[发明专利]固态图像拾取装置

说明书

技术领域

本发明涉及固态图像拾取装置，更具体地，涉及降低当通过为固态图像拾取装置的每一像素列设置的列信号处理电路执行读取时出现的噪声的技术。 

背景技术

已知的放大器固态图像拾取装置包括设置在其像素中的放大器晶体管。每一放大器晶体管在其控制电极接收由光电转换器产生的电荷，放大该电荷，并将放大的电荷作为信号输出到为每一像素列设置的垂直输出线。 

在一些情况下，垂直输出线具有处理信号的列信号处理电路。日本专利特开第2003-051989号公开了一种示例性配置，其中每一列信号处理电路包括放大器电路和相关双采样(CDS)电路。在此配置中，通过向差分放大器输入从列信号处理电路顺序输出的噪声信号和其上叠加有所述噪声信号的信号分量，降低噪声。 

在CDS处理中，顺序地对噪声信号和其中在光学信号上叠加有噪声信号的信号进行采样，并计算这两个信号之间的差值，由此输出其中噪声分量减少的信号。电路类型随使用的有限差分方法而改变，并且，在日本专利特开第2003-051989号中公开的配置仅是示例性的。 

在像素包括放大器晶体管的上述情况下，列信号处理电路常常被配置为作为跟随器工作。为了使列信号处理电路作为跟随器工作，需要向放大器晶体管供给恒定电流。在这一方面，日本专利特开第2007-036916号公开了另一示例性配置，其中通过为每一垂直输出线设置被配置为供给恒定电流的金属氧化物半导体(MOS)晶体管(即负载MOS晶体管)来供给恒定电流。 

为各垂直输出线设置的负载MOS晶体管的栅极与共用布线连接。从电压供给电路向该栅极供给恒定电压，使得可向其供给希望的恒定电流。 

参照图6，将描述在日本专利特开第2007-036916号中公开的配置，所述配制包括电压供给电路和为垂直输出线设置的负载MOS晶体管。 

单位像素600包括放大器晶体管。从负载MOS晶体管602经由垂直输出线601向像素600的放大器晶体管供给恒定电流。经由电压供给布线603向负载MOS晶体管602的栅极供给电压。MOS晶体管604a的栅极和漏极与电压供给布线603连接。恒流源604b向MOS晶体管604a供给恒定电流。MOS晶体管604a和恒流源604b构成电压供给电路604。负载MOS晶体管602、MOS晶体管604a和恒流源604b构成电流镜电路。 

在此配置中，图像质量可能由于通过下述机制产生的噪声而劣化。 

将参照图7描述图6所示的配置中的噪声产生，图7是示出CDS处理中的工作时序的概念图。横轴表示时间。曲线V603表示电压供给布线603的电位。如果用符号“N”表示噪声信号并用符号“S”表示通过光电转换产生的信号，那么图7示出由CDS电路对N信号和S+N信号采样的各个定时。例如，在日本专利特开第2003-051989号的情况下，其图1所示的保持电容器23和24在这些定时保持信号。 

参照图7，本发明的发明人的考查揭示，电压供给布线603的电位表现出时间上的变化。其原因是由电压供给电路604的电压发生器产生的噪声。 

电压供给电路604包括晶体管604a。众所周知，当晶体管电路工作时，晶体管电路产生其功率谱与频率f的倒数成比例的所谓1/f噪声，以及其功率谱关于频率恒定并与输出电阻成比例的所谓热噪声。这些种类的噪声导致电压供给布线603的电位具有时间上的变化。 

在固态图像拾取装置的工作中，N信号采样和S+N信号采样之间的时滞通常为约几微秒。上述的噪声的频带是约几千千赫的频带。假 设几千千赫的频带中的热噪声分量的范围为几十微伏到几百微伏。即使电压供给布线的电位被设计为例如800mV，由几千千赫的频带中的噪声导致的时间上的变化的范围为几十微伏到几百微伏，并且在该范围的中心为800mV的平均电位。 

因此，如图7所示，在N信号被采样的时间T1时的电压供给布线603的电位与在S+N信号被采样的时间T2时的电压供给布线603的电位不同，其差相当于上述范围的电平。并且，电位在每一次采样时随机变化。随着电压供给布线603的电位增大，负载MOS晶体管602的电流也增大，并且，由作为MOS晶体管的放大器晶体管和负载MOS晶体管602构成的源极跟随器电路的输出因此增加。由于这种情况下的晶体管被假设为负沟道MOS(NMOS)晶体管，因此源极跟随器电路的输出的增大意味着源极电位的降低。还基于晶体管为NMOS晶体管的假定，描述流过负载MOS晶体管602的电流强度的变化和栅极电位之间的关系。