路3具有用于各条列信号线11的信号处理电路30。信号处理电路30具有差分放大器电路和采样保持电路,并且放大从像素10输出的像素信号并暂时将该像素信号保持到列信号线11。信号处理电路30可以通过计算像素重置信号和像素光信号之间的差异来执行相关双采样。水平扫描电路4具有移位电阻器,并且顺序地读出在信号处理电路30中保持的像素信号。输出电路5可以具有差分放大器电路、缓冲电路和箝位电路,并且将从水平扫描电路4读出的像素信号输出到固态成像设备的外部。这样的构造允许经由光学系统照在像素区域1上的入射光输出二维图像电信号。注意,可以向输出电路5提供模数转换器电路以输出数字图像信号。可替代地,可以在列电路上提供模数转换器电路。控制电路6充当基于时钟或同步信号等来产生各种控制信号和驱动信号的定时生成器。图2是根据本实施例的像素10的等效电路图。像素10包括光电转换单元PD、传送晶体管M1、浮置扩散区FD、重置晶体管M2、放大晶体管M3和选择晶体管M4。在以下描述中,例示了其中像素10的每个晶体管是N沟道MOS晶体管的例子。光电转换单元PD由例如光电二极管形成,并且执行入射光的光电转换和电荷的累积。注意,光电转换单元PD可以不是光电二极管,而是其他光电材料。此外,当形成隐埋光电二极管(buriedphotodiode)时,可以降低暗电流噪声。向光电转换单元PD提供微透镜,并且通过该微透镜会聚的光进入光电转换单元FD。传送晶体管M1被提供给对应的光电转换单元PD,并且驱动脉冲PTX从垂直扫描电路2施加于其栅极。一旦驱动脉冲P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态成像设备,其特征在于,包括:多个像素,每个像素包括至少一个光电转换单元和放大晶体管,所述放大晶体管具有第一输入节点、第一主节点和第二主节点,所述第一输入节点电连接到所述光电转换单元;晶体管,该晶体管具有第二输入节点、第三主节点和第四主节点并且具有与所述放大晶体管相同的极性;至少一条信号线,所述多个像素中的每个像素的第一主节点电连接到所述至少一条信号线;以及电流源,该电流源电连接到所述信号线,其中,电源电压被施加于第三主节点,第四主节点和第二主节点彼此电连接,并且第一主节点和第二输入节点彼此电连接。

【技术特征摘要】
2017.10.05 JP 2017-1951541.一种固态成像设备,其特征在于,包括:多个像素,每个像素包括至少一个光电转换单元和放大晶体管,所述放大晶体管具有第一输入节点、第一主节点和第二主节点,所述第一输入节点电连接到所述光电转换单元;晶体管,该晶体管具有第二输入节点、第三主节点和第四主节点并且具有与所述放大晶体管相同的极性;至少一条信号线,所述多个像素中的每个像素的第一主节点电连接到所述至少一条信号线;以及电流源,该电流源电连接到所述信号线,其中,电源电压被施加于第三主节点,第四主节点和第二主节点彼此电连接,并且第一主节点和第二输入节点彼此电连接。2.根据权利要求1所述的固态成像设备,其中,所述多个像素中的每个像素具有所述晶体管。3.根据权利要求1所述的固态成像设备,还包括多个像素组,每个像素组包括所述多个像素,其中,多条信号线中的每条信号线被提供给所述多个像素组中的对应的一个像素组,并且所述晶体管被提供给所述多条信号线中的对应的一条信号线。4.根据权利要求1所述的固态成像设备,其中,在平面图中,将所述放大晶体管的第一主节点电连接到所述晶体管器的第二输入节点的第一布线与所述放大晶体管的第一输入节点的电极的至少一部分相交。5.根据权利要求4所述的固态成像设备,其中,所述多个像素中的每个像素包括:选择晶体管,该选择晶体管设在所述放大晶体管的第一主节点和所述信号线之间;浮置扩散区,该浮置扩散区电连接到所述光电转换单元;第二布线,该第二布线将所述浮置扩散区电连接到所述放大晶体管的第一输入节点;以及第三布线,该第三布线电连接到所述选择晶体管的输入节点;并且其中,在平面图中所述第一布线的至少一部分位于所述第二布线和所述第三布线之间。6.一种固态成像设备,其特征在于,包括:多个像素,每个像素包括至少一个光电转换单元和放大晶体管,所述放大晶体管具有第一输入节点、第一主节点和第二主节点,所述第一输入节点电连接到所述光电转换单元;晶体管,该晶体管具有第二输入节点、第三主节点和第四主节点并且具有与所述放大晶体管相同的极性;至少一条信号线,所述多个像素中的每个像素的第一主节点电连接到所述至少一条信号线;以及电流源,该电流源电连接到所述信号线;以及反馈电路,该反馈电路通过从所述电流源供应的驱动电流进行操作。7.根据权利要求6所述的固态成像设备,还包括多条信号线,其中,所述反馈电路是针对所述信号线中的每条信号线提供的。8.根据权利要求6所述的固态成像设备,其中,所述反馈电路是针对所述像素中的每个像素提供的。9.根据权利要求7所述的固态成像设备,其中,所述电流源将驱动电流供应给所述放大晶体管。10.根据权利要求8所述的固态成像设备,其中,所述电流源将驱动电流供应给所述放大晶体管。11.根据权利要求9所述的固态成像设备,其中,所述反馈电路包括所述晶体管,并且其中,所述晶体管的第二输入节点电连接到所述放大晶体管的第一主节点,所述晶体管的第四主节点电连接到所述放大晶体管的第二主节点,并且所述电源电压被施加于所述晶体管的第...

【专利技术属性】
技术研发人员:篠原真人
申请(专利权)人:佳能株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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