專利名稱：提供改進(jìn)圖像質(zhì)量的圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像傳感器，其中具有光電轉(zhuǎn)換元件的像素以矩陣方式排列，更具體地說，本發(fā)明涉及可以提高諸如太陽光的局部較亮的圖像的圖像質(zhì)量的圖像傳感器。
背景技術(shù)：
諸如CMOS圖像傳感器那樣的圖像傳感器具有作為像素的光電轉(zhuǎn)換元件，它將預(yù)定積分周期期間輸入的光的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號、進(jìn)行圖像處理并輸出圖像信號。在驅(qū)動行選擇線時，在每列設(shè)置的采樣保持電路保持與行選擇線相連的像素的光電轉(zhuǎn)換信號，并根據(jù)水平掃描脈沖，順序地輸出被保持的該檢測信號。
例如，第2002-218324號日本未審查專利申請公報對這種CMOS圖像傳感器進(jìn)行了披露。
例如，傳統(tǒng)圖像傳感器的像素包括光電二極管，作為光電轉(zhuǎn)換元件；復(fù)位晶體管，用于復(fù)位其陰極電位；放大晶體管，用于放大陰極電位；以及選擇晶體管。在將光電二極管的陰極電位復(fù)位到復(fù)位電位后，在預(yù)定積分周期期間，光電二極管根據(jù)接收的光強(qiáng)產(chǎn)生的電流使其陰極電壓降低，該陰極電壓被采樣保持電路作為光電轉(zhuǎn)換電壓保持。
在復(fù)位時，復(fù)位噪聲被疊加到陰極電位上。復(fù)位噪聲依據(jù)不同的像素而不同，因為復(fù)位噪聲取決于晶體管特性的分散和像素內(nèi)寄生電容的分散。為了從檢測的電壓上消除復(fù)位噪聲，采樣保持電路包括相關(guān)雙采樣電路。在第一復(fù)位操作之后，在完成積分周期時，該相關(guān)雙采樣電路采樣保持該陰極電位，而在此后，在立即進(jìn)行了第二復(fù)位操作后，采樣保持在后續(xù)的復(fù)位噪聲讀取周期之后產(chǎn)生的復(fù)位噪聲。把這兩個采樣保持電壓的差電壓作為像素信號輸出。通過確定這兩個采樣保持電壓的差，從檢測信號中消除復(fù)位噪聲。
然而，在其亮度比周圍高得多的區(qū)域，例如太陽光存在于被捕獲圖像的局部上時，在相應(yīng)像素內(nèi)，光電二極管產(chǎn)生的光電轉(zhuǎn)換電流非常高。在第二復(fù)位操作之后，在復(fù)位噪聲讀取周期內(nèi)，這種高亮度使陰極電位迅速降低。因此，這兩個采樣保持電壓的差電壓變得非常小。換句話說，待在諸如太陽光這樣的高亮度區(qū)域內(nèi)檢測的像素信號電平被認(rèn)為是最高電平，但是不能獲得希望的像素信號電平，因為在復(fù)位噪聲讀取周期結(jié)束時讀取的復(fù)位噪聲變得非常高。因此，將要獲得的輸出圖像變成一個其中太陽的亮度極低、并且在極個別情況下太陽變得完全黑暗的圖像。

發(fā)明內(nèi)容
因為上述原因，本發(fā)明的目的是提供一種通過相關(guān)雙采樣來采樣保持每個像素的檢測信號的圖像傳感器，其中即使在局部存在高亮度圖像，仍可以產(chǎn)生適當(dāng)亮度的輸出圖像。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個方面是用于捕獲圖像的圖像傳感器，該圖像傳感器包括多個像素，以矩陣方式排列，每個像素包括用于根據(jù)接收的光強(qiáng)產(chǎn)生電流的光電轉(zhuǎn)換元件和用于將光電轉(zhuǎn)換元件的節(jié)點復(fù)位到復(fù)位電壓的復(fù)位晶體管；以及采樣保持電路，用于根據(jù)像素節(jié)點的電位對像素電位進(jìn)行采樣保持。并且，采樣保持電路輸出在像素的第一復(fù)位操作之后在積分周期結(jié)束時的第一像素電位與積分周期之后的第二復(fù)位操作之后在復(fù)位噪聲讀取周期結(jié)束時的第二像素電位之間的差電位作為像素信號。而且，在采樣保持電路中，在復(fù)位噪聲讀取周期期間的第二像素電位超過預(yù)定閾值電平時，將該第二像素電位設(shè)置為預(yù)定基準(zhǔn)電位。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，當(dāng)圖像在局部具有高亮度時，通過在復(fù)位噪聲讀取周期期間進(jìn)行曝光，防止第二像素電位變得遠(yuǎn)高于復(fù)位噪聲，而且防止作為第一像素電位與第二像素電位之間的差電位的像素信號電平過度降低。換句話說，在第二像素電位超過預(yù)定閾值電平時，禁止采樣保持電路的相關(guān)雙采樣功能，以便檢測復(fù)位電平與第一像素電位之間的差電壓，而不是檢測第一像素電位與第二像素電位之間的差電壓。因此，可以防止在亮度高的局部區(qū)域內(nèi)發(fā)生圖像質(zhì)量下降。


圖1是示出根據(jù)本實施例的CMOS圖像傳感器的像素陣列配置的示意圖；圖2是示出傳統(tǒng)采樣保持電路的示意圖；圖3是示出采樣保持電路的操作的信號波形圖；圖4是示出根據(jù)本實施例的采樣保持電路的示意圖；圖5是示出根據(jù)本實施例的采樣保持電路的操作的示意圖；圖6是示出根據(jù)本實施例的采樣保持電路的另一個操作的示意圖；以及圖7是示出根據(jù)第二實施例的采樣保持電路的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將參考

本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于下面的實施例，而是包括權(quán)利要求及其等效物所述的發(fā)明。
圖1是示出根據(jù)本實施例的CMOS圖像傳感器的像素陣列配置的示意圖。像素陣列10包括分別以行方向排列的多個復(fù)位電源線VR、行選擇線SLCT1-4以及復(fù)位控制線RST1-4；以列方向排列的多個列線CL1-4；以及排列在每個行選擇線、復(fù)位控制線以及列線之間的交叉點上的像素PX11-PX44。每個像素具有光電轉(zhuǎn)換電路，光電轉(zhuǎn)換電路包括復(fù)位晶體管M1；光電二極管PD，作為光電轉(zhuǎn)換元件；源極跟隨器晶體管M2，用于放大作為光電二極管的一個節(jié)點的陰極電位；以及選擇晶體管M3，用于響應(yīng)于行選擇線SLCT的驅(qū)動，將源極跟隨器晶體管M2的源極與列線CL連接在一起。將作為光電二極管的另一個節(jié)點的陽極連接到基準(zhǔn)電位，例如地。
垂直掃描移位寄存器12和復(fù)位控制電路11對以行方向排列的行選擇線SLCT1-4和復(fù)位控制線RST1-4的驅(qū)動過程進(jìn)行控制。換句話說，垂直掃描移位寄存器12是用于產(chǎn)生垂直掃描信號Vscan的垂直掃描電路，它響應(yīng)于垂直掃描時鐘VCLK串行地傳送數(shù)據(jù)VDATA“1”，并產(chǎn)生用于選擇每行的垂直掃描信號Vscan。響應(yīng)于垂直掃描信號，順序地驅(qū)動行選擇線SLCT0-3。
將以列方向排列的每個列線CL1-4分別連接到采樣保持電路14。如下所述，采樣保持電路14對每個像素通過列線CL提供的光電轉(zhuǎn)換信號進(jìn)行放大，消除復(fù)位操作中產(chǎn)生的復(fù)位噪聲，并輸出像素信號。
通過由利用水平掃描移位寄存器16產(chǎn)生的水平掃描信號Hscan選擇的列選擇晶體管CS1-4，將采樣保持電路14輸出的像素信號輸出到公共輸出總線OBUS，并利用與輸出總線相連的放大器AMP對其進(jìn)行放大。將放大器AMP的輸出提供到色彩處理器(未示出)。
圖2是示出傳統(tǒng)采樣保持電路的示意圖，圖3是示出采樣保持電路的操作的信號波形圖。圖2示出一個像素PX的電路以及通過列線(未示出)連接到像素PX的采樣保持電路14。采樣保持電路14包括第一開關(guān)SW1、第二開關(guān)SW2、第一采樣保持電容器C1、第二采樣保持電容器C2、基準(zhǔn)電壓VREF以及第一和第二放大器AMP1和AMP2，該采樣保持電路14是用于消除該像素的光電轉(zhuǎn)換電路的復(fù)位噪聲的相關(guān)雙采樣電路。電流源I1設(shè)置在像素PX與采樣保持電路14之間。
參考圖3說明像素PX以及采樣保持電路14的操作。在圖3中示出與行選擇線SLCT、復(fù)位控制線RST以及第一和第二開關(guān)SW1和SW2相關(guān)聯(lián)的作為與像素內(nèi)的光電二極管D1的陰極電壓VPD對應(yīng)的輸出的像素電位Vp的電壓變化。為了簡潔起見，假定將行選擇線SLCT驅(qū)動到H電平，而選擇晶體管M3處于接通(ON)狀態(tài)。
首先，在第一復(fù)位周期T1，將復(fù)位控制線RST驅(qū)動到H電平，復(fù)位晶體管M1接通，并將光電二極管PD的陰極電位VPD設(shè)置為復(fù)位電平VR。對應(yīng)于陰極電位VPD的像素電位Vp也變成相應(yīng)復(fù)位電平。在復(fù)位控制線RST變?yōu)長電平并且復(fù)位晶體管M1斷開時，利用光電二極管PD產(chǎn)生的電流，使陰極電位VPD根據(jù)輸入光的光強(qiáng)逐漸降低。這就是積分周期T2。然而，在斷開復(fù)位晶體管M1時，產(chǎn)生復(fù)位噪聲Vn。該復(fù)位噪聲Vn是依據(jù)像素而分散的電壓。
預(yù)定積分周期T2期滿后，臨時地接通開關(guān)SW1和SW2，并且通過選擇晶體管M3和列線(未示出)，根據(jù)陰極電位VPD產(chǎn)生的、從源極跟隨器晶體管M2輸出的驅(qū)動電流對電容器C1進(jìn)行充電。通過進(jìn)行此采樣操作，節(jié)點VC1變?yōu)殡娢籚R-(Vs+Vn)，它是復(fù)位電壓VR減去在積分周期T2期間下降的復(fù)位噪聲電壓Vn與電位Vs之和(Vs+Vn)。還通過第一放大器AMP1，將節(jié)點VC1的電位傳送到第二電容器C2。
此時，第二開關(guān)SW2還處于接通(ON)狀態(tài)，而且如果第一放大器AMP1的放大系數(shù)為1，則還將第二電容器C2充電到與第一電容器相同的電壓狀態(tài)。在這種情況下，將電平VR-(Vs+Vn)與基準(zhǔn)電壓VREF之間的差電壓施加到第一和第二電容器C1和C2。在將開關(guān)SW1控制到斷開(OFF)狀態(tài)時，第一和第二電容器保持上述電平。
積分周期T2結(jié)束后，將復(fù)位脈沖再提供到復(fù)位控制線RST，并且接通復(fù)位晶體管M1。通過進(jìn)行該第二復(fù)位操作，將陰極電位VPD再充電到復(fù)位電平VR。這就是第二復(fù)位周期T3。然后，在復(fù)位噪聲讀取周期T4，臨時接通第一開關(guān)SW1。此時，使第二開關(guān)SW2保持?jǐn)嚅_(OFF)狀態(tài)。還是在此復(fù)位噪聲讀取周期T4中，如同積分周期T2一樣，利用光電二極管產(chǎn)生的電流，使陰極電位VPD的電平根據(jù)接收的光強(qiáng)降低。然而，將復(fù)位噪聲讀取周期T4設(shè)置得比積分周期T2短。
在此復(fù)位噪聲讀取周期T4期間，開關(guān)SW1變成接通狀態(tài)，并且第一電容器C1的節(jié)點VC1變?yōu)殡娖絍R-Vn，它是復(fù)位電壓VR降低復(fù)位噪聲Vn所產(chǎn)生的電平。通過第一放大器AMP1，還將該電位VR-Vn傳送到第二電容器C2的端子。此時，第二開關(guān)SW2處于斷開(OFF)狀態(tài)，因此，第二電容器C2的節(jié)點VC2處于開放狀態(tài)。因此，在第二電容器C2的節(jié)點VC2，產(chǎn)生了在積分周期T2結(jié)束時節(jié)點VC1的電位VR-(Vs+Vn)與復(fù)位噪聲讀取周期T4結(jié)束時節(jié)點VC1的電位VR-Vn之間的差電壓波動，而在節(jié)點VC2產(chǎn)生電壓VREF+Vs，它是第一采樣時的基準(zhǔn)電壓VREF與差電壓Vs之和。換句話說，從該電壓VREF+Vs內(nèi)消除復(fù)位噪聲Vn。
通過將第二放大器AMP2的基準(zhǔn)電位設(shè)置為VREF，第二放大器AMP2對根據(jù)接收的光強(qiáng)積分的檢測電壓Vs進(jìn)行放大，并通過利用水平掃描移位寄存器16產(chǎn)生的水平掃描信號順序地控制其接通(ON)/斷開(OFF)的列門CS，將它輸出到輸出總線OBUS。并且，利用設(shè)置在輸出總線OBUS上的公共放大器AMP放大該輸出電壓，并將該輸出電壓作為像素信號提供到后續(xù)級中的A/D轉(zhuǎn)換電路。
圖3所示的像素電位Vp的波形是表示其局部亮度高的圖像所對應(yīng)的像素的例子。換句話說，將積分周期T2控制為短周期，而像素電位Vp迅速降低并在短時間內(nèi)飽和。與此同時，在第一采樣保持操作期間，在接通開關(guān)SW1和SW2時，檢測電壓Vs達(dá)到最大值。盡管第二復(fù)位操作T3之后的復(fù)位噪聲讀取周期T4短，但是，其像素電位Vp迅速降低，而且在第二采樣保持操作T4期間，在接通開關(guān)SW1時，待作為復(fù)位噪聲Vn檢測的電平極高。因此，相關(guān)雙采樣過程確定的檢測電壓Vs＝(VR-Vn)-{VR-(Vs+Vn)}比對應(yīng)于高亮度的原始電平低。
復(fù)位噪聲讀取周期T4必須具有保證復(fù)位控制信號RST與第一開關(guān)SW1的操作之間具有余量的一定長度，但是對于上述高亮度圖像，即使在這樣短的周期T4內(nèi)，像素電位Vp仍迅速降低，并且采樣保持遠(yuǎn)超過最初設(shè)定的復(fù)位噪聲的復(fù)位噪聲Vn。
圖4是示出根據(jù)本實施例的采樣保持電路的示意圖。該像素PX與圖2所示像素相同。采樣保持電路14包括相關(guān)雙采樣電路14A和用于控制是否禁止該相關(guān)雙采樣電路的控制電路14B。圖4所示的相關(guān)雙采樣電路14A與圖2所示的采樣保持電路具有同樣的配置。在如圖1所示與列線CL1-4相連的采樣保持電路14中，將控制電路14B設(shè)置在列線與相關(guān)雙采樣電路14A之間。
控制電路14B包括開關(guān)SW4和SW5，而且還包括NOR門NOR以及反相器INV1和INV2。利用反相器INV1的輸出控制設(shè)置在像素PX與相關(guān)雙采樣電路14A之間的開關(guān)SW4，并在該輸出為H電平時，將開關(guān)SW4控制到ON狀態(tài)。與所述一樣，利用反相器INV2的輸出控制設(shè)置在相關(guān)雙采樣電路14A與復(fù)位電源VR之間的開關(guān)SW5，并在該輸出為H電平時，將開關(guān)SW5控制到ON狀態(tài)。將用于控制控制電路14B的使能/禁止的使能信號EN輸入到NOR門NOR的一個輸入端，而將像素電位Vp輸入到其另一個輸入端。
圖5是示出根據(jù)本實施例的采樣保持電路的操作的示意圖。該例子是在捕獲如圖3一樣在局部具有高亮度的圖像時的操作的例子。第一復(fù)位周期T1期間的復(fù)位操作以及在積分周期T2結(jié)束時，在接通開關(guān)SW1和SW2時執(zhí)行的第一采樣保持操作與圖3所示情況相同。在進(jìn)行這些操作期間，以這樣的方式進(jìn)行控制，以致使能信號EN處于H電平(禁止?fàn)顟B(tài))，控制電路14B處于禁止?fàn)顟B(tài)，開關(guān)SW4接通，開關(guān)SW5斷開。因此，相關(guān)雙采樣電路14A內(nèi)的節(jié)點電壓VC1變成電壓VR-(Vs+Vn)，它是復(fù)位噪聲Vn與檢測電壓Vs之和(Vs+Vn)與對應(yīng)于復(fù)位電壓的電壓VR之間的差值。如果假定增益＝1，則第一放大器AMP1的輸出也與圖3所示情況相同。
然后，在第二復(fù)位周期T3，將使能信號EN設(shè)置為L電平(使能狀態(tài))。這樣使NOR門NOR處于有效狀態(tài)，并且在像素電位Vp變成比NOR門NOR的閾值電平Vth低的電平時，將NOR門NOR的輸出控制到H電平。第二復(fù)位周期T3之后，在復(fù)位晶體管M1斷開時，開始復(fù)位噪聲讀取周期T4，并且陰極電壓VPD的電平根據(jù)入射光的光強(qiáng)降低。由于亮度高，所以陰極電壓迅速降低，像素電位Vp也相應(yīng)地迅速降低，以便在第一開關(guān)SW1斷開的保持操作之前，超過NOR門NOR的閾值電平Vth。
響應(yīng)于此，NOR門NOR的輸出變成H電平，第一反相器INV1的輸出變成L電平，并且將開關(guān)SW4控制到斷開狀態(tài)，與此同時，第二反相器INV2的輸出變成H電平，并且將開關(guān)SW5控制到接通狀態(tài)。在開關(guān)SW5接通時，將節(jié)點電壓VC1強(qiáng)行上拉到復(fù)位電源VR電平，而不上拉到像素電位Vp。然后，斷開第一開關(guān)SW1，并且利用電容器C1保持復(fù)位電平VR。換句話說，節(jié)點電位VC1的電平變成復(fù)位電平VR，并且第一放大器AMP1的輸出也變成復(fù)位電平VR。因此，將節(jié)點電壓VC2從基準(zhǔn)電壓VREF上拉到Vs+Vn+VREF，以使檢測電壓變成Vs+Vn。
在此采樣保持操作過程中，不從檢測電壓Vs+Vn內(nèi)去除復(fù)位噪聲Vn。然而，檢測電壓Vs是最大值，或者是接近最大值的值，因此，即使不去除小復(fù)位噪聲，輸出圖像(最大灰度級或接近最大灰度級的灰度級)的圖像質(zhì)量問題仍小。說得更確切些，與現(xiàn)有技術(shù)相比，圖像質(zhì)量仍得到改善，在現(xiàn)有技術(shù)中，所檢測的復(fù)位噪聲Vn不必要的高，而且檢測電壓Vs變得非常低，從而降低輸出圖像的亮度，即使輸出圖像具有高亮度。
圖6是示出根據(jù)本實施例的采樣保持電路的另一個操作的示意圖。不同于圖3，圖6是在捕獲亮度不高的圖像時的操作過程的例子。由于入射光的強(qiáng)度低，所以在積分周期T2內(nèi)，光電二極管PD的電流較低，因此，陰極電壓VPD及其相應(yīng)像素電位Vp逐漸降低。待在積分周期T2結(jié)束時在第一采樣保持操作時保持的像素電位Vp未達(dá)到飽和電平。
即使在第二復(fù)位操作T3之后的復(fù)位噪聲讀取周期T4內(nèi)，陰極電壓PD及其相應(yīng)像素電位Vp逐漸降低，而且在第一開關(guān)SW1關(guān)閉的保持操作之前，不超過閾值電平Vth。因此，作為控制電路14B的NOR門NOR的第二輸入的像素電位Vp不變成L電平，并且NOR門的輸出維持L電平。換句話說，第一反相器INV1的輸出維持H電平，以使開關(guān)SW4維持ON狀態(tài)，并且第二反相器INV2的輸出維持L電平，因此不接通開關(guān)SW5。因此，檢測到已經(jīng)從其內(nèi)去除了復(fù)位噪聲Vn的適當(dāng)電壓Vs。
這樣，在像素沒有特別高的亮度時，控制電路14B將相關(guān)雙采樣電路14A的操作控制到正常操作。檢測從其內(nèi)去除了復(fù)位噪聲Vn的適當(dāng)檢測電壓Vs。
在上述實施例中，通過適當(dāng)設(shè)定NOR門的閾值電平Vth，可以優(yōu)化控制電路14B的控制電平。因此，通過使控制電路14B的閾值電平發(fā)生變化，可以改變相關(guān)雙采樣操作的使能與禁止之間的邊界點。
圖7是示出根據(jù)第二實施例的采樣保持電路的示意圖。相關(guān)雙采樣電路14A與圖4所示的實施例相同。在第二實施例中設(shè)置比較器CMP，而不是設(shè)置圖4所示的NOR門，而且將該比較器的輸出提供到控制電路14B內(nèi)的第一反相器INV1。此外，在比較器CMP中，利用開關(guān)SW6，可以將待與像素電位Vp進(jìn)行比較的閾值電平在Vth1與Vth2(＜Vth1)之間進(jìn)行切換?？梢岳糜煽墒挚赝獠慷俗樱蛘呶词境龅膬?nèi)部電路自動控制的控制信號CON來切換開關(guān)SW6。
在圖像中包括諸如太陽光的、在局部具有高亮度的圖像時，選擇較高閾值電平Vth1。如果在復(fù)位噪聲讀取周期T4期間，像素電位Vp降低到比閾值電平Vth1低，則進(jìn)行第二采樣保持操作時的檢測電平變成復(fù)位電壓VR，并且操作過程變得與圖5所示操作過程相同。
另一方面，如果圖像中不包括在局部具有非常高亮度的圖像，則選擇正常的較低閾值電平Vth2。因此，在復(fù)位噪聲讀取周期T4期間，像素電位Vp不超過閾值電平Vth2，并且進(jìn)行第二采樣保持操作時的檢測電平變成復(fù)位噪聲Vn，而且操作過程變得與圖6所示操作過程相同。
通過象這樣使閾值電平可變，可以獲得根據(jù)所捕獲的圖像優(yōu)化的輸出圖像。
可以根據(jù)從捕獲的圖像接收的光的光強(qiáng)，自動設(shè)定上述閾值電平的變化。例如，在一個幀周期期間，累加被檢測的像素信號電平，以檢測圖像的亮度，并對與輸出總線OBUS相連的放大器AMP的增益進(jìn)行控制。例如，如果圖像暗，則提高增益，而如果圖像亮，則降低增益。此外，如果僅控制放大器的增益是不夠的，則調(diào)節(jié)積分周期T2的長度。利用設(shè)置在A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端的自動增益控制電路進(jìn)行該控制過程，該A/D轉(zhuǎn)換電路與輸出總線上的放大器AMP的輸出端相連。
例如，如果將積分周期T2控制為較長的第一周期，則接收光的光強(qiáng)較低，因此將閾值電平Vth設(shè)置到高，并提高相關(guān)雙采樣操作的禁止功能的靈敏度，以便不降低局部高亮度圖像的圖像質(zhì)量。如果將積分周期T2設(shè)置為較短的第二周期，則接收光的光強(qiáng)較高，因此將閾值電平Vth設(shè)置為低，并降低靈敏度，以便僅對亮度極高的圖像激活禁止功能，這樣防止降低圖像質(zhì)量。
通過進(jìn)行手動操作，可以對閾值電平Vth1和Vth2進(jìn)行可變設(shè)置。換句話說，觀看輸出圖像的用戶可以手動改變該設(shè)置以提高圖像質(zhì)量，從而提供更高質(zhì)量的輸出圖像。
根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器，可以提高局部高亮度圖像的圖像質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種用于捕獲圖像的圖像傳感器，該圖像傳感器包括多個像素，以矩陣方式排列，每個像素包括用于根據(jù)接收的光強(qiáng)產(chǎn)生電流的光電轉(zhuǎn)換元件和用于將光電轉(zhuǎn)換元件的節(jié)點復(fù)位到復(fù)位電壓的復(fù)位晶體管；以及采樣保持電路，用于根據(jù)所述像素的所述節(jié)點的電位對像素電位進(jìn)行采樣保持，其中所述采樣保持電路輸出在所述像素的第一復(fù)位操作之后在積分周期結(jié)束時的第一像素電位與所述積分周期之后的第二復(fù)位操作之后在復(fù)位噪聲讀取周期結(jié)束時的第二像素電位之間的差電位作為像素信號，以及在所述采樣保持電路中，在所述復(fù)位噪聲讀取周期期間的所述像素電位超過預(yù)定閾值電平時，將所述像素電位設(shè)置為預(yù)定基準(zhǔn)電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述預(yù)定基準(zhǔn)電位是所述復(fù)位電位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中可以將所述預(yù)定閾值電平的設(shè)置變更為多個電平。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器，其中可以根據(jù)從所捕獲圖像接收的光強(qiáng)改變所述預(yù)定閾值電平的設(shè)置。
5.一種用于捕獲圖像的圖像傳感器，該圖像傳感器包括多個像素，以矩陣方式排列，每個像素包括用于根據(jù)接收的光強(qiáng)產(chǎn)生電流的光電轉(zhuǎn)換元件和用于將所述光電轉(zhuǎn)換元件的節(jié)點復(fù)位到復(fù)位電位的復(fù)位晶體管；以及采樣保持電路，用于根據(jù)所述像素的所述節(jié)點的電位對像素電位進(jìn)行采樣保持，其中所述采樣保持電路輸出在所述像素的第一復(fù)位操作之后在積分周期結(jié)束時的第一像素電位與所述積分周期之后的第二復(fù)位操作之后在復(fù)位噪聲讀取周期結(jié)束時的第二像素電位之間的第一差電位作為像素信號，以及在所述復(fù)位噪聲讀取周期期間的所述像素電位超過預(yù)定閾值電平時，所述采樣保持電路輸出所述第一像素電位與在進(jìn)行第一復(fù)位時的像素電位之間的第二差電位作為像素信號，代替所述第一差電位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，其中可以將所述預(yù)定閾值電平的設(shè)置變更為多個電平。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，其中可以根據(jù)從所捕獲圖像接收的光強(qiáng)改變所述預(yù)定閾值電平的設(shè)置。
8.一種用于捕獲圖像的圖像傳感器，該圖像傳感器包括多個像素，以矩陣方式排列，每個像素包括用于根據(jù)接收的光強(qiáng)產(chǎn)生電流的光電轉(zhuǎn)換元件和用于將所述光電轉(zhuǎn)換元件的節(jié)點復(fù)位到復(fù)位電壓的復(fù)位晶體管；以及采樣保持電路，用于根據(jù)所述像素的所述節(jié)點的電位對像素電位進(jìn)行采樣保持，其中所述采樣保持電路輸出在所述像素的第一復(fù)位操作之后在積分周期結(jié)束時的第一像素電位與所述積分周期之后的第二復(fù)位操作之后在復(fù)位噪聲讀取周期結(jié)束時的第二像素電位之間的差電位作為像素信號，以及所述采樣保持電路進(jìn)一步包括控制電路，該控制電路檢測在所述復(fù)位噪聲讀取周期內(nèi)所述像素電位超過預(yù)定閾值電平，以將所述第二像素電位設(shè)置為復(fù)位電位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，其中可以將所述預(yù)定閾值電平的設(shè)置變更為多個電平。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，其中可以根據(jù)從所捕獲圖像接收的光強(qiáng)改變所述預(yù)定閾值電平的設(shè)置。
全文摘要
提供改進(jìn)圖像質(zhì)量的圖像傳感器。本發(fā)明公開了一種用于捕獲圖像的圖像傳感器，該圖像傳感器具有多個像素，以矩陣方式排列，每個像素包括用于根據(jù)接收的光強(qiáng)產(chǎn)生電流的光電轉(zhuǎn)換元件和用于將光電轉(zhuǎn)換元件的節(jié)點復(fù)位到復(fù)位電壓的復(fù)位晶體管；以及采樣保持電路，用于根據(jù)像素節(jié)點的電位對像素電位進(jìn)行采樣保持。此外，采樣保持電路輸出在像素的第一復(fù)位操作之后在積分周期結(jié)束時的第一像素電位與積分周期之后的第二復(fù)位操作之后在復(fù)位噪聲讀取周期結(jié)束時的第二像素電位之間的差電位作為像素信號。此外，在采樣保持電路中，在復(fù)位噪聲讀取周期期間的第二像素電位超過預(yù)定閾值電平時，將該第二像素電位設(shè)置為預(yù)定基準(zhǔn)電位。
文檔編號H04N5/3745GK1481147SQ0314981
公開日2004年3月10日 申請日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月25日
發(fā)明者國分政利, 水口壽孝, 船越純, 小林博, 山本克義, 義, 孝 申請人:富士通株式會社