固态图像传感器和驱动方法
【专利摘要】提供了固态图像传感器及其驱动方法。该固态图像传感器包括：像素电路，包括多个像素并且对被摄体成像；外围电路，提供在像素电路的附近并且执行与成像相关的操作；以及连接单元，在初始化像素时将用于初始化像素而施加了预定电压的像素中的单元电连接到具有预定电压的外围电路。
【专利说明】固态图像传感器和驱动方法
【技术领域】
[0001]本技术涉及固态图像传感器和驱动方法，并且具体地说，本技术涉及能够抑制图像传感器的面积增大并且能够减小像素阻抗的固态图像传感器和驱动方法。
【背景技术】
[0002]例如，通过对来自被摄体的入射光执行光电转换进行成像的图像传感器导致在用于初始化像素的驱动时，例如在复位构成图像传感器的像素时的电源下降(电压降)。已知的是图像传感器的像素数越多，这种电源的下降就越大。
[0003]因此，为了缓解这种电源下降，有一种典型措施:通过使得用于对像素供电的电源布线和/或者像素本身的电源布线增厚来降低阻抗。
[0004]此外，还有一种图像传感器，在这种图像传感器中，沿着信号处理部分与公共信号线交叉地提高作为像素的外围电路的电源布线的两条电源线，并且这些电源线与交叉点相连，这改善了信号读出速度(例如，请参见第2008-054246号日本未决专利)。
[0005]此外，还提出了一种图像传感器，在这种图像传感器中，提高了能够供给多个预定电位的电源部分，并且从这些电源部分供给的电位可以选择性地切换以分布电路负荷(例如，请参见第2007-067682号日本未决专利)。
【发明内容】
[0006]然而，在上述技术中，为了降低像素的阻抗而使电源布线增厚增大了图像传感器的布线面积，即，图像传感器的面积，从而导致成本升高。
[0007]此外，提高两条电源线并且这两条电源线均连接到交叉线的布线方式还意味着为了降低电源的阻抗要使围绕目标电路的布线增厚，这样导致布线面积增大。此外，提高了用于选择性地切换供电电位的多个电源部分的图像传感器使得图像传感器的面积增大了对应于这些电源部分的面积。
[0008]希望提供一种能够抑制其面积增大并且能够降低像素的阻抗的图像传感器。
[0009]根据本技术实施例，提供了固态图像传感器，包括:像素电路，该像素电路包括多个像素并且用于对被摄体成像；外围电路，该外围电路提高在像素电路的附近并且执行与成像相关的操作；以及连接单元，该连接单元用于在初始化像素时将为了初始化像素施加了预定电压的像素中的单元电连接到具有预定电压的外围电路。
[0010]在外围电路在执行与成像相关的操作时，连接单元可以使单元与外围电路电分离，该与成像相关的操作不同于初始化像素。
[0011]该预定电压可以是正电压。
[0012]该外围电路可以连接到以预定电压供电的电源。并且，通过在初始化像素时将单元连接到外围电路，连接单元可以将单元临时连接到电源。
[0013]该固态图像传感器还可以包括电源控制器，该电源控制器用于在初始化像素时将预定电压的功率送到外围电路，而当外围电路执行与成像相关的操作时将不同于预定电压的电压的功率送到外围电路，该与成像相关的操作不同于初始化像素。
[0014]该预定电压可以是负电压或者零。
[0015]根据本技术实施例，提供了一种用于固态图像传感器的驱动方法，该固态图像传感器包括:像素电路，该像素电路具有多个像素并且对被摄体成像；外围电路，该外围电路提高在像素电路的附近并且执行与成像相关的操作；以及连接单元，该连接单元用于将像素中的单元电连接到外围电路，该方法包括:在初始化像素时，由连接单元将为了初始化像素施加了预定电压的像素中的单元电连接到具有预定电压的外围电路。
[0016]根据本技术的一个实施例，提供了一种固态图像传感器，该固态图像传感器包括:像素电路，该像素电路具有多个像素并且对被摄体成像；外围电路，该外围电路提高在像素电路的附近并且执行与成像相关的操作；以及连接单元，该连接单元用于将像素中的单元电连接到外围电路，在初始化像素时，该连接单元将为了初始化像素施加了预定电压的像素中的单元电连接到具有预定电压的外围电路。
[0017]根据本技术的一个实施例，能够抑制图像传感器的面积的增大并且能够降低像素的阻抗。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是用于解释电源下降的示意图；
[0019]图2是示出固态图像传感器的典型配置的示意图；
[0020]图3是用于解释减小电源下降的示意图；
[0021]图4是示出固态图像传感器的典型配置的示意图；
[0022]图5是用于解释减小电源下降的示意图；以及
[0023]图6是示出图像捕获设备的典型配置的示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面将参考附图详细描述本公开的优选实施例。请注意，在该说明和附图中，利用相同的附图标记表示功能和结构基本相同的结构单元，并且省略重复解释这些结构单元。
[0025]<第一实施例>
[0026][本技术的概况]
[0027]首先，描述本技术的概况。
[0028]图像传感器(固态图像传感器)中的大量像素和/或者以其中所有像素的曝光时段都互相相同的快门方法的驱动增大了同时复位的像素的数量，这样使得像素的复位导致的像素电源的下降增大。
[0029]例如，如图1中的曲线Cll所示，在同时复位少量像素的情况下，尽管因为像素的复位导致发生像素电源下降(像素电源的瞬间减小)，但是电压降很小。此外，在图1中，水平方向对应于时间，而垂直方向对应于像素电源的电压。此外，在该图中的水平方向上的箭头RTll的位置表示像素复位时的时间点。
[0030]曲线Cll所示的像素电源的电压在复位像素时稍许降低，并且此后，立即恢复。在此，像素电源的电压是对复位晶体管施加的电压，例如，以将每个像素的浮动扩散区的电位设定为复位电压的电平，即，连接到复位晶体管的电源的电压。[0031]相反，在大量像素同时复位的情况下，如曲线C12所示，在复位像素时，像素电源的电压显著降低，并且到电压恢复需要时间。
[0032]如上所述，当使像素中的布线和/或者到像素的布线增厚来降低像素(像素电源)的阻抗时，可以缓解在为了初始化像素的驱动时例如在复位像素时像素电源的这种下降。然而，这样增大了图像传感器中的布线面积(传感器面积)，并因此增大了成本。
[0033]因此，在本技术中，连接单元连接外围电路，该外围电路提供于像素附近并且在像素的初始化时，例如，在逐像素复位时不工作，而在初始化像素时导通以对像素临时供电。即，在初始化像素时，还从外围电路对由像素电源对其施加了电源电压的复位晶体管的端子(漏极)施加相同的电压。
[0034]在此，外围电路的例子包括:负载MOS电路，其在选择像素时是负载电流源；ADC(模数转换器)，该ADC以列并联方式布置并且将从像素读出的电信号从模拟信号转换为数字信号；以及驱动器，该驱动器控制像素的驱动。即，外围电路可以是靠近像素提供的任何电路并且执行关于成像的操作。
[0035]通常，图像传感器基本上没有面对像素的、在像素被初始化(复位)的时段动态工作的外围电路。即，不执行例如将对像素等施加的脉冲信号(电压信号)导通或者断开的操作。因此，在像素的初始化时段期间，外围电路与像素的连接不在其上施加有害影响，诸如噪声从外围电路传播到像素。
[0036]此外，在本技术中，在像素的初始化操作的结束时，连接单元断开，并且像素中的复位晶体管和外围电路互相电分离，以防止外围电路产生的噪声传播到像素。
[0037]因此，在本技术中，除了过去的图像传感器的布线，仅提供用于将外围电路连接到像素的连接单元可以降低像素的阻抗，而不增加像素内的布线和/或者从像素的附近到像素的布线。并且，因此，抑制图像传感器的面积增大可以降低制造图像传感器的成本。
[0038][固态图像传感器的典型配置]
[0039]接着，将描述应用了本技术的固态图像传感器的特定实施例。
[0040]图2是示出应用了本技术的固态图像传感器的一个实施例的典型配置的示意图。
[0041]固态图像传感器11例如由CMOS (互补金属氧化物半导体)图像传感器等配置。
[0042]固态图像传感器11包括:像素电路21、驱动器22、连接单元23、列信号处理部分24以及连接单元25。
[0043]像素电路21包括以图中的水平方向和垂直方向排列的多个像素，每个像素都对来自被摄体的光执行光电转换以产生电信号。像素电路21输出从每个像素获得的电信号。
[0044]构成像素电路21的每个像素例如都包括:光电变换器，诸如从被摄体接收光的光电二极管；浮动扩散区，该浮动扩散区累积光电变换器获得的光电荷；转移晶体管，该转移晶体管将电荷从光电变换器转移到浮动扩散区；等等。
[0045]此外，每个像素还包括:放大晶体管，该放大晶体管将浮动扩散区内的电位变化转换为电信号；选择晶体管，该选择晶体管将放大晶体管读出的电信号输出到与在垂直方向排列的像素相连的垂直信号线；等等。
[0046]另外，每个像素还包括复位晶体管，在初始化像素时，例如在复位像素时，通过将累积电荷从浮动扩散区向外部放电或者通过将电荷从外部注入浮动扩散区，而将浮动扩散区的电位设置到复位电压的电平。像素电源连接到复位晶体管的漏极，以使浮动扩散区放电或者将电荷注入浮动扩散区。
[0047]如上所述，像素电路21中的每个像素都包括:光电变换器、浮动扩散区、转移晶体管、放大晶体管、选择晶体管以及复位晶体管，然而，像素可以具有任何其他配置。即，像素仅必须至少具有:用于执行光电转换的配置、用于读出光电转换获得的电荷作为电信号的配置以及用于初始化像素的配置。
[0048]驱动器22通过该图中未示出的信号线连接到构成像素电路21的每个像素的单元，并且利用该图中未示出的电源的功率对每个像素的驱动进行控制。
[0049]例如，驱动器22对构成像素的转移晶体管、选择晶体管以及复位晶体管的各个栅极施加电压，并因此对将电荷转移到浮动扩散区、对选择从其读出像素信号的像素、以及对初始化像素(浮动扩散区)进行控制。
[0050]此外，驱动器22通过多个连接单元23连接到像素电路21的各个像素。每个连接单元23都由开关构成，该开关将像素电路21的像素连接到该图中未示出的连接到驱动器22的电源，并且通过根据施加电压来导通/断开而对像素施加电源电压。例如，像素电路21侧的连接单元23的端子连接到构成像素电源连接到的像素的复位晶体管的端子，具体地说，连接到复位晶体管的漏极。此外，像素电路21侧上的连接单元23的端子还连接到放大晶体管的漏极。
[0051]列信号处理部分24连接到对于像素电路21提供的垂直信号线，并且利用该图中未示出的电源的功率，将偏置电流送到每条垂直信号线。即，列信号处理部分24包括负载MOS电路，作为每个像素的负载电流源。
[0052]此外，列信号处理部分24根据从像素电路21中的垂直信号线读出的电信号执行相关二重采样、自动增益控制处理、A/D转换处理等等，以产生每个像素的像素信号。由这样获得的各个像素的像素信号构成的信号将作为对被摄体成像获得的图像的图像信号。
[0053]此外，列信号处理部分24通过多个连接单元25连接到像素电路21的各个像素。每个连接单元25由开关构成，该开关将像素电路21的像素连接到该图中未示出的连接到列信号处理部分24的电源，并且通过根据施加的电压来导通/断开而对像素施加电源电压。
[0054]例如，像素电路21侧上的连接单元25的端子连接到构成像素电源连接到的像素的复位晶体管的端子，即，连接到复位晶体管的漏极。此外，像素电路21侧上的连接单元25的端子还连接到放大晶体管的漏极。
[0055][固态图像传感器的操作的解释]
[0056]接着将描述固态图像传感器11的操作。
[0057]在开始由固态图像传感器11成像时，首先，对于像素电路21中的几个像素，驱动器22将选择脉冲(电压)送到构成像素的选择晶体管的栅极，并且该像素被设置为正被选择的状态，即，设置为电信号将从像素输出到垂直信号线的状态。
[0058]在该阶段，像素电路21的垂直信号线被设置为从列信号处理部分24供给的偏置电流的状态。此外，在这种状态下，连接单元23和连接单元25的开关断开，并因此，驱动器
22和列信号处理部分24不电连接到像素电路21的像素中的复位晶体管的漏极。
[0059]随后，以复位脉冲执行所选像素的初始化(复位)。即，驱动器22对构成像素电路21的所选像素的复位晶体管的栅极施加复位脉冲(电压)，并接通栅极。[0060]然后，浮动扩散区通过复位晶体管电连接到像素电源，并且浮动扩散区(B卩，像素)经历初始化。此外，在初始化像素时，像素电路21中的所选像素中的转移晶体管断开，并且不允许电荷从光电变换器转移到浮动扩散区。
[0061]此外，当复位晶体管的栅极接通时，电压施加到连接单元23和连接单元25，以将开关导通。因此，位于像素电源连接到的复位晶体管一侧上的端子(漏极)通过连接单元23和连接单元25电连接到驱动器22和列信号处理部分24。即，因为像素电源而施加了预定电压的复位晶体管的端子电连接到被施加了相同电压的外围电路(诸如驱动器22和列信号处理部分24)。
[0062]换句话说，像素电源侧上的复位晶体管的端子电连接到被连接到驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源。在此，连接到复位晶体管的像素电源和连接到驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源是相同正电压的电源。
[0063]如上所述，像素通过连接单元23和/或者连接单元25临时连接到电源，因此，可以降低像素(像素电源)的阻抗，因此可以降低因为初始化像素导致的电源下降。
[0064]此外，在像素的初始化(复位)时段期间，例如，复位脉冲(电压)从驱动器22送到像素中的复位晶体管的栅极，并且/或者列信号处理部分24将偏置电流送到垂直信号线。然而，在像素的复位时段期间，驱动器22和/或者列信号处理部分24对像素中的单元供给的电压(脉冲)是固定的，并且不执行诸如接通/断开栅极的动态操作。因此，在像素的复位时段期间，可以认为，诸如驱动器22和列信号处理部分24之类的外围电路不工作。
[0065]在复位像素时，驱动器22断开构成所选像素的复位晶体管的栅极，从而不初始化浮动扩散区。
[0066]在该阶段，连接单元23和连接单元25的开关断开，并因此，像素电源侧上的复位晶体管的端子与驱动器22和列信号处理部分24电分离。即，像素电源侧上的复位晶体管的端子与连接到驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源电分离。
[0067]如上所述，在像素的初始化之后，因为在固态图像传感器11中的像素的初始化之后执行像素信号的读出操作，所以像素电源侧上的复位晶体管的端子与驱动器22和/或者列信号处理部分24分离。
[0068]在读出操作中，像素电路21、位于其附近的驱动器22和列信号处理部分24等动态操作。因此，如果连接单元23和连接单元25的开关保持导通，则噪声通过驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源传播到像素。
[0069]因此，在固态图像传感器11中，在该像素的附近不操作的像素的初始化时段期间，连接单元23和连接单元25的开关导通，以允许驱动器22和/或者列信号处理部分24降低像素的阻抗。然后，当像素的附近操作时，连接单元23和连接单元25的开关断开，以抑制噪声传播到像素。
[0070]因此，像素电路21和/或者其附近的电源布线的宽度可以保留得窄，并因此，可以抑制布线面积的增大，即，固态图像传感器11的面积增大，并且可以减小像素(像素电源)的阻抗。此外，抑制布线面积的增大可以降低制造图像传感器(固态图像传感器11)的成本。
[0071]在初始化像素之后，从像素读出像素信号。此外，在像素的初始化的结束时，选择晶体管的栅极接通，而转移晶体管和复位晶体管的栅极断开。此外，连接单元23和连接单元25的开关断开。[0072]在这种状态下，列信号处理部分24读出垂直信号线上的电压，作为复位电平。
[0073]然后，驱动器22对构成像素电路21中的所选像素的转移晶体管的栅极施加转移脉冲(电压)，允许当前时间之前的时段内累积在光电变换器中的电荷转移到浮动扩散区。此后，转移晶体管的栅极断开，这允许转移脉冲不施加到转移晶体管的栅极。
[0074]由于将电荷转移到浮动扩散区允许浮动扩散区的电位发生变化，所以列信号处理部分24读出垂直信号线的电压，作为信号电平。此外，驱动器22将所选像素的选择晶体管的栅极断开，从而将该像素与垂直信号线分离。
[0075]此外，列信号处理部分24输出读出的复位电平与信号电平之差，作为像素信号的值。在该阶段，根据需要执行A/D转换处理和/或者自动增益控制处理。此后，在切换所选像素时，固态图像传感器11重复上述处理要求的次数，然后，结束成像处理。
[0076]如上所述，固态图像传感器11执行成像，并且输出由各个像素的像素信号构成的图像信号。
[0077]在固态图像传感器11中，为了降低阻抗而在初始化像素时将驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源连接到所选像素使得可以减小例如初始化像素时导致的电源的下降，如图3所示。
[0078]此外，在图3中，水平方向对应于时间，而垂直方向对应于电压。此外，在该图中水平方向上的箭头RT21的位置表示像素被初始化(复位)时的时间点。
[0079]在图3中，曲线C21表示在在初始化像素时驱动器22和/或者列信号处理部分24不连接到所选像素的情况下，根据时间的像素电源的电压(即，电源侧上的复位晶体管的端子的电压)。相对地，C22表示在在初始化像素时驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源连接到所选像素的情况下，根据时间的像素电源的电压。
[0080]此外，曲线C23表示根据时间的、布置在像素电路21的附近的外围电路(例如驱动器22和列信号处理部分24)的电压，而折线C24表示送到连接单元23和连接单元25的电压信号(脉冲)。
[0081 ] 在此，折线C24表示的电压信号的电压在具有向上凸出的曲线的时段期间，是构成连接单元23和连接单元25的开关导通的电压，而在其他时段期间，是开关断开的电压。在该例子中，构成连接单元23和连接单元25的开关紧接在初始化像素之前导通。
[0082]在图3的示例中，当在初始化像素时，驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源未连接到所选像素时，如曲线C21所示，在初始化像素时，像素电源的电压显著降低，并且到电压恢复需要时间。
[0083]相反，当在初始化像素时，折线C24表示的电压信号被送到连接单元23和连接单元25并且驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源连接到所选像素时，像素电源的电压发生变化，如曲线C22所示。
[0084]即，尽管在初始化像素时，曲线C22表示的像素电源的电压稍许降低，但是与曲线C21表示的降低量相比，降低量显著减小，并且电源的下降瞬间恢复。
[0085]此外，在这种情况下，由于驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源连接到像素，所以诸如驱动器22和列信号处理部分24的外围电路的电压也在初始化像素时稍许降低，并且此后，立即恢复，如曲线C23所示。
[0086]从曲线C22和曲线C23可以看出，在固态图像传感器11中，尽管在初始化像素时发生电源的稍许下降，但是电源的下降瞬间恢复，这允许固态图像传感器11迅速操作。
[0087]此外，曲线C23表示的外围电路的电压根据外围电路的操作，例如，在初始化像素后，即，在箭头Dll表示的时点之后，为了从像素等读出信号而将电压送到像素内的单元的操作，而以微小的幅度上下变化。由于构成连接单元23和连接单元25的开关在箭头Dll表示的时点之后断开，所以噪声不从外围电路传播到像素。
[0088]如上所述，在像素的初始化时段内，驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源连续连接到所选像素，而电源仅在初始化时段中的至少部分时段期间必须连接到像素。具体地说，只要在接通复位晶体管的栅极时，即，在开始复位像素时，驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源连接到所选像素，则结束该连接的时间点可以在结束初始化之前或者之后。
[0089]此外，驱动器22的电源连接到像素的时段可以与列信号处理部分24的电源连接到该像素的时段相同，也可以不同。
[0090]<第二实施例>
[0091][固态图像传感器的典型配置]
[0092]顺便提及，还存在供给外围电路的电源电压与像素电源的电压不同的情况。在这种情况下，在像素和外围电路未发生故障的状况下，通过外围电路对像素施加的电压可以与像素电源的电压匹配，以将外围电路连接到像素。
[0093]在这种情况下，例如，如图4所示配置固态图像传感器。此外，在图4中，利用相同的附图标记表示与图2中的部分对应的部分，并且适当省略描述它们。
[0094]图4所示的固态图像传感器51包括:像素电路21、驱动器22、连接单元23、列信号处理部分24、连接单元25、电源控制电路61、连接单元62、连接单元63、连接单元64以及连接单元65。即，固态图像传感器51包括图2中的固态图像传感器11附加提供有电源控制电路61和连接单元62至连接单元65的配置。
[0095]在该示例中，送到构成像素电路21的各个像素的复位晶体管的漏极的像素电源的电压VDDpix在幅值上与用于由驱动器22和/或者列信号处理部分24驱动像素电路21的电源的电压VDDpwi不同。
[0096]由于电压VDDpix与VDDpwi不同，所以例如电压VDDpix的值限定在像素和外围电路不发生故障，或者指定像素和/或者外围电路从而不发生故障的范围内。
[0097]电源控制电路61是控制从该图中未示出的电源到驱动器22和/或者列信号处理部分24的供电的电路，并且根据需要以不同的电压向驱动器22和/或者列信号处理部分24供电。
[0098]电源控制电路61和驱动器22通过由开关等构成的连接单元62和连接单元63互相连接。
[0099]连接单元62和连接单元63由开关等构成，并且通过根据施加的电压将开关导通/断开来将功率送到驱动器22。
[0100]例如，在初始化像素时，连接单元62的开关导通，而连接单元63的开关断开。因此，在初始化像素时，功率以与像素电源相同的电压从电源控制电路61送到驱动器22。
[0101]此外，在初始化像素之外的时段，连接单元62的开关断开，而连接单元63的开关导通，这允许功率以与电压VDDpwi相同的电压从电源控制电路61送到驱动器22。[0102]与驱动器22类似，电源控制电路61和列信号处理部分24通过由开关等构成的连接单元64和连接单元65互相连接。连接单元64和连接单元65由开关等构成,并且通过根据施加电压将开关导通/断开来将功率送到列信号处理部分24。
[0103]例如，在初始化像素时，连接单元64的开关导通，而连接单元65的开关断开。因此，在初始化像素时，功率以与像素电源的电压VDDpix相同的电压从电源控制电路61送到列信号处理部分24。
[0104]此外，在初始化像素之外的时段期间，连接单元64的开关断开，而连接单元65的开关导通，这允许功率以与电压VDDpwi相同的电压从电源控制电路61送到列信号处理部分24。
[0105]例如，在固态图像传感器51中，控制连接单元62和连接单元64，以在连接单元23和连接单元25导通时导通，而在连接单元23和连接单元25断开时断开。相对地，控制连接单元63和连接单元65，以在连接单元23和连接单元25导通时断开，而在连接单元23和连接单元25断开时导通。
[0106][固态图像传感器的操作的解释]
[0107]如上所述的固态图像传感器51基本上与图2所示的固态图像传感器11相同的方式工作。然而，在初始化像素时和初始化像素之外的时段内分别从电源控制电路61送到驱动器22和列信号处理部分24的功率的电压被切换。
[0108]即，在初始化像素之前，连接单元62和连接单元64的开关断开，而连接单元63和连接单元65的开关导通。
[0109]因此，电压VDDpwi的功率从电源控制电路61送到驱动器22和列信号处理部分24，并且驱动器22和列信号处理部分24根据这样供给的功率驱动像素电路21。例如，关于构成像素电路21的几个像素，驱动器22将电压VDDpwi的选择脉冲施加到构成像素的选择晶体管的栅极。
[0110]此外，在这种状态下，连接单元23和连接单元25的开关断开。
[0111]然后，在初始化像素时，更具体地说，紧接在执行像素的初始化之前，连接单元62和连接单元64的开关导通，而连接单元63和连接单元65的开关断开。因此，电压VDDpix的功率从电源控制电路61送到驱动器22和列信号处理部分24。
[0112]与此同时，连接单元23和连接单元25的开关导通。因此，位于像素电源所连接的一侧上的复位晶体管的端子通过连接单元23和连接单元25电连接到驱动器22和列信号处理部分24。S卩，电压VDDpix从连接到驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源控制电路61施加到在像素电源侧上的复位晶体管的端子。
[0113]此外，在初始化像素时，驱动器22将复位脉冲(电压)施加到构成像素电路21的所选像素的复位晶体管的栅极，并且接通该栅极，以初始化像素。在该阶段，对复位晶体管的栅极施加的电压是VDDpix。
[0114]如上所述，像素通过连接单元23和/或者连接单元25临时连接到电源，因此，可以降低像素的阻抗，并因此可以减小由于初始化像素导致的电源下降。
[0115]通过由驱动器22断开构成所选像素的复位晶体管的栅极，结束像素的初始化。
[0116]在该阶段，连接单元23和连接单元25的开关断开，而位于像素电源侧上的复位晶体管的端子与驱动器22和列信号处理部分24电分离。与此同时，连接单元62和连接单元64的开关断开，而连接单元63和连接单元65的开关导通。因此，在电压VDDpwi的功率从电源控制电路61送到驱动器22和列信号处理部分24。
[0117]在结束初始化像素并且像素电路21的所选像素与驱动器22和列信号处理部分24的电源分离后，执行从所选像素读出像素信号的操作。
[0118]在该阶段，驱动器22和/或者列信号处理部分24利用从电源控制电路61供给的电压VDDpeii的功率驱动像素电路21。例如，驱动器22将电压VDDpeii的转移脉冲送到构成像素的转移晶体管的栅极，以执行读出像素信号的操作。
[0119]如上所述，固态图像传感器51切换在像素的初始化时段和像素的初始化时段之外的时段分别从电源控制电路61送到驱动器22和列信号处理部分24的功率的电压。在像素的初始化时段中，与初始施加的电压VDDpwi不同的电压VDDpix施加到驱动器22和构成像素电路21的像素的诸如复位晶体管之类的单元。因此，前提是在电压VDDpix，诸如驱动器22和/或者列信号处理部分24之类的外围电路和像素电路21不发生故障或者不损坏。
[0120]根据上述操作，在固态图像传感器51中，在初始化像素时，驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源电连接到所选像素，这使得可以降低像素的阻抗。因此，例如，如图5所示，可以减小由于初始化像素导致的电源下降。
[0121]此外,在图5中,水平方向对应于时间,而垂直方向对应于电压。此外,在该图中的水平方向上的箭头RT31的位置表示像素初始化时的时间点。
[0122]在图5中，曲线C31表示在在初始化像素时驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源连接到所选像素的情况下根据时间的像素电源的电压。此外，曲线C32表示根据时间的设置在像素电路21附近的例如驱动器22或者列信号处理部分24之类的外围电路的电压。
[0123]此外，折线C33表示送到连接单元23、连接单元25、连接单元62和连接单元64的电压信号(脉冲)。在此，折线C33表示的电压信号的电压在具有向上凸出的曲线的时段期间，是构成连接单元23、连接单元25、连接单元62和连接单元64的开关导通的电压，而在其他时段，是开关断开的电压。
[0124]在图5所示的示例中，折线C33表示的电压信号送到连接单元23、连接单元25、连接单元62和连接单元64，并且在初始化像素时，驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源连接到所选像素。在这些状况下，像素电源的电压如曲线C31所示地变化。
[0125]即，尽管在初始化像素时曲线C31表示的像素电源的电压稍许降低，但是降低量微小并且电源下降瞬间恢复。
[0126]此外，在这种情况下，由于驱动器22和/或者列信号处理部分24的电源连接到像素，所以此后，当在复位像素时诸如驱动器22和列信号处理部分24的外围电路的电压也稍许降低时，其如曲线C32所示地立即恢复。
[0127]从曲线C31和曲线32可以看出，在固态图像传感器51中，尽管复位像素时电源稍许降低，但是电源的下降瞬间恢复，这允许固态图像传感器51迅速操作。
[0128]此外，曲线C32表示的外围电路的电压在像素的初始化时段，更具体地说，在连接单元62和连接单元64的开关导通的时段基本上是VDDpix,而在其他时段，是VDDpeH。
[0129]此外，对于，曲线C32表示的外围电路的电压根据为了在初始化了像素后，即，在箭头D21表示的时间点之后，从像素等读出信号的操作的外围电路的操作而以微小幅度上下变化。然而，由于构成连接单元23和连接单元25的开关在箭头D21表示的时间点之后断开，所以噪声不从外围电路传播到像素。
[0130]如上所述，根据本技术，在初始化像素时，像素电连接到外围电路的电源，而外围电路动态操作的时段期间，像素与外围电路的电源分离，这可以抑制图像传感器的面积增大，并且可以降低像素的阻抗。
[0131]顺便提及，上面以列信号处理部分24和驱动器22为例描述了外围电路，但是外围电路可以是在像素电路21附近并且在初始化像素时不动态操作的任何部件。例如，外围电路可以包括执行相关二重采样的电路和/或者执行A/D转换的电路。
[0132]此外，上面举例描述了将外围电路的电源连接到像素电源的电源布线，然而，本技术可以应用于GND布线(接地布线)和/或者用于负偏置的布线以及电源布线。即，为了初始化像素对其单元施加预定电压的像素中的单元可以电连接到施加了相同电压的外围电路。
[0133]在此，预定电压可以是正电压、负电压和O (OV)中的任何一种。例如，在构成像素的复位晶体管是P沟道MOS晶体管的情况下，复位晶体管的地仅在像素的初始化时段期间连接到外围电路的地。
[0134][图像捕获设备的典型配置]
[0135]此外，本技术还可以应用于所有类型的电子设备，在该电子设备中，固态图像传感器用作图像获取部分(光电转换部分)，比如诸如数码相机和摄像机的图像捕获设备、具有图像捕获功能的便携式终端设备以及固态图像传感器用作图像获取部分的复印机。固态图像传感器可以集成在一个芯片中，也可以是具有图像捕获功能的集中封装了成像单元和信号处理单元或者光学系统的模块。
[0136]图6是示出图像捕获设备作为应用了本技术的电子装备的典型配置的示意图。
[0137]图6中的图像捕获设备91包括:由镜头等构成的光学单元101、固态图像传感器(成像装置)102以及作为相机信号处理电路的DSP (数字信号处理器)电路103。此外，图像捕获设备91还包括:巾贞存储器104、显示单元105、记录单元106、操纵单元107以及电源单元108。DSP电路103、帧存储器104、显示单元105、记录单元106、操纵单元107以及电源单元108通过总线109互相连接。
[0138]光学单元101采集来自被摄体的入射光(图像光)，以将其成像在固态图像传感器102的成像面上。对于每个像素，固态图像传感器102将光学单元101成像于成像面上的入射光的光量转换为电信号，从而将它作为像素信号输出。固态图像传感器102对应于上面提到的固态图像传感器11和固态图像传感器51。
[0139]显示单元105例如由平板显示装置配置，诸如液晶面板和有机EL (场致发光)面板，并且显示由固态图像传感器102成像的运动图像或者静止图像。记录单元106将由固态图像传感器102成像的运动图像或者静止图像记录在诸如录像带和DVD (数字通用光盘)的记录介质中。
[0140]操纵单元107根据用户的操纵对图像捕获设备91内的各种功能发出操作命令。电源单元108适当地供给各种电源，作为DSP电路103、帧存储器104、显示单元105、记录单元106以及操纵单元107的操作电源。
[0141]此外，在上述实施例中，举例描述了对以矩阵形状排列像素的CMOS图像传感器根据作为物理量的可见光的光量检测信号电荷的应用，然而，本技术并不局限于在这种CMOS图像传感器中的应用，而且可以应用于所有类型的固态图像传感器。
[0142]此外，本技术并不局限于对检测可见光的入射光量的分布以将它们成像为画面的固态图像传感器的应用，而且可以应用于将红外线、X射线、颗粒等的入射量的分布成像为画面的固态图像传感器。
[0143]本【技术领域】内的技术人员应当明白，根据设计要求和其他因素，可以设想各种修改、组合、部分组合和变型，然而，它们均落入所附权利要求书或者其等同的范围内。
[0144]此外，还可以如下配置本技术:
[0145](I) 一种固态图像传感器，包括:
[0146]像素电路，包括多个像素并且对被摄体成像；
[0147]外围电路，提供在像素电路的附近并且执行与成像相关的操作；以及
[0148]连接单元，在初始化像素时将为了初始化像素施加预定电压的像素中的单元电连接到具有预定电压的外围电路。
[0149]( 2 )根据(I)所述的固态图像传感器，
[0150]其中，在外围电路正在执行与成像相关的操作时，连接单元将单元与外围电路电分离，该与成像相关的操作不同于像素的初始化。
[0151](3 )根据(I)或者(2 )所述的固态图像传感器，
[0152]其中，预定电压是正电压。
[0153](4)根据(3)所述的固态图像传感器，
[0154]其中，外围电路连接到以预定电压供电的电源，并且
[0155]其中，通过在初始化像素时将单元连接到外围电路,连接单元将单元临时连接到电源。
[0156]( 5 )根据(3 )所述的固态图像传感器，还包括
[0157]电源控制器，在初始化像素时将预定电压的功率送到外围电路，而当外围电路正在执行与成像相关的操作时将不同于预定电压的电压的功率送到外围电路，该与成像相关的操作不同于像素的初始化。
[0158]( 6 )根据(I)或者(2 )所述的固态图像传感器，
[0159]其中，预定电压是负电压或者零。
[0160]本公开含有与于2012年5月21日向日本专利局提交的第JP2012-115409号日本优先权专利申请披露的主题有关的主题，在此通过引用包括该专利申请的全部内容。
【权利要求】
1.一种固态图像传感器，包括: 像素电路，包括多个像素并且对被摄体成像； 外围电路，提供在所述像素电路的附近并且执行与成像相关的操作；以及 连接单元，在像素的初始化时将用于初始化像素而施加了预定电压的像素中的单元电连接到具有预定电压的外围电路。
2.根据权利要求1所述的固态图像传感器， 其中，所述连接单元在所述外围电路正在执行与成像相关的操作时将所述单元与所述外围电路电分离，所述与成像相关的操作不同于所述像素的初始化。
3.根据权利要求2所述的固态图像传感器， 其中，所述预定电压是正电压。
4.根据权利要求3所述的固态图像传感器， 其中，所述外围电路连接到以预定电压供电的电源，并且 其中，所述连接单元通过在所述像素的初始化时将所述单元连接到所述外围电路而将所述单元临时连接到电源。
5.根据权利要求3所述的固态图像传感器，还包括 电源控制器，在像素的初始化时将预定电压的功率送到所述外围电路，而当所述外围电路正在执行与成像相关的操作时将不同于预定电压的电压的功率送到所述外围电路，所述与成像相关的操作不同于所述像素的初始化。
6.根据权利要求2所述的固态图像传感器， 其中，所述预定电压是负电压或者零。
7.一种固态图像传感器的驱动方法，所述固态图像传感器包括: 像素电路，具有多个像素并且对被摄体成像； 外围电路，提供在所述像素电路的附近并且执行与成像相关的操作；以及 连接单元，将像素中的单元电连接到所述外围电路，该方法包括: 在像素的初始化时，由所述连接单元将用于初始化像素而施加了预定电压的像素中的单元电连接到具有预定电压的外围电路。
【文档编号】H04N5/359GK103428450SQ201310176511
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年5月14日 优先权日:2012年5月21日
【发明者】榊原雅树 申请人:索尼公司