专利名称：光电转换设备和图像捕获系统的制作方法
技术领域：
由于通过电容器33的箝位操作去除像素输出中的重置噪 声，所以由位于保持电容器7和8下游的差分放大器22去除的噪声是 列放大单元206的偏移变化以及电容器33和34中的重置噪声(kTC 噪声)。由于光学信号的幅度被放大C1/C2倍，所以能够通过适当地 进行增益设置获得具有高SN比的传感器输出。[0050输出緩冲单元228包括以下組成元件。[0051参考标号43表示输入端子。输入端子43电连接到输出端 子42。差分信号从差分放大器24输入到输入端子43。参考标号29表示输出端子。输入端子29电连接到第二列信号线L102,位于电源 线L103与恒流源30(下文将描述)之间，并且与输入端子43电绝缘。 输出端子29电连接到晶体管Tr的源极。输出端子29将对应于差分 信号的信号(差分信号-Tr的阈值电压)输出到第二列信号线L102。 [0052参考标号30表示恒定电流供应MOS晶体管(恒流源)。 电压从端子35提供到MOS晶体管(恒流源)30的栅极，以使晶体管 作为恒流源工作。晶体管Tr与MOS晶体管(恒流源)30 —起用作 源极跟随器。0053输出緩冲单元228经由输入端子43接收差分信号，并且经 由输出端子29将对应于差分信号的信号输出到第二列信号线L102。[0054限流单元237位于电源线L103与输出端子29之间。限流 单元237限制过电流从电源线L103流动到第二列信号线L102。限流 单元237包括例如在饱和范围内工作的晶体管。更具体的，限流单元 237包括例如P型MOS晶体管。参考标号238表示电连接到P型MOS 晶体管的栅极的电势供应端子。电势供应端子238的电势被设置为将 在MOS晶体管中流动的电流限制为特定值。[0055使VDS为P型MOS晶体管的源-漏电压，VGS为栅-源电 压，VTH为阈值电压。在这种情况下，由下式表示相对于源-漏电压 VDS的漏电流ID特性-VDS < - (VGS - VTH) ...(l) 在满足以上不等式的线性区域中，漏电流ID表现出由下式表示的特性ID = K((VGS國VTH) VDS - VDS2/2} ."(2) 在满足以下不等式的饱和范围内，-VDS > - (VGS - VTH) …(3) 漏电流ID表现出下式表示的特性ID = K/2 . (VGS - VTH)2 ."(4) 在等式(2)和(4)中，K是由P型MOS晶体管的结构参数确 定的常数。0056根据等式(2)，当限流单元(晶体管，237在线性区域内 工作时，电流ID随着电压VDS的增大而增大。结果，不能限制流入 晶体管Tr的电流。时序产生单元98电连接到图像传感设备86、捕获信号处理 电路95、 A/D转换器96和图像信号处理单元97。利用该布置，时序 产生单元98将时序信号提供给图像传感设备86、捕获信号处理电路 95、 A/D转换器96和图像信号处理单元97。然后，图像传感设备86、 捕获信号处理电路95、 A/D转换器96和图像信号处理单元97与时序 信号同步地工作。
[0074总体控制/计算单元99电连接到时序产生单元98、图<象信 号处理单元97和记录介质控制I/F单元94。总体控制/计算单元99全 面地控制时序产生单元98、图像信号处理单元97和记录介质控制I/F 单元94。
[00751记录介质88可拆卸地电连接到记录介质控制I/F单元94。利用该布置，从图像信号处理单元97输出的图像数据被经由记录介质 控制I/F单元94记录在记录介质88上。
[0076利用以上布置，如果光电转换设备200能够获得良好的图 像信号，则能够获得良好的图像(图像数据)。
0077将参照图5和6描述根据本发明第二实施例的光电转换设 备300。图5是示出根据本发明第二实施例的光电转换设备300的布 置的图。图6是示出列放大单元306的布置的等效电路图。
0078如图5所示，光电转换设备300的基本布置与第一实施例 中的相同，除了设备300包括列放大单元306以外。
00791如图6所示，列放大单元306与第一实施例中的不同之处 在于它包括输出緩冲单元328。输出緩冲单元328包括限流单元339。
[0080限流单元339限制过电流从电源线L103流动到第二列信号 线L102。限流单元339包括例如电阻元件。这使得能够利用简单的布 置实现限流单元。
[0081假设列放大单元306不包括限流单元339。在这种情况下， 当高电平信号被输入到列放大单元306时，用于对电连接到第二列信 号线L102的读出电路5的保持电容器7和8充电的电流的负荷增大。 结果，大的电流(过电流)在输出緩沖单元328的晶体管Tr的漏极 与源极之间流动，并且因此大的电流(过电流)也在电源线L103中 流动。
[00821与之相反，在本实施例中，当高电平信号被输入到列放大 单元306时，用于对保持电容器7和8充电的电流的负荷增大。限流 单元339限制过电流流动到第二列信号线L102。由此，在保持电容器 7和8开始充电的时序Tl，没有大的电流(过电流)在列放大单元306 的输出援冲单元328的晶体管Tr的源极与漏极之间流动。结果，没 有大的电流(过电流)在电源线L103中流动，并且因此由于电源线 L103的互连电阻而引起的电源线L103的电势减小也被抑制。在时序 T2,电源线L103的电势几乎返回到VDD。
00831如上所述，在本实施例中，同样，即使右列上的列放大单元306与左列上的列放大单元306共享电源线L103 (参见图5)，右 列上的列放大单元306也能够输出稳定信号，而不受左列上的列放大 单元306的影响。假设没有光进入右列上的像素1，并且高辉度光进 入左列上的像素1。在这种情况下，当用于左列上的像素的列放大单 元306利用对应于白电平光学信号的电压对保持电容器8充电时，电 源线L103的电势减小被抑制。这使得右列上的列放大单元306可以 利用与黑电平光学信号对应的电压对保持电容器8充电，而不受用于 左列上的像素1的列放大单元306的影响。结果，对应于白电平的电 压被作为图像信号AV从左列提供到后续级，该图像信号AV是重置信 号与光学信号之间的差，并且对应于黑电平的电压被从右列提供到后
续级。这能够在与获得的图像信号对应的图像中，减少在与高亮度对 象40水平邻近的区域45中的伪信号(水平拖尾)的出现(参见
图10)。0084虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解， 本发明不限于公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应当被给予 最宽的解释，以包含所有这种修改以及等同结构和功能。
权利要求
1、一种光电转换设备，包括像素阵列，在所述像素阵列中，包括光电转换单元的像素在行方向和列方向上排列；多个第一列信号线，分别电连接到像素阵列中的在列方向上排列的像素；多个列放大单元，放大分别经由所述多个第一列信号线提供的信号；电源线，将电源电压提供到所述多个列放大单元；以及多个第二列信号线，分别电连接到所述多个列放大单元的输出侧，所述多个列放大单元中的每一个包括限流单元，所述限流单元限制过电流流动到所述多个第二列信号线中的每一个。
2、 根据权利要求l所述的设备，其中 所述多个列放大单元中的每一个包括差分放大器，通过放大经由第一列信号线提供的信号与参考信号之间的差，产生差分信号，以及输出緩冲单元，将差分信号输出到第二列信号线，并且 输出緩冲单元包括在电连接到第二列信号线的输出端子与电源线之间的限流单元。
3、 根据权利要求2所述的设备，其中 输出緩冲单元包括源极跟随器，并且 限流单元包括在饱和范围内工作的晶体管。
4、 根据权利要求2所述的设备，其中 输出緩冲单元包括源极跟随器，并且 限流单元包括电阻元件。
5、 一种图像捕获系统，包括 权利要求1中限定的光电转换设备；光学系统，在光电转换设备上将光形成为图像；以及 信号处理单元，通过处理从光电转换设备输出的信号，产生图像 数据。
全文摘要
本发明公开一种光电转换设备和图像捕获系统。公开了一种光电转换设备。一种光电转换设备，包括像素阵列，在所述像素阵列中，包括光电转换单元的像素在行方向和列方向上排列；多个第一列信号线，分别电连接到像素阵列中的在列方向上排列的像素；多个列放大单元，放大分别经由所述多个第一列信号线提供的信号；电源线，将电源电压提供到所述多个列放大单元；以及多个第二列信号线，分别电连接到所述多个列放大单元的输出侧。每一个列放大单元包括限流单元，所述限流单元限制过电流流动到所述多个第二列信号线中的每一个。
文档编号H04N5/363GK101287062SQ20081009164
公开日2008年10月15日 申请日期2008年4月11日 优先权日2007年4月11日
发明者筱原真人 申请人:佳能株式会社