光電轉換器、成像系統以及光電轉換器的驅動方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電轉換器、成像系統以及光電轉換器的驅動方法。
【背景技術】
[0002]已知存在放大器與信號線連接以從像素讀出信號的成像裝置。美國專利N0.6818877(在下文中，稱為“PTL I”)描述了這樣的配置:用于從像素讀出信號的多個放大器與視頻總線連接，并且還設有預充電的放大器以提升視頻總線的電勢。用于從像素讀出信號的放大器設有低阻抗的放大器以降低視頻總線的電勢。在預充電的放大器提升視頻總線的電勢之后，用于從像素讀出信號的放大器進行操作以降低視頻總線的電勢。
[0003]但是，在諸如PTL I中描述的操作的情況下，當使用預充電的放大器提升視頻總線的電勢時，以及，當使用用于從像素讀出信號的放大器降低視頻總線的電勢時，大的(高的)電流在視頻總線與電源之間流動。作為結果，視頻總線的電勢波動較大，并且，到用于在視頻總線的下游的電路處對輸出到視頻總線的信號進行采樣的時間點之前，視頻總線的電勢不會收斂。不能對準確的信號電平進行采樣，這導致圖像質量的劣化。
【發明內容】
[0004]提供了一種光電轉換器，包括:信號源，對在光電轉換單元產生的信號進行處理；信號線，被配置為接收從信號源輸出的信號；以及復位單元，被配置向信號線供應復位電壓。信號源包含連續地排列在第一節點和第二節點之間的放大晶體管和負載，其中負載向放大晶體管供應電流，第一節點被供應第一電壓，并且第二節點被供應第二電壓。負載被設置在供應第二電壓的一側。復位電壓與第一電壓之間的差異的絕對值小于復位電壓與第二電壓之間的差異的絕對值。
[0005]還提供一種對在光電轉換單元產生的信號進行處理的光電轉換器的驅動方法。光電轉換器具有包含光電轉換單元、放大晶體管和向放大晶體管供應電流的負載的信號源，其中，放大晶體管和負載連續地排列在第一節點和第二節點之間，第一節點被供應第一電壓，并且第二節點被供應第二電壓，負載被設置在供應第二電壓的一側。光電轉換器還具有被配置為接收從信號源輸出的信號的信號線。該方法包括在將信號從信號源輸出到信號線之前，將信號線復位為復位電壓。復位電壓與第一電壓之間的差異的絕對值小于復位電壓與第二電壓之間的差異的絕對值。
[0006]參照附圖閱讀示例性實施例的以下描述，本發明的其它特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0007]圖1是示出了根據第一實施例的光電轉換器的配置示例的框圖。
[0008]圖2是示出了根據第一實施例的復位單元的配置示例的示圖。
[0009]圖3是用于描述根據第一實施例的光電轉換器的操作的時序圖。
[0010]圖4是示出了根據第一實施例的信號源的配置示例的示圖。
[0011]圖5是示出了根據第二實施例的光電轉換器的配置示例的框圖。
[0012]圖6是用于描述根據第二實施例的光電轉換器的操作的時序圖。
[0013]圖7A和圖7B是示出了根據第三實施例的多芯片光電轉換器的配置示例的示圖。
[0014]圖8是示出根據第四實施例的成像系統的配置示例的示圖。
【具體實施方式】
[0015]第一實施例
[0016]圖1是示出了根據第一實施例的光電轉換器的配置示例的框圖。光電轉換器包括包含以矩陣形式排列的多個像素I的像素陣列2、以行(line)為增量來選擇像素I的行選擇單元3和對從像素陣列2輸出的信號進行處理的信號處理單元4。光電轉換器還包括選擇信號處理單元4的列選擇單元5、傳輸從信號處理單元4輸出的信號的水平信號線LH、輸出被輸出到水平信號線LH的信號的輸出緩沖器7和對水平信號線LH進行復位的復位單元6。從輸出緩沖器7輸出的信號從輸出節點8傳輸到下游的電路。
[0017]像素I包含光電轉換單元，并且，除了光電轉換單元之外還可包含像素放大單元，所述像素放大單元根據在光電轉換單元產生的電荷來輸出電壓信號。同一列中的像素I經由公共垂直信號線LV(I)至LV(η)中的一個連接到信號處理單元4。信號處理單元4包含與像素陣列2的各列對應地提供的列信號處理單元4-1至4-η。這里，η是自然數，因此，在圖1中，垂直信號線LV(η)和信號處理單元4-η都被指示為位于從像素陣列2的左面算起的第η列。在后文統稱垂直信號線LV(I)至LV(η)的情況中，它將被寫為LV。
[0018]根據本實施例的信號處理單元4包含向垂直信號線LV⑴供應電流的恒流源Il和接收來自像素I的信號的輸入并向水平信號線LH輸出電壓信號的緩沖器單元。緩沖器單元包含晶體管Ml和M2以及恒流源12。晶體管Ml的一個主節點(端子)與供應第一電壓VCC的第一節點連接，并且，另一主節點經由晶體管M3與水平信號線LH連接。晶體管M3扮作(用作)用于選擇緩沖器電路的選擇晶體管的角色。在晶體管M3導通時，緩沖器電路(單元)的輸出被傳輸到水平信號線LH。在晶體管M2導通時，晶體管Ml的另一主節點與恒流源12之間的路徑導通，由此晶體管Ml和恒流源12作為源跟隨器電路操作。換句話說，根據本實施例，緩沖器電路包含作為放大晶體管的晶體管Μ1、作為向放大晶體管供應電流的負載的恒流源12、以及晶體管M2。晶體管M2被設在供應第一電壓VCC的第一節點與供應第二電壓VSS的第二節點之間。
[0019]行選擇單元3在接收到垂直開始脈沖VST和垂直時鐘信號CLKV時進行操作，并且與垂直時鐘信號CLKV同步地輸出用于控制像素陣列2的各行的像素的信號PV(I)至PV(m)。m是自然數，并且在圖1中指示位于從像素陣列2的頂部算起的第m行。
[0020]列選擇單元5在接收到水平開始脈沖HST和水平時鐘信號CLKH時進行操作，并且與水平時鐘信號CLKH同步地輸出用于控制列信號處理單元4-1至4-η的信號PH(I)至PH(η)。在圖1中，信號PH(η)指示位于從像素陣列2的左側算起的第η列。
[0021]圖2示出了復位單元6的配置示例。根據本實施例的復位單元6具有水平復位晶體管Μ4，該水平復位晶體管Μ4的一個主節點(端子)與水平信號線LH連接并且另一主節點(端子)接收復位電壓VRST。水平復位晶體管Μ4由被提供給控制節點(端子)的信號RST控制。復位電壓VRST被設為使得復位電壓VRST與第一電壓VCC之間的差異的絕對值小于復位電壓VRST與第二電壓VSS之間的差異的絕對值。
[0022]接下來將描述根據本實施例的光電轉換器的操作。圖3是用于描述光電轉換器的操作示例的時序圖。在以下描述中，當在控制節點接收的信號處于高電平時，晶體管導通。
[0023]直到時刻(時間點)tl的時段是從信號處理單元4輸出與像素陣列2的第(K-1)行的像素有關的信號的時段，并且，時刻t2至時刻t6是從信號處理單元4輸出與像素陣列2的第K行的像素有關的信號的時段。K是2至m的范圍中的整數。
[0024]在時刻t0，當信號PH(η)與水平時鐘信號CLKH同步地變為高電平時，包含在第η列的列信號處理單元4-η中的晶體管M2和M3導通。因此，晶體管Ml和恒流源12作為源跟隨器電路進行操作，并且該源跟隨器電路的輸出經由晶體管M3顯現在水平信號線LH上。這里假定第(K-1)行的第η列處的像素的輸出為飽和信號電平。
[0025]在時刻tl，與水平時鐘信號CLKH變為高電平同步地，信號PH(n)變為低電平。在同一時刻tl，信號PV(K-1)變為低電平，因此，與第(K-1)行的像素有關的讀出操作結束。
[0026]在垂直時鐘信號CLKV在時刻t2變為高電平時，信號PV(K-1)移到第K行，并且信號PV(K)變為高電平。因此，對來自第K行的像素的信號進行輸出的操作開始。在時刻t2，復位信號RST與水平時鐘信號CLKH變為高電平同步地變為高電平。這