图像传感器和电子信息设备的制作方法

专利名称：图像传感器和电子信息设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像传感器和一种电子信息设备，尤其涉及诸如 曰光等这样的局部明亮图像的质量的改善。本发明可应用于在诸如摄 影机、数码相机等的电子图像采集设备中使用的CMOS图像传感器的 像素读取电路。
背景技术：
图8是描述常规图像传感器的示图。该示图示出了图像传感器中 的一个像素和保持从像素读取的信号值的电路。图9是描述常规图像 传感器的操作的时序图。
如图8所示，例如，组成常规图像传感器20的像素200包括光 电二极管PD，它是用于将光转换成电子的光电转换元件；复位晶体管 Ml，用于将其阴极电势复位到复位电压；读取晶体管M2，用于放大 并读取在光电二极管PD产生的光电转换信号，并且将其作为像素电压 读取；以及选择晶体管M3，用于选择像素。
在该图像传感器中，多个这种像素200以矩阵布置，并且为每一 个像素列设置读取线202。 一个像素列的所有像素与读取线202相连， 且每个读取线202与一个恒流源203相连。
此外，取样和保持电路210被连接到每个读取线202，且该取样和 保持电路210保持被读取到读取线202的像素电压，该像素电压对应 于光电二极管的阴极电势。
复位时，复位噪声被叠加在该阴极电势上。这种复位噪声对于每 一个像素而言是不同的，这是因为它依赖于晶体管特性的离差和像素 中的寄生电容的离差。在此，为了去除该复位噪声，相关双取样电路被用于取样和保持电路210。该相关双取样电路分别保持作为每个像素
压，并基于这些电压的电压差检测每个像素的像素信号。 ' 接下来，描述其操作。
首先，当像素选择信号(SEL)处于H电平时，选择晶体管M3 导通且预定的像素200被选择。
然后，在复位时间周期T1中实现第一复位操作。即，通过处于H 电平的复位(RST)信号和导通的复位晶体管Ml，读取晶体管M2的 栅极通过复位电压充电，读取晶体管M2导通，且读取线202变成复位 电势。确切地说，尽管复位电势(即，当复位晶体管导通时读取晶体 管的栅极电势)处于比复位晶体管Ml的阈值电压低一个量的电势， 但在像素的操作描述中，在不需要将两者具体区分的部分中仍将所述 复位电势称为是VD电压。
在此后的积分时间周期T2中，RST信号处于L电平，且复位晶体 管截止。因而，由于光电二极管PD产生的电荷，读取晶体管M2的栅 极201的电势逐渐减小，且被读取到读取线202的像素电压也逐渐减 小。
相关双取样电路210取样和保持被读取到读取线202的像素电压 Vs作为积分时间周期T2结束之前的信号电压。
在时间周期T3中实现第二复位操作之后，在比积分时间周期T2 短的复位电平读取时间周期T4内，相关双取样电路210取样和保持被 读取到读取线202的像素电压VD，作为复位电压。
取样和保持电路输出在第 一复位操作之后的积分时间周期T2取样 和保持的信号电压Vs和在第二复位操作之后在短时间周期T4内取样 和保持的复位电压VD，之间的电压差作为像素信号，该像素信号是在 该像素检测的光检测信号。
以这种方式，通过输出两个取样和保持电压之间的差，从自像素 读取的像素信号中去除复位噪声。
然而，当在采集的图像中局部存在具有诸如日光等之类的亮度(和 周围图像相比具有极高的亮度)的区域等，使用与之对应的像素，光 电二极管产生的光电转换电流变得极大。因此如图9(b)所示，在第二 复位操作之后的复位噪声读取时间周期T4中，其阴极电势急剧减小。因此，这两个取样和保持电压之间的电压差变得很小。即，最初， 在具有诸如日光等之类的高亮度的区域，期望待检测的像素信号电平 处于最大值。然而，因为复位噪声读取时间周期中读取的复位噪声变 得太大，像素信号电平不能如期获得。因而，获得的输出图像是具有
极低日光亮度的图像。在极端情况，如图12(a)所示，太阳变成黑色图 像Iml。
在该常规图像传感器中，研究了一种用于改善具有局部高亮度的 图像的质量的方法。例如，参考文献l公开了一个示例。
图IO是描述该参考文献中公开的一种图像传感器的示图。在图10 中，相同的参考数字表示图8中的相同的部件。
图像传感器20a包括插入到如图8所示的常规图像传感器20的读 取线202和相关双取样电路210之间的控制电路204。图像传感器20a 控制，使得在复位噪声读取时间周期T4中，从读取线202供给到相关 双取样和保持电路210的电势不会变得比预定阈值Vth低。
控制电路204包括二输入OR电路207，用于输入使能(EN ) 信号和来自读取线202的信号；反相器INV，用于反转OR电路207 的输出；传输晶体管M40，连接在读取线202和相关双取样电路210 之间，其中OR电路207的输出被输入到栅极；以及上拉晶体管M50， 用于将相关双取样电路210的输入固定在VD电压，其中栅极被连接到 反相器INV的输出。
在该图像传感器20a中，在信号读取(时间周期T2)过程中，输 入到控制电路204中的OR电路207的EN信号被固定在H电平。此 时，因为OR电路207的输出205总是处于H电平，连接在读取线202 和控制电路204的输出信号206之间的传输晶体管M40处于ON状态。
此时，因为控制电路204中的反相器INV的输入信号205处于H 电平，该反相器INV的输出信号处于L电平。因而，用于控制电路204 的输出信号206的上拉晶体管M50的栅极处于L电平，且上拉晶体管 M50处于OFF状态。
因此，读取线202的电压电平通过控制电路204被传输到相关双 取样电路210。
接下来，在复位电平读取(时间周期T4)过程中，在图像传感器 20a中，被输入到控制电路204中的OR电路207的EN信号被固定在L电平。当图像包括具有诸如太阳和灯泡之类的局部高亮度图像时， 作为OR电路的另 一输入信号的读取线202的电压可以变得比OR电路 的阈值低。此时，因为OR电路的输出205处于L电平，连接在读取 线202和控制电路204的输出信号206之间的传输晶体管M40处于 OFF状态。
此时，因为控制电路204中的反相器INV的输入信号205处于L 电平，该反相器INV的输出信号处于H电平。用于控制电路204的输 出信号206的上拉晶体管M50的栅极处于H电平，且上拉晶体管M50 处于ON状态。因此，控制电路204的输出信号206被保持在VD电压。
图11是描述当图10所示的图像传感器接收强光(在高亮度过程 中)时的具体电路操作的时序图。图ll示出了在高亮度过程中的像素 信号读取操作和在高亮度过程中的复位信号读取操作。在此，示出了 像素200被选择的状态，且选择像素200的SEL信号处于H电平。
描述高亮度过程中像素信号读取操作。
在第一复位时间周期T1， RST信号处于H电平。图10中所示的 复位晶体管M1导通，读取晶体管M2的栅极201处于VD电压。因为 SEL信号处于H电平，选择晶体管M3处于ON状态。因此，读取线 202的电平处于VD电压。
此时，因为图11所示的EN信号处于H电平，控制电路204中的 OR电路输出205处于H电平，且传输晶体管M40处于ON状态。因 而，读取线202的VD电压被传输到控制电路204的输出206。因此， 如图11所示，控制电路204的输出206处于VD电压。
接下来，在积分时间周期T2中，因为RST信号处于L电平，复 位晶体管M1截止，因此，由于光电二极管产生的电流以及复位噪声， 读取晶体管M2的栅极201处的电压减小。在高亮度过程中，读取晶体 管M2的栅极201处于或低于读取晶体管M2的阈值电压，且读取晶体 管M2截止。
此时，因为没有从像素200向恒流源203供给的更多的电流，读 取线202处于最小电压，且控制电路204的输出206也处于最小电压。 在相关双取样和保持电路210，该最小电势作为积分时间周期T2中的 信号电势被保持。
描述高亮度过程中复位操作。在第二复位时间周期T3， RST信号再次处于H电平。类似于第一 复位时间周期Tl,读取晶体管M2的栅极201处于VD电压。
接下来，当RST信号处于L电平时，复位读取时间周期T4开始。 在该时间周期中，由于复位噪声和亮度信号即图IO所示的光电二极管 产生的电流的影响，图10中所示的像素200中的读取晶体管M2的栅 极201处的电压减小。在高亮度过程中，类似于积分时间周期T2，读 取晶体管M2的栅极201处于或低于读取晶体管M2的阁值，且读取晶 体管M2截止。因此，读取线202被降低到最小电压。
然后，在用于检测复位信号的时间中，被输入到控制电路204的 EN信号处于L电平。因此，当读取线202的电压处于或低于控制电路 204中的OR电路的阈值电压Vth时，因为另 一输入信号EN处于L电 平，控制电路204中的OR电路输出205处于L电平。因为该OR电 路输出205是传输晶体管M40的栅极信号，传输晶体管M40截止。具 有OR电路输出205作为输入的反相器INV的输出处于H电平。通过 导通的上拉晶体管M50,控制电路204的输出信号206处于VD电压。
该VD电压被相关双取样电路210保持，这是在复位读取时间周期 T4内在EN信号处于H电平之前在控制电路204之后的步骤。
以这种方式，在相关双取样电路210检测作为在时间周期T2中产 生的输出信号206的信号电压(最小电压)和作为在时间周期T4中产 生的输出信号206的复位电压(VD电压)之间的差异，且在高亮度过 程中输出像素信号。
参考文献1:日本特许公开No.2004-112740。

发明内容
如上所述，存在这样的情况其中当通过图像传感器采集诸如太 阳和灯泡之类的高亮度物体时假定是白色的物体变成了黑色。然而， 这是具有相关双取样电路的图像传感器导致的典型问题，该相关双取 样电路输出复位电压和信号电压之间的差作为光检测信号(像素信 号)。
这是因为强光被入射到组成像素的晶体管上，且复位电压在读取 过程中突然下降。
由于读取过程中复位电压的这种突然下降，信号电压和复位电压之间的差变得很小，且如图12(a)所示，发生高亮度物体变黑的现象。
尽管上述参考文件中描述的技术用于改善这些问题，在该参考文 件的技术中，被添加到每个读取线的控制电路204具有IO个晶体管元 件。当为每个读取线添加该控制电路时，导致芯片尺寸的增加。即， 控制电路包括组成OR电路207的六个晶体管、组成反相器INV的两 个晶体管和晶体管M40和M50。
尽管控制电路204检测由于高亮度变黑现象导致的复位电压降的 问题，与检测复位电压中的下降有关的阈值可能依赖于控制电路204 中组成OR电路的晶体管的特性等的制造离差而发生离差。例如，当 不实际的颜色的离差出现时，发生诸如太阳的一部分是灰色且太阳的 另 一部分是红色这样的问题。
本发明旨在解决上述常规问题。本发明的目的是获得一种图像传 感器和使用这种图像传感器的电子信息设备，这种图像传感器能够在 抑制芯片尺寸增加和高亮度物体的自然颜色的离差的同时，避免高亮 度物体变黑的现象。
根据本发明的图像传感器包括以矩阵布置的多个像素，该图像传 感器基于作为每个像素的参考电压的复位电压和在每个像素通过光电 转换产生的信号电压之间的电压差检测每个像素的像素信号，该图像 传感器包括为每个像素列设置的多个读取线，其中复位电压和信号 电压从相应的像素列的像素读取；以及为每个读取线设置的复位电流 源部分，其中当从像素读取复位电压时，在从像素向读取线供给第一 复位电流的同时，该复位电流源部分向读取线供给第二复位电流，使 得第一复位电流和第二复位电流的总和恒定，由此获得上述目的。
优选地，在根据本发明的图像传感器中，所述像素包括第一读 取晶体管，用于通过在用于读取复位电压的时间周期中向栅极施加复 位电压，向读取线供给第一复位电流，并用于通过在用于读取信号电 压的时间周期中向栅极施加信号电压，向读取线供给对应于该信号电 压的像素电流；以及复位电流源部分，该部分包括第二读取晶体管， 用于通过在用于读取复位电压的时间周期中向栅极施加复位电压，向 读取线供给第二复位电流。
优选地，在根据本发明的图像传感器中，组成复位电流源部分的 第二读取晶体管的栅极长度比组成像素的第一读取晶体管的栅极长度长。
优选地，在根据本发明的图像传感器中，所述复位电流源部分包
括复位电流源电路，该电路包括串联连接在源电压和读取线之间的 多个晶体管，其中串联连接的多个晶体管其中至少一个被控制，以在 用于读取该复位电压的时间周期中处于导通状态；以及连接在读取线
和接地电压之间的恒流源。
优选地，在根据本发明的图像传感器中，所述复位电流源电路包 括串联连接在源电压和读取线之间的两个晶体管；源电压被供给到串 联连接的两个晶体管的源电压端的晶体管的栅极；并且控制信号被供 给到串联连接的两个晶体管的读取线端的晶体管的栅极。
优选地，在根据本发明的图像传感器中，所述复位电流源电路包 括串联连接在源电压和读取线之间的两个晶体管；并且控制信号被供 给到串联连接的两个晶体管的栅极.
优选地，在根据本发明的图像传感器中，所述复位电流源电路包 括串联连接在源电压和读取线之间的两个晶体管；复位电压被供给到 串联连接的两个晶体管的读取线端的晶体管的栅极；并且控制信号被 供给到串联连接的两个晶体管的源电压端的晶体管的栅极。
优选地，在根据本发明的图像传感器中，所述复位电流源电路包 括连接在源电压和读取线之间的单个晶体管；控制信号被供给到该单 个晶体管的栅极。
优选地，在根据本发明的图像传感器中，所述像素包括光电二 极管，用于执行光电转换；选择晶体管，用于选择像素；读取晶体管， 连接在所述选择晶体管和复位电压之间，该读取晶体管用于读取在光 电二极管通过光电转换产生的电荷的电平；复位晶体管，用于控制读 取晶体管，使得该读取晶体管输出复位电压；以及传输晶体管，用于 将在光电二极管通过光电转换产生的电荷电平传输到读取晶体管，其 中在选择的像素中，在读取复位电压之后，读取通过光电转换产生的 信号电压。
优选地，在根据本发明的图像传感器中，所述复位电流源电流是 位于阴影区域中的伪像素，其中该伪像素包括光电二极管，用于实 现光电转换；选择晶体管，用于在读取复位电压的周期中选择该伪像 素；读取晶体管，连接在所述选择晶体管和源电压之间，该读取晶体管用于读取在伪像素产生的电荷的电平；复位晶体管，用于总是供给 复位电压到读取晶体管的栅极；以及传输晶体管，连接在光电二极管
和读取晶体管之间，其中栅极电压被固定在晶体管的截止电压。 优选地，在根据本发明的图像传感器中，所述复位电流源电流是
位于阴影区域中的伪像素，其中该伪像素包括选择晶体管，用于在 读取复位电压的周期中选择该伪像素；读取晶体管，连接在所述选择 晶体管和源电压之间，该读取晶体管用于读取在伪像素产生的电荷的 电平；以及复位晶体管，用于总是供给复位电压到读取晶体管的栅极。
优选地，在根据本发明的图像传感器中，所述像素包括光电二 极管，用于实现光电转换；选择晶体管，用于选择像素；读取晶体管， 连接在所述选择晶体管和源电压之间，该读取晶体管用于读取在光电 二极管通过光电转换产生的电荷的电平；以及复位晶体管，用于控制 读取晶体管，使得该读取晶体管输出复位电压，其中在选择的像素中， 在读取了通过光电转换产生的信号电压之后，读取所述复位电压。
优选地，在根据本发明的图像传感器中，所述复位电流源电流是 位于阴影区域中的伪像素，其中该伪像素包括光电二极管，用于实 现光电转换；选择晶体管，用于在读取复位电压的周期中选择该伪像 素；读取晶体管，连接在所述选择晶体管和源电压之间，该读取晶体
管用于读取在该伪像素产生的电荷的电平；以及复位晶体管，用于总 是供给复位电压到读取晶体管的栅极。
优选地，在根据本发明的图像传感器中，所述复位电流源电流是 位于阴影区域中的伪像素，其中该伪像素包括选择晶体管，用于在 读取复位电压的周期中选择该伪像素；读取晶体管，连接在所述选择 晶体管和源电压之间，该读取晶体管用于读取在该伪像素产生的电荷 的电平；以及复位晶体管，用于总是供给复位电压到读取晶体管的栅 极。
根据本发明的电子信息设备在图像采集部分中使用该图像传感 器，由此获得上述目的。
此后将描述具有上述结构的本发明的功能。
在本发明中，为多个读取线中的每一个设置复位电流源部分，其 中复位电压和信号电压从相应的像素列的像素读取，其中当从像素读 取复位电压时，在从像素向读取线供给第一复位电流的同时，该复位电流源部分向读取线供给第二复位电流，使得该第 一复位电流和笫二 复位电流的总和恒定。因而，即使来自像素的第一复位电流在复位电 压的读取过程中突然减小，从复位电流源部分向读取线供给第二复位 电流，使得读取线的复位电压电平几乎恒定.因而，在该复位电流源 部分中，不需要检测读取线中的复位电压的电平。因此，即使组成该 复位电流源部分的晶体管的特性在多个读取线之间存在离差，可以避 免为了检测复位电压的减小而由阈值中的错误导致的显示图像中的高 亮度物体的异常颜色离差。因此，能够减小显示图像中的高亮度物体 中的异常颜色离差。
因为不需要检测读取线中的复位电压的电平，在该复位电流源部 分中不必使用诸如逻辑电路这样的需要很多元件的电路。
通过在读取线和接地之间连接恒流源并使得从像素和复位电流源 部分供给到读取线的复位电流的总和总是恒定，复位电流源装置可以 仅通过连接在源电压和读取线之间的单个晶体管配置，该晶体管被控 制以仅在复位电压的读取时间周期导通。组成复位电流源部分的电路 所占用的面积能够极大地减小，且芯片尺寸的增加能够得到抑制。
在本发明中，用于供给笫二复位电流到组成复位电流源部分的读 取线的第二读取晶体管的栅极长度比用于供给笫一复位电流到组成像 素的读取线的第一读取晶体管的栅极长度长。因而，在复位电压的读 取过程中，从像素读取的第一复位电流超过从复位电压源部分读取的 第二复位电流而占主导。因而，即使由于组成所述复位电流源部分的 电路中的制造离差导致在第二复位电流中存在离差，但可以减小对复 位电压的负面影响。因此，甚至可以进一步减小显示图像中的高亮度 物体中的异常颜色离差。
在本发明中，因为所述复位电流源部分由位于阴影区域中的伪像 素组成，并不需要组成该复位电流源部分的新的电路空间。能够使组 成像素的电路和组成复位电流源部分的电路之间的特性等的一致性做 得更高，且能够避免复位电流源部分的复位电流供给能力与像素的复 位电流供给能力相差甚远的问题。
根据本发明，设置复位电流源部分以抑制高亮度变黑，其中当从 像素读取复位电压时，在从像素向读取线供给第一复位电流的同时，
该复位电流源部分向读取线供给第二复位电流，使得第 一复位电流和第二复位电流的总和恒定。用于高亮度变黑抑制的电路能够通过用在 像素中的小晶体管配置，且能够在不增加芯片尺寸的条件下实现高亮 度变黑抑制。
因为复位电流源部分向读取线供给复位电流，使得读取线的复位 电压不下降，不需要现有技术中可见的检测电路，且能够避免检测阈 值错误导致的显示图像中高亮度物体的异常颜色离差。
通过使得用于供给组成复位电流源部分的笫二复位电流的读取晶 体管的栅极长度比用于供给组成像素的第一复位电流的读取晶体管的 栅极长度长，能够进一步消除由于复位电流源部分中的晶体管阈值的 制造离散导致的高亮度物体中的颜色离差。
当阅读和理解下面参考附图的详述时，对于本领域技术人员而言， 本发明的这些和其他优点将变得明显。


图1是描述本发明的实施例1的图像传感器的示图，其中图l(a) 示出了该图像传感器中的像素和复位电流源电路的示例性配置，图l(b) 示出了组成像素的读取晶体管的栅极长度，且图l(c)示出了组成复位电 流源电路的读取晶体管的栅极长度。
图2是描述实施例1的图像传感器的操作的时序图，其中图2(a) 示出了正常亮度过程中的操作且图2(b)示出了高亮度过程中的操作。
图3是示出实施例3的图像传感器中的复位电流源电路的三种变 型示例(图(a)、 (b)和(c))的示图。
图4是描述本发明的实施例2的图像传感器的示图，其中图4(a) 示出了该图像传感器中的像素的配置和复位电流源电路的配置，且图 4(b)示意性地示出了该图像传感器的像素阵列中的阴影区域。
图5是描述本发明的实施例3的图像传感器的示图，其中该示图 示出了该图像传感器中的像素的配置和复位电流源电路的配置。
图6是描述本发明的实施例4的图像传感器的示图，其中该示图 示出了该图像传感器中的像素的配置和复位电流源电路的配置。
图7是描述实施例4的图像传感器的操作的时序图，其中图7(a) 示出了正常亮度过程中的操作且图7(b)示出了高亮度过程中的操作。
图8是描述了常规图像传感器的示图，其中该示图示出了图像传感器中的像素的配置。
图9是示图，描述常规图像传感器的操作的时序图，其中图9(a)
示出了正常亮度过程中的操作且图9(b)示出了高亮度过程中的操作。 图10是描述在参考文献1中公开的图像传感器的示图。 图ll是描述在参考文献l中公开的图像传感器的操作的时序图。 图12是描述本发明的效果的示图，其中该示图示出了与复位电流
源电路不操作时的太阳的图像(图(a))相比，复位电流源电路操作
时的太阳的图像(图(b))。
图13是示出了作为本发明的实施例5，在图像采集部分中使用根
据实施例1-4的图像传感器中的任意一种的电子信息设备的示意性示
例配置的框图。
具体实施方式
(实施例1)
图1是描述本发明的实施例1的图像传感器的示图，其中图l(a) 示出了该图像传感器中的像素的电路配置和复位电流源部分的电路配 置，图l(b)示出了组成像素的读取晶体管的栅极长度，且图l(c)示出了 复位电流源部分的读取晶体管的栅极长度。
组成本实施例1的图像传感器IO的像素100具有四晶体管配置. 即，像素100包括光电二极管PD，用于将光子转换成电子；传输晶 体管M4，用于传输在光电二极管PD产生的电荷，其中TX信号被输 入到栅极；读取晶体管M2，用于放大电荷的电平并产生与之对应的信 号电压；复位晶体管Ml，用于将读取晶体管M2的栅极101复位到 VD电压，即，图像传感器中的高电势电压(例如，源电压)；以及选 择晶体管M3，用于传输读取晶体管M2的输出到读取线102，其中SEL 信号被输入到栅极。确切地说，尽管当复位时读取晶体管M2的栅极 101的电势处于比源电压低一个复位晶体管Ml的阈值电压量的电势， 但在操作描述中，在不需要将两者具体区分的部分中仍将所述电势称 为是VD电压。
在该实施例1的图像传感器10中，具有这种电路配置的多个像素 100以矩阵布置，且为每个像素列设置读取线102。 一个像素列的所有 像素都连接到每个读取线102，且每个读取线102连接到与之对应的一个恒流源103。此外，用于从像素检测光检测信号(像素信号)的相关 双取样和保持电路110与每个读取线102相连。例如，这是与图8和 10所示的常规图像传感器中的相关双取样和保持电路210的配置相同 的配置。
而且，用于改善具有局部高亮度的图像质量的复位电流源电路104 与每个读取线102相连。该复位电流源电路104包括读取晶体管M5, 其中漏极和栅极与源电压VD相连；以及选择晶体管M6，连接在读取 晶体管M5的源极和读取线102之间，其中EN信号被输入到栅极。组 成复位电流源电路104的晶体管M5和M6被遮蔽。
在此，当从像素向读取线读取复位电压时，在从像素向读取线供 给笫 一复位电流的同时，复位电流源电路向读取线供给第二复位电流， 使得第 一 复位电流和第二复位电流的总和恒定。能够使用在像素中使 用的小晶体管，且可以避免芯片尺寸的增加。
在本实施例中，复位电流源电路的读取晶体管M5的栅极长度Lm5 (见图l(c))比像素中的读取晶体管M2的栅极长度Lm2(见图l(b)) 长。在图l (b)中，Rm2是组成像素的读取晶体管M2的扩散区域， 且Gm2是通过栅极绝缘膜(未示出)位于扩散区域Rm2之上的栅电 极。在图l(c)中，Rm5是组成像素的读取晶体管M5的扩散区域，且 Gm5是通过栅极绝缘膜(未示出)位于扩散区域Rm5之上的栅电极。
在这种配置中，当读取复位电压时，从像素IOO供给第一复位电 流II，且从复位电流源电路104分别供给到读取线102的第二复位电 流12。因为恒流源103与读取线102相连，第一复位电流I1和复位电 流12的总和总是恒定。
下面描述操作。
图2是描述像素和高亮度变黑抑制电路的操作的时序图，其中图2 (a)示出了正常亮度过程中的操作且图2(b)示出了高亮度过程中的 操作。
首先，参考图2 (a)描述正常亮度过程中的操作。 对于时间周期Tal,当RST信号处于H电平且复位晶体管Ml导 通时，读取晶体管M2的栅极101处于VD电压。在这种情况下，TX 信号被保持在L电平，且用于传输电荷的传输晶体管M4截止。
对于时间周期Ta2，当用于选择像素的SEL信号处于H电平时，选择晶体管M3导通，且第一复位电流II通过读取晶体管M2和选择 晶体管M3被从VD电压供给到读取线102。
此外，对于时间周期Ta2， EN信号处于H电平，且第二复位电流 12通过读取晶体管M5和选择晶体管M6被从图1 (a)所示的复位电 流源电路104供给到读取线102。因为读取晶体管M2和读取晶体管 M5的栅极都处于VD电压，读取线102的电压电平处于VD电压。
因为复位电流源电路104中的读取晶体管M5的栅极长度Lm5比 像素100中的读取晶体管M2的栅极长度Lm2长，从像素供给的第一 复位电流II超过从复位电流源电路104供给的第二复位电流12而占主 导。因而，能够抑制由于复位电流源电路104的特性中的离差而导致 的整个复位电流的离差。
接下来，对于时间周期Ta3， TX信号处于H电平，且传输晶体管 M4导通以读取图1中在光电二极管PD产生的电荷。然后，读取晶体 管M2的栅极101的电压从VD电压下降一个与在光电二极管产生的电 荷相关的量。此时，因为EN信号处于L电平且来自复位电流源电路 104的第二复位电流12为0，读取线102的电压电平跟随读取晶体管 M2的栅极IOI的电压。
对于时间周期Ta4, TX信号是L电平，且传输晶体管M4截止。 因为读取晶体管M2的栅极处于信号电压，读取线102的电压电平表示 信号电压。
通过在相关双取样电路110检测在上述时间周期Ta2 ,皮读取到读 取线102的复位电压(VD电压)和在时间周期Ta4被读取到读取线 102的信号电压之间的差异，像素信号，即，正常的亮度信号，作为光 检测信号输出。
接下来，参考图2 (b)描述高亮度过程中的操作。
如下所述的Ta2时间周期中的操作是不同于正常亮度过程中操作 的高亮度过程中操作的特征。
即，在高亮度过程中，在时间周期Ta2，与传输晶体管M4截止无 关，通过P型半导体基板(P-SUB)形成的PN二极管和在基板中形成 的N+型半导体区域，电子被注入到读取晶体管M2的栅极101。因而， 读取晶体管M2的栅极IOI的电平从VD电压突然下降。因此，读取晶 体管M2是OFF状态，且不产生来自像素IOO的第一复位电流II。然而，第二复位电流I2被从复位电流源电路104输出到读取线，以补偿 来自像素的第一复位电流Il。因为复位电流被供给到恒流源103，读取 线102的电压电平保持在VD电压。
以这种方式，在本实施例中，因为复位电流源电路104被操作以 防止复位电压下降，不需要如现有技术中可见的用于检测复位电压下 降的电路。能够抑制通过检测阚值错误导致的高亮度物体中的颜色中 的离差。
例如，当示意本发明的复位电流源电路对具有太阳图像示例的高 亮度变黑的影响时，当复位电流源电路104的高亮度变黑抑制失效时， 太阳的图像是图像Iml，其中太阳看上去如图12 (a)所示是黑色的， 而当复位电流源电流104的高亮度变黑抑制有效时，太阳的图像是图 像lm2，其中太阳看上去如图12 (b)所示是白色的。
接下来，在时间周期Ta3,图1中示出的复位电流源电路104中的 选择晶体管M6的EN信号处于L电平。因而，不产生来自复位电流源 电路104的输出电流，即，第二复位电流I2。不存在为读取线102保 持VD电压的路径，且读取线102的电压电平处于最小电压。
然后，对于时间周期Ta4， TX信号处于L电平，且传输晶体管 M4截止。因为读取晶体管M2的栅极处于最小电压，读取线102的电 压电平表示最小电压。
通过在相关双取样电路IIO检测在上述时间周期Ta2被读取到读 取线102的复位电压(VD电压)和在时间周期Ta4被读取到读取线 102的信号电压(最小电压)之间的差异，输出高亮度信号。
以这种方式，在本实施例1中，在图像传感器中，该图像传感器 包括以矩阵布置的多个像素100和为用于从每个像素列的像素读取信 号电压的每个像素列设置的读取线102，该图像传感器包括用于为每个 读取线102供给第二复位电流12的复位电流源电路104,其中当读取 像素中的复位电压时，从像素供给到读取线102的第一复位电流Il和 从复位电流源电路104供给到读取线102的第二复位电流I2的总和恒 定。因而，即使来自像素的笫一复位电流Il变化，供给到读取线的复 位电流和(11+12)保持恒定。因此，由于高亮度过程中强光入射到组 成像素的晶体管，即使来自像素的第一复位电流突然下降，笫二复位 电流从复位电流源电路104供给到读取线，且在复位电压读取时间周期过程中，能够避免复位电压中的下降。因此，信号电压和复位电压 之间的差异在高亮度过程中变小，且能够防止高亮度物体变黑的现象。
在本实施例1中，因为复位电流源电路104操作，使得复位电压 不降低，不需要现有技术中可见的用于检测复位电压中的降低的电路。 能够抑制通过检测阈值错误导致的高亮度物体中的颜色中的离差。
在本实施例1中，复位电流源电路中的读取晶体管M5的栅极长度 Lm5比像素中的读取晶体管M2的栅极长度Lm2长。因而，复位电流 源电路104中的读取晶体管M5的阈值和沟道电阻大于像素中的读取 晶体管M2的阔值和沟道电阻。因此，在正常亮度过程的复位时间周 期，来自像素的第 一复位电流II超过来自复位电流源电路的第二复位 电流I2而占主导。因而，能够抑制由于复位电流源电路的特性中的离 差导致的复位电流的离差。因此，能够进一步消除由于复位电流源电 路中的晶体管阁值中的制造离差导致的高亮度物体中颜色的离差。
在上述实施例1中，复位电流源电路104 ,皮配置成连接读取晶体 管M5的栅极和漏极到VD电压，且EN信号将被输入到选择晶体管 M6的栅极。然而，复位电流源电路104的电路配置不限于此。
例如，图3 (a)示出了一种复位电流源电路104a，其中电路配置 不同于实施例1的复位电流源电路104。
类似于实施例1，复位电流源电路104a包括读取晶体管M5和选 择晶体管M6。然而，在该电路104a中，VD电平仅连接到晶体管M5 的漏极，且EN信号被输入到晶体管M5和M6的栅极。
因此，如果EN信号的H电平等于VD电压，复位电流源电路104a 实现与实施例1的复位电流源电路104完全相同的功能。
即，即使在这种配置的复位电流源电路104a中，仅对于EN信号 处于H电平的用于读取复位电压的时间周期Ta2(见图2(a)和2(b)), 第二复位电流I2被供给到读取线102，使得第二复位电流I2和从像素 输出的第一复位电流Il的总和恒定。因此，即使来自像素的第一复位 电流Il在高亮度过程中突然下降，供给到读取线102的复位电流的总 量能够保持恒定。因此，能够避免当拍摄高亮度物体时假定白色的物 体变成黑色的变黑现象。
图3 (b)示出了作为具有不同于实施例1的复位电流源电路104 的电路配置的另一示例的复位电流源电路104b。同样类似于实施例1，复位电流源电路104b包括读取晶体管M5 和选择晶体管M6。然而，在该电路104b中，VD电平被连接到读取晶 体管M5的漏极和选择晶体管M6的栅极，且EN信号被输入到晶体管 M5的栅极。
在此，如果EN信号的H电平等于VD电压，复位电流源电路104b 实现与实施例1的复位电流源电路104完全相同的功能。
即使在这种配置的复位电流源电路104b中，仅对于在EN信号处 于H电平的用于读取复位电压的时间周期T2(见图2(a)和2(b)), 第二复位电流I2被供给到读取线102，使得第二复位电流I2和从像素 输出的第一复位电流Il的总和恒定。因此，即使来自像素的第一复位 电流Il在高亮度过程中突然下降，供给到读取线102的复位电流的总 量能够保持恒定。因此，能够避免当拍摄高亮度物体时假定白色的物 体变成黑色的变黑现象。
图3 (c)示出了作为具有不同于实施例1的复位电流源电路104 的电路配置的另一示例的复位电流源电路104c。
复位电流源电路104c不同于实施例1。它仅由连接在VD电平和 读取线102之间的读取晶体管M5组成，且EN信号被输入到其栅极。
在此，如果EN信号的H电平等于VD电压，类似于实施例1的 复位电流源电路104，仅对于其中EN信号处于H电平的用于读取复位 电压的时间周期T2 (见图2 (a)和2 (b))，复位电流源电路104c供 给第二复位电流到读取线102，使得第二复位电流和从像素输出的第一 复位电流Il的总和恒定。
以这种方式，能够使用各种电路配置实现用于供给电流使得复位 电压不减小的复位电流源电路。在晶体管的任意组合中，需要读取晶 体管，其中复位电压被连接到栅极。
尽管上述实施例1示出了包括复位电流源电路的图像传感器，该 复位电流源电路具有与用于每个读取线的像素不同的电路配置，该复 位电流源电路能够通过具有与像素相同的电路元件的伪像素或具有与 像素部分相同的电路元件的伪像素构造。下面将描述具有这种配置的 图像传感器。
(实施例2)图4是描述本发明的实施例2的图像传感器的示图，其中图4(a) 示出了图像传感器中的像素的配置和复位电流源电路的配置，且图4 (b)示意性地示出了图像传感器的像素阵列中的阴影区域。
实施例2的图像传感器10a使用伪像素100a代替实施例1的图像 传感器10中的复位电流源电路104。
即，在实施例2的图像传感器中，如图4(b)所示，用于位于空 间的上部或下部的阴影区域lla中的一行的像素被用作复位电流源电 路，以供给复位电流到每个读取线。此外，示图中的llb是非阴影像 素列区域中的图像传感器的光接收部分。
类似于像素100，该伪像素100a包括光电二极管PDa、复位晶体 管Mla、读取晶体管M2a、选择晶体管M3a以及传输晶体管M4a。然 而，在伪像素100a中，复位晶体管Mla的栅极连接到VD电压，且 EN信号(仅在用于复位电压的读取时间周期处于H电平的控制信号) 而非用于选择像素的SEL信号被输入到选择晶体管M3a的栅极。传输 晶体管M4a的栅极被固定到L电平(例如，接地电压)。
即使在这种配置的实施例2的图像传感器10a中，仅对于EN信号 处于H电平的用于读取复位电压的时间周期Ta2(见图2(a)和2(b)), 由伪像素组成的复位电流源电路100a供给第二复位电流I2a到读取线 102,使得第二复位电流I2a和从像素输出的第一复位电流Il的总和恒 定。因此，即使来自像素的第一复位电流I1在高亮度过程中突然下降， 供给到读取线102的复位电流的总量能够保持恒定。因此，能够避免 当拍摄高亮度物体时假定白色的物体变成黑色的变黑现象。
(实施例3)
图5是描述本发明的实施例3的图像传感器的示图，其中该示图 示出了图像传感器中的像素的配置和复位电流源电路的配置。
类似于实施例2的图像传感器10a，实施例3的图像传感器10b使 用位于像素阵列中的阴影部分的伪像素100b代替实施例1的图像传感 器10中的复位电流源电路104。然而，在实施例3中的伪像素100b中， 在该像素中待形成传输晶体管M4和光电二极管PD的区域中不形成元 件。
即，该伪像素100b包括复位晶体管Mlb、读取晶体管M2b和选择晶体管M3b。在该伪像素100b中，类似于实施例2的伪像素100a, 复位晶体管Mlb的栅极连接到VD源，且EN信号(仅在用于复位电 压的读取时间周期处于H电平的控制信号)而非用于选择像素的SEL 信号被输入到选择晶体管M3b的栅极。
即使在这种配置的实施例3的图像传感器10b中，仅对于EN信号 处于H电平的用于读取复位电压的时间周期Ta2(见图2(a)和2(b)), 由伪像素100b组成的复位电流源电路100b供给第二复位电流I2b到读 取线102，使得第二复位电流I2a和从像素输出的第一复位电流II的 总和恒定。因此，即使来自像素的复位电流Il在高亮度过程中突然下 降，供给到读取线102的复位电流的总量能够保持恒定。因此，能够 避免当拍摄高亮度物体时假定白色的物体变成黑色的变黑现象。
(实施例4)
图6是描述本发明的实施例4的图像传感器的示图，其中该示图 示出了图像传感器中的像素的电路配置和复位电流源电路的配置，图7 示出了描述该图像传感器的操作的时序图。
实施例4的图像传感器10c具有像素的三晶体管配置而不是实施 例1的图像传感器10中的四晶体管配置。
即，组成实施例4的图像传感器的像素110c与图8中所示的组成 常规图像传感器20的像素200相同。像素110c包括光电二极管PD、 复位晶体管M1、读取晶体管M2和选择晶体管M3，其中用于复位光 电二极管PD的阴极电压的RST信号被输入到复位晶体管Ml的栅极， 且用于选择像素的SEL信号被输入到选择晶体管M3的栅极.
类似于实施例1中的复位电流源电路，复位电流源电路114c包括 读取晶体管M5，其中漏极和栅极连接到源电压VD;以及选择晶体管 M6;连接在读取晶体管M5的源极和读取线102之间。在该实施例4 中，仅对于读取复位电压到读取线的时间周期，导通选择晶体管M6 的控制信号ENc被输入到选择晶体管M6的栅极。
此外，在该实施例4中，复位电流源电路114c中的读取晶体管 M5的栅极长度Lm5 (见图1 ( c ))比像素110c中的读取晶体管M2的 栅极长度Lm2 (见图1 (b))长。
实施例4的图像传感器10c中的其他配置与实施例1中的图像传感
23器的配置相同。
在具有这种配置的图像传感器10c中，当读取复位电压时，第一 复位电流lie从像素100c和第二复位电流12从复位电流源电路U4c 分别供给到读取线102。因为恒流源103连接到读取线102,上述电流 11c和电流I2的总和总是恒定。
接着，下面描述操作。
图7是描述像素和高亮度变黑抑制电路的操作的时序图，其中图 7(a)示出了正常亮度过程中的操作且图7(b)示出了高亮度过程中的操 作。
首先，参考图7 (a)描述正常亮度过程中的操作。
当SEL信号处于H电平且选择晶体管M3导通时，像素被选择。 然后，在第一复位时间周期Tl，通过处于H电平的RST信号和图6 中所示的处于导通的复位晶体管Ml，读取晶体管M2的栅极201处于 VD电压。因为SEL信号处于H电平，选择晶体管M3处于ON状态。 因而，读取线102的电平处于VD电压。
在此后积分时间周期T2， RST信号处于L电平，且复位晶体管 Ml截止。因而，由于光电二极管PD产生的电荷，读取晶体管M2的 栅极201的电压减小，且被读取到读取线102的像素电压也逐渐减小。
相关双取样电路110取样和保持被读取到读取线102的像素电压 Vs作为在积分时间周期T2结束前的信号电压。
在时间周期T3中实现第二复位操作之后，在比积分时间周期T2 短的时间周期T4中，Enc信号处于H电平，第二复位电流被从复位电 流源电路114c供给到读取线102，且读取线102被保持在VD电平。 相关双取样电路110取样和保持被读取到读取线102的像素电压为时 间周期T4中的复位电压。
取样和保持电路输出在第 一复位操作之后的积分时间周期T2中取 样和保持的信号电压和在第二复位操作之后的短复位电压读取时间周 期T4中取样和保持的复位电压之间的电压差作为在像素检测的光检 测信号(像素信号)。
以这种方式，通过输出这两个取样和保持电压之间的差，从自像 素读取的像素信号中去除复位噪声。
接下来，参考图7 (b)描述高亮度过程中的操作。当SEL信号处于H电平且选择晶体管M3导通时，像素被选择。 然后，在第一复位时间周期Tl中，通过处于H电平的RST信号和处 于导通的复位晶体管Ml，读取晶体管M2的栅极201处于VD电压。 因为SEL信号处于H电平，选择晶体管M3处于ON状态。因而，读 取线102的电平处于VD电压。
在此后的积分时间周期T2， RST信号处于L电平，且复位晶体管 Ml截止。因而，在高亮度过程中，由于光电二极管PD产生的电流， 读取晶体管M2的栅极201的电压突然减小。
相关双取样电路110取样和保持被读取到读取线102的像素电压， 即，最小电压，作为在积分时间周期T2刚好结束之前的信号电压。
接着，在时间周期T3中实现第二复位操作，且在此后的时间周期 T4， RST信号处于L电平。因而，复位晶体管M1截止。然后，在高 亮度过程中，由于光电二极管PD产生的电流，读取晶体管M2的栅极 201的电压突然减小，且供给到读取线102的电流Ilc也从复位时间周 期T3中的最大值突然减小。然而，在与第一复位操作之后的时间周期 T2不同的第二复位操作之后的时间周期T4中，EN信号处于H电平。 第二复位电流I2被从复位电流源电路114c供给到读取线102，使得第 二复位电流12和第一复位电流Ilc的总和恒定。因而，读取线102的 电平净皮保持在VD电压。
因此，相关双取样电路110取样和保持被读取到读取线102的VD 电压作为复位电压。
以这种方式，在相关双取样电路210检测作为在积分时间周期T2 产生的输出信号206的信号电压(最小电压)和作为在时间周期T4中 产生的输出信号206的复位电压(VD电压)之间的差异，且在高亮度 过程中输出正确的像素信号。
以这种方式，在本实施例4中，在包括以矩阵布置的多个像素110c 和为用于从每个像素列的像素读取信号电压的每个像素列设置的读取 线102的图像传感器中，该图像传感器包括复位电流源电路104c，用 于为每个读取线102供给复位电流I2，其中当读取像素中的复位电压 时，从像素供给到读取线102的第一复位电流Ilc和从复位电流源电路 114c供给到读取线102的第二复位电流I2的总和恒定。因而，即使来 自像素的第一复位电流Ilc变化，供给到读取线102的复位电流的总量(Ilc+I2)保持恒定。因此，由于高亮度过程中强光入射到组成像素的 晶体管，即使来自像素的复位电流突然下降，所述复位电流仍被从复 位电流源电路104供给到读取线。因而，在复位电压读取时间周期过 程中，能够避免复位电压中的下降。因此，在高亮度过程中信号电压 和复位电压之间的差异变小，且能够防止高亮度物体变黑现象。
在实施例4中，类似于实施例l,在用于读取复位电压的时间周期 中，因为复位电流源电路114c供给第二复位电流I2到读取线102，使 得复位电压不下降，因此不需要现有技术中可见的用于检测复位电压 中的下降的电路。能够抑制由于检测阔值错误导致的高亮度物体中的 颜色的离差。
在本实施例4中，复位电流源电路中的读取晶体管M5的栅极长度 比像素中的读取晶体管M2的栅极长度长。因而，类似于实施例l,在 正常亮度过程的复位时间周期中，来自像素的复位电流Ilc超过来自复 位电流源电路的复位电流I2而占主导。由于复位电流源电路的特性中 的离差导致的复位电流的离差能够得到抑制。因此，能够进一步消除 由于复位电流源电路中的晶体管阔值中的制造离差导致的高亮度物体 中颜色离差。
在实施例4中，该复位电流源电路114c被配置成连接读取晶体管 M5的栅极和漏极到VD电压，且EN信号被输入到选择晶体管M6的 栅极。然而，复位电流源电路114c的电路配置不限于此。相反，可以 使用附图3 (a)中示出的复位电流源电路104a、图3(b)中示出的复 位电流源电路104b以及图3 (c)中示出的复位电流源电路104c。
在上述实施例4中，示出了包括复位电流源电路的图像传感器， 该复位电流源电路具有不同于用于每个读取线的像素的电路配置，其 中如实施例1中所述，复位电流源电路能够通过伪像素配置，该伪像 素具有与像素相同的电路元件，或者具有与像素部分相同的电路元件。
例如，类似于^f象素110c，实施例4中的复位电流源电路可以是包 括光电二极管PD、复位晶体管Ml、读取晶体管M2和选择晶体管M3 的伪像素，其中复位晶体管Ml的栅极连接到VD电压，且仅在复位电 压的读取时间周期中处于H电平的ENc信号而非用于选择像素的SEL 信号被输入到选择晶体管M3的栅极。
此外，在伪像素中，显然，读取晶体管M2和选择晶体管M3串联连接在VD电压和读取线之间，VD电压端的读取晶体管M2的栅极被 连接到光电二极管PD的阴极，且复位晶体管Ml连接在VD源和读取 晶体管M2的栅极之间。
实施例4中的复位电流源电路可以是包括如上所述的伪像素中的 光电二极管的伪像素，包括组成该像素的三个晶体管，即，复位晶体 管Ml、读取晶体管M2和选择晶体管M3，其中复位晶体管Ml的栅 极连接到VD电压，且仅在复位电压的读取时间周期处于H电平的ENc 信号而非用于选择像素的SEL信号被输入到选择晶体管M3的栅极。 此外，在该伪像素中，显然，读取晶体管M2和选择晶体管M3串联连 接在VD电压和读取线之间，且复位晶体管Ml连接在VD源和读取晶 体管M2的栅极之间。
另外，尽管在上述实施例1-4中没有特别描述，下面将描述一种电 子信息设备，其中该电子信息设备在图像采集部分中包括使用根据实 施例l-4的图像传感器其中至少任意一种的数码相机(例如，数字摄像 机、数字照相机)、图像输入照相机以及图像输入设备(例如，扫描仪、 传真机以及装配有照相机的移动电话设备)。
(实施例5)
图13是示出作为本发明的实施例5在图像采集部分使用根据实施 例1-4的图像传感器的电子信息设备的示意性示例配置的框图。
图13中所示的根据本发明实施例5的电子信息设备90包括下述至 少之一图像采集部分91,至少使用根据本发明实施例1-4的图像传 感器其中任意一种；存储部分92(例如，记录介质)，用于在实现了用 于记录的预定信号处理之后，数据记录图像采集部分91获得的高质量 图像数据；显示部分93(例如，液晶显示设备)，用于在实现了用于显 示的预定信号处理之后，在显示屏幕上显示图像数据；通信部分94(例 如，发射和接收设备)，用于在实现了用于通信的预定信号处理之后通 信图像数据；以及图像输出部分95，用于打印(打字输出)和输出(打 印输出)该图像数据。
如上所述，通过使用其优选实施例示例了本发明。然而，本发明 不应被理解成只基于上述实施例。应当理解，本发明的范围应被理解 成只基于权利要求。还应当理解，基于本发明的描述和来自本发明的详细优选实施例描述的公共知识，本领域技术人员能够实现等同的技 术范围。而且，应当理解，本说明书中引用的任意专利、任意专利申 请和任意参考文献，都以与此处具体描述的内容相同的方式，通过引 用被并入到本说明书中。
工业应用
本发明提供了在装配有照相机的移动电话设备、数字照相机或监 控照相机中使用的图像传感器，具体而言，在图像传感器的领域中提 供了一种图像传感器，该图像传感器在拍摄过程中具有改善的高亮度 物体的图像质量，并且能够防止高亮度物体变黑现象而不增加芯片尺 寸，该图像传感器包括以矩阵布置的多个像素和为用于从每个像素列 的像素读取像素信号的每个像素列设置的读取线。
对于本领域技术人员而言，不偏离本发明范围和精神的各种其他 修改是显而易见且容易实现的。因此，本发明并不旨在表明此处所述 的权利要求的范围受限于此处提出的描述，而是旨在表明权利要求应 净皮广义地理解。
权利要求
1.一种图像传感器，包括以矩阵布置的多个像素，该图像传感器基于作为每个像素的参考电压的复位电压和在每个像素通过光电转换产生的信号电压之间的电压差检测每个像素的像素信号，该图像传感器包括为每个像素列设置的多个读取线，其中从相应的像素列的像素读取所述复位电压和所述信号电压；以及为每个读取线设置的复位电流源部分，其中当从像素读取所述复位电压时，在从该像素向读取线供给第一复位电流的同时，该复位电流源部分向该读取线供给第二复位电流，使得该第一复位电流和该第二复位电流的总和恒定。
2. 根据权利要求l所述的图像传感器，其中 所述像素包括第一读取晶体管，用于通过在用于读取所述复位电压的时间周期中向栅极施加所述复位电压，向所述读取线供给所述第 一复位电流，并用于通过在用于读取所述信号电压的时间周期中向栅 极施加所述信号电压，向所述读取线供给对应于所述信号电压的像素 电5危；以及所述复位电流源部分包括第二读取晶体管，用于通过在用于读取 所述复位电压的时间周期中向栅极施加所述复位电压，向所述读取线 供给所述第二复位电流。
3. 根据权利要求2所述的图像传感器，其中组成所述复位电流源 部分的第二读取晶体管的栅极长度比组成所述像素的第一读取晶体管的栅极长度长。
4. 根据权利要求l所述的图像传感器，其中所述复位电流源部分 包括复位电流源电路，包括串联连接在源电压和所述读取线之间的多 个晶体管，其中串联连接的所述多个晶体管其中至少一个被控制，以 在用于读取所述复位电压的周期中处于导通状态；以及恒流源，连接在所述读取线和接地电压之间。
5. 根据权利要求4所述的图像传感器，其中 所述复位电流源电路包括串联连接在所述源电压和所述读取线之间的两个晶体管；源电压被供给到串联连接的两个晶体管的源电压端的晶体管的栅极；并且控制信号被供给到串联连接的两个晶体管的读取线端的晶体管的 栅极。
6. 根据权利要求4所述的图像传感器，其中 所述复位电流源电路包括串联连接在所述源电压和所述读取线之间的两个晶体管；并且控制信号被供给到串联连接的两个晶体管的栅极。
7. 根据权利要求4所述的图像传感器，其中 所述复位电流源电路包括串联连接在所述源电压和所述读取线之间的两个晶体管；复位电压被供给到串联连接的两个晶体管的读取线端的晶体管的 栅极；并且控制信号被供给到串联连接的两个晶体管的源电压端的晶体管的 栅极。
8. 根据权利要求4所述的图像传感器，其中 所述复位电流源电路包括连接在所述源电压和所述读取线之间的单个晶体管；控制信号被供给到所述单个晶体管的栅极。
9. 根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述像素包括 光电二极管，用于执行光电转换；选择晶体管，用于选择所述像素；读取晶体管，连接在所述选择晶体管和所述复位电压之间，该读 取晶体管用于读取在光电二极管通过光电转换产生的电荷的电平；复位晶体管，用于控制所述读取晶体管，使得所述读取晶体管输 出所述复位电压；以及传输晶体管，用于将在光电二极管通过光电转换产生的电荷电平 传输到所述读取晶体管，其中在所选择的像素中，在读取所述复位电压之后，读取通过光 电转换产生的信号电压。
10. 根据权利要求9所述的图像传感器，其中所述复位电流源电 流是位于阴影区域中的伪像素，其中该伪像素包括 光电二极管，用于实现光电转换；选择晶体管，用于在读取所述复位电压的周期中选择该伪像素； 读取晶体管，连接在所述选择晶体管和所述源电压之间，该读取晶体管用于读取在所述伪像素产生的电荷的电平；复位晶体管，用于总是供给所述复位电压到所述读取晶体管的栅极；以及传输晶体管，连接在光电二极管和读取晶体管之间，其中栅极电 压被固定在所述晶体管的截止电压。
11. 根据权利要求9所述的图像传感器，其中所述复位电流源电 流是位于阴影区域中的伪像素，其中该伪像素包括选择晶体管，用于在读取所述复位电压的周期中选择该伪像素； 读取晶体管，连接在所述选择晶体管和源电压之间，该读取晶体 管用于读取在所述伪像素产生的电荷的电平；以及复位晶体管，用于总是供给所述复位电压到所述读取晶体管的栅极。
12. 根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述像素包括 光电二极管，用于实现光电转换；选择晶体管，用于选择所述像素；读取晶体管，连接在所述选择晶体管和源电压之间，该读取晶体 管用于读取在光电二极管通过光电转换产生的电荷的电平；以及复位晶体管，用于控制所述读取晶体管，使得所述读取晶体管输 出复位电压，其中在所选择的像素中，在读取了通过光电转换产生的信号电压 之后，读取所述复位电压。
13. 根据权利要求12所述的图像传感器，其中所述复位电流源电 流是位于阴影区域中的伪像素，其中该伪像素包括 光电二极管，用于实现光电转换；选择晶体管，用于在读取所述复位电压的周期中选择该伪像素； 读取晶体管，连接在所述选择晶体管和所述源电压之间，该读取晶体管用于读取在该伪像素产生的电荷的电平；以及复位晶体管，用于总是供给所述复位电压到所述读取晶体管的栅极。
14. 根据权利要求12所述的图像传感器，其中所述复位电流源电 流是位于阴影区域中的伪像素，其中该伪像素包括选择晶体管，用于在读取所述复位电压的周期中选择该伪像素；读取晶体管，连接在所述选择晶体管和所述源电压之间，该读取晶体管用于读取在该伪像素产生的电荷的电平；以及复位晶体管，用于总是供给所述复位电压到所述读取晶体管的栅极。
15. —种电子信息设备，在图像采集部分中使用根据权利要求1所述的图像传感器。
全文摘要
图像传感器和电子信息设备。公开了一种图像传感器。该图像传感器包括以矩阵布置的多个像素，该图像传感器基于作为每个像素的参考电压的复位电压和在每个像素通过光电转换产生的信号电压之间的电压差检测每个像素的像素信号，并且包括为每个像素列设置的多个读取线，其中复位电压和信号电压被从所述相应像素列的像素读取；以及为每个读取线设置的复位电流源部分，其中当从像素读取复位电压时，在从该像素向读取线供给第一复位电流的同时，该复位电流源部分向该读取线供给第二复位电流，使得该第一复位电流和该第二复位电流的总和恒定。
文档编号H04N5/374GK101309369SQ200810099070
公开日2008年11月19日 申请日期2008年5月16日 优先权日2007年5月16日
发明者服部真司 申请人:夏普株式会社