特開 2022-64801 画像センサー及び電子デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022064801

(43)【公開日】2022-04-26

(54)【発明の名称】画像センサー及び電子デバイス

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/357 20110101AFI20220419BHJP

   H04N 5/378 20110101ALI20220419BHJP

   H04N 5/374 20110101ALI20220419BHJP

   H04N 5/363 20110101ALI20220419BHJP

【ＦＩ】

H04N5/357 500

H04N5/378

H04N5/374

H04N5/363

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020189764

(22)【出願日】2020-11-13

(31)【優先権主張番号】202011093687.X

(32)【優先日】2020-10-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】500080546

【氏名又は名称】鴻海精密工業股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＯＮ ＨＡＩ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】６６，Ｃｈｕｎｇ Ｓｈａｎ Ｒｏａｄ，Ｔｕ－Ｃｈｅｎｇ Ｎｅｗ Ｔａｉｐｅｉ，２３６（ＴＷ）

(74)【代理人】

【識別番号】110002848

【氏名又は名称】特許業務法人ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】蔡 仁勝

(72)【発明者】

【氏名】蔡 東吉

【テーマコード（参考）】

5C024

【Ｆターム（参考）】

5C024CX06

5C024CX07

5C024EX42

5C024GY31

5C024GY37

5C024GY39

5C024GY41

5C024HX13

5C024HX23

5C024HX29

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ノイズを低減できる画像センサー及び電子デバイスを提供する。
【解決手段】画像センサーは、画素アレイ２１、相関二重サンプリングユニット及びアナログ・デジタル変換器２４１を含む。画素アレイ２１は、行と列で配列された複数の画素を有する。画素は、光信号を電気信号に変換する。電気信号はアナログ信号である。アナログ・デジタル変換器は、複数の画素から出力された電気信号をデジタル信号に変換する。相関二重サンプリングユニットは、デジタル信号及び/又は電気信号を対応する相関二重サンプリング信号に変換する。ここで、相関二重サンプリングユニットがデジタル信号を変換する際に相関二重サンプリング信号はデジタル信号であり、相関二重サンプリングユニットが電気信号を変換する際に相関二重サンプリング信号はアナログ信号である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像センサーであって、
前記画像センサーは、画素アレイ、相関二重サンプリングユニット及びアナログ・デジタル変換器を含み、
前記画素アレイには、行と列で配列された複数の画素があり、前記画素は、光信号を電気信号に変換するために使用され、前記電気信号は、アナログ信号であり、
前記アナログ・デジタル変換器は、前記複数の画素から出力された前記電気信号をデジタル信号に変換し、
前記相関二重サンプリングユニットは、前記画像センサーのノイズを低減するために、前記デジタル信号及び/または前記電気信号を対応する相関二重サンプリング信号に変換し、
前記相関二重サンプリングユニットが前記デジタル信号を変換する際に、前記相関二重サンプリング信号はデジタル信号であり、前記相関二重サンプリングユニットが前記電気信号を変換する際に、前記相関二重サンプリング信号は、アナログ信号であることを特徴とする画像センサー。

【請求項2】

前記相関二重サンプリングユニットは、第１の相関二重サンプリング回路を含み、
前記第１の相関二重サンプリング回路の一端は、前記画素アレイに電気的に接続されて、前記電気信号を第１の相関二重サンプリング信号に変換し、
前記第１の相関二重サンプリング回路の他端は、前記アナログ・デジタル変換器に電気的に接続されて、前記アナログ・デジタル変換器が前記第１の相関二重サンプリング信号をデジタル信号に変換するように、前記第１の相関二重サンプリング信号を前記アナログ・デジタル変換器に送信することを特徴とする請求項１に記載の画像センサー。

【請求項3】

前記相関二重サンプリングユニットは、第２の相関二重サンプリング回路をさらに含み、
前記第２の相関二重サンプリング回路は、前記アナログ・デジタル変換器によって出力された前記デジタル信号を第２の相関二重サンプリング信号に変換するために、前記アナログ・デジタル変換器に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の画像センサー。

【請求項4】

前記画像センサーには、タイミング制御回路と行ドライバーがさらに含まれ、
前記タイミング制御回路は、タイミング制御信号を出力し、
前記行ドライバーは、前記タイミング制御信号に従って、前記画素アレイ内の信号を出力しようとする画素を選択することを特徴とする請求項３に記載の画像センサー。

【請求項5】

前記画素には、フォトダイオード、転送トランジスタ、駆動トランジスタ、行選択トランジスタ及びリセットトランジスタが含まれ、
前記リセットトランジスタの第１端子は、電源端子に電気的に接続され、前記リセットトランジスタの第２端子は、リセット制御信号を受信するために使用され、前記リセットトランジスタの第３端子は、フローティング拡散ノードに電気的に接続され、
前記転送トランジスタの第１の端子は、前記フローティング拡散ノードに電気的に接続され、前記転送トランジスタの第２の端子は、伝送制御信号を受信するために使用され、前記転送トランジスタの第３の端子は、前記フォトダイオードの一端に電気的に接続され、
前記フォトダイオードの他端は、接地されており、
前記駆動トランジスタの第１端子は、前記電源端子に電気的に接続され、前記駆動トランジスタの第２端子は、リセット信号サンプリング信号を受信するために使用され、前記駆動トランジスタの第３端子は、前記行選択トランジスタの第１端子に電気的に接続され、
前記行選択トランジスタの第２端子は、光電子信号サンプリング信号を受信するために使用され、前記行選択トランジスタの第３端子は、出力端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の画像センサー。

【請求項6】

前記第１の相関二重サンプリング回路は、サンプリング回路及び第１の演算増幅回路を含み、
前記サンプリング回路は、第１のサンプリングコンデンサ及び第２のサンプリングコンデンサを含み、
前記第１のサンプリングコンデンサは、前記画素アレイが印加されたリセットサンプリング信号に基づいて出力したリセット信号をサンプリングし、
前記第２のサンプリングコンデンサは、光電変換に従って前記画素アレイによって出力された画像信号をサンプリングし、
前記第１の演算増幅回路は、前記リセット信号と前記画像信号との差を計算して、前記第１の相関二重サンプリング信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の画像センサー。

【請求項7】

前記第２の相関二重サンプリング回路は、第２の演算増幅回路を含み、
前記第２の演算増幅回路の第１入力端子は、前記アナログ・デジタル変換器がデジタル変換後に出力したデジタル信号を受信し、前記第２の演算増幅回路の第２入力端子は、前記アナログ・デジタル変換器がリセット後に出力したデジタルリセット信号を受信し、前記第２の演算増幅回路は、前記デジタル信号と前記デジタルリセット信号との差を計算することを特徴とする請求項３に記載の画像センサー。

【請求項8】

画像プロセッサと、
請求項１～７の何れか一項に記載の画像センサーと、を備えることを特徴とする電子デバイス。

【請求項9】

前記画素アレイに外部光を集光するための光学システムをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の電子デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像センサーの技術分野に関し、特に画像センサー及び電子デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

現代のコンピューター技術と情報処理技術の発展に伴い、インテリジェントシステムは、人間の代わりに外界のさまざまな複雑な情報を処理する。これらの情報は、自然界の音、光、温度、圧力及び匂いなどを含む。視覚は人間が外界から情報を取得するための重要な方法であり、研究によれば、人間が外界について感知する情報において、８０％が人間の視覚情報から来ている。視覚画像の膨大な量の情報に基づいて、先進的な画像取得技術は現代のインテリジェントシステムの重要な構成部分となっている。

【0003】

画像センサーは、画像取得デバイスのコア部品である。画像センサーは、光電素子の光電変換機能を使用して、感光面の光画像を、光画像に比例する電気信号に変換する。画像センサーのノイズは、光学素子、センサー素子などに関連している可能性がある。画像センサーの読み出しノイズは、実際の解像度に影響を与える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

これに鑑みて、ノイズを低減できる画像センサー及び電子デバイスを提供する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を解決するために、本願の一実施形態に係る画像センサーは、画素アレイ、相関二重サンプリングユニット及びアナログ・デジタル変換器を含み、前記画素アレイには、行と列で配列された複数の画素があり、前記画素は、光信号を電気信号に変換するために使用され、前記電気信号は、アナログ信号であり、前記アナログ・デジタル変換器は、前記複数の画素から出力された電気信号をデジタル信号に変換し、前記相関二重サンプリングユニットは、前記画像センサーのノイズを低減するために、前記デジタル信号及び/または前記電気信号を対応する相関二重サンプリング信号に変換し、前記相関二重サンプリングユニットが前記デジタル信号を変換する際に、前記相関二重サンプリング信号はデジタル信号であり、前記相関二重サンプリングユニットが前記電気信号を変換する際に、前記相関二重サンプリング信号は、アナログ信号である。

【0006】

また、本願の１つの実施可能な形態において、前記相関二重サンプリングユニットは、第１の相関二重サンプリング回路を含み、前記第１の相関二重サンプリング回路の一端は、前記画素アレイに電気的に接続されて、前記電気信号を第１の相関二重サンプリング信号に変換し、前記第１の相関二重サンプリング回路の他端は、前記アナログ・デジタル変換器に電気的に接続されて、前記アナログ・デジタル変換器が前記第１の相関二重サンプリング信号をデジタル信号に変換するように、前記第１の相関二重サンプリング信号を前記アナログ・デジタル変換器に送信する。

【0007】

また、本願の１つの実施可能な形態において、前記相関二重サンプリングユニットは、第２の相関二重サンプリング回路をさらに含み、前記第２の相関二重サンプリング回路は、前記アナログ・デジタル変換器によって出力された前記デジタル信号を第２の相関二重サンプリング信号に変換するために、前記アナログ・デジタル変換器に電気的に接続されている。

【0008】

また、本願の１つの実施可能な形態において、前記画像センサーには、タイミング制御回路と行ドライバーがさらに含まれ、前記タイミング制御回路は、タイミング制御信号を出力し、前記行ドライバーは、前記タイミング制御信号に従って、前記画素アレイ内の信号を出力しようとする画素を選択する。

【0009】

また、本願の１つの実施可能な形態において、前記画素には、フォトダイオード、転送トランジスタ、駆動トランジスタ、行選択トランジスタ及びリセットトランジスタが含まれ、前記リセットトランジスタの第１端子は、電源端子に電気的に接続され、前記リセットトランジスタの第２端子は、リセット制御信号を受信するために使用され、前記リセットトランジスタの第３端子は、フローティング拡散ノードに電気的に接続され、前記転送トランジスタの第１の端子は、前記フローティング拡散ノードに電気的に接続され、前記転送トランジスタの第２の端子は、伝送制御信号を受信するために使用され、前記転送トランジスタの第３の端子は、前記フォトダイオードの一端に電気的に接続され、前記フォトダイオードの他端は、接地されており、前記駆動トランジスタの第１端子は、前記電源端子に電気的に接続され、前記駆動トランジスタの第２端子は、リセット信号サンプリング信号を受信するために使用され、前記駆動トランジスタの第３端子は、前記行選択トランジスタの第１端子に電気的に接続され、前記行選択トランジスタの第２端子は、光電子信号サンプリング信号を受信するために使用され、前記行選択トランジスタの第３端子は、出力端子に電気的に接続されている。

【0010】

また、本願の１つの実施可能な形態において、前記第１の相関二重サンプリング回路は、サンプリング回路及び第１の演算増幅回路を含み、前記サンプリング回路は、第１のサンプリングコンデンサ及び第２のサンプリングコンデンサを含み、前記第１のサンプリングコンデンサは、前記画素アレイが印加されたリセットサンプリング信号に基づいて出力したリセット信号をサンプリングし、前記第２のサンプリングコンデンサは、光電変換に従って前記画素アレイによって出力された画像信号をサンプリングし、前記第１の演算増幅回路は、前記リセット信号と前記画像信号との差を計算して、前記第１の相関二重サンプリング信号を出力する。

【0011】

また、本願の１つの実施可能な形態において、前記第２の相関二重サンプリング回路は、第２の演算増幅回路を含み、前記第２の演算増幅回路の第１入力端子は、前記アナログ・デジタル変換器がデジタル変換後に出力したデジタル信号を受信し、前記第２の演算増幅回路の第２入力端子は、前記アナログ・デジタル変換器がリセット後に出力したデジタルリセット信号を受信し、前記第２の演算増幅回路は、前記デジタル信号と前記デジタルリセット信号との差を計算する。

【0012】

本願の一実施形態に係る電子デバイスは、画像プロセッサと、上記の何れか１つの形態に記載のような画像センサーと、を備える。

【0013】

また、本願の１つの実施可能な形態において、前記電子デバイスは、前記画素アレイに外部光を集光するための光学システムをさらに含む。

【発明の効果】

【0014】

本発明の実施形態によって提供される画像センサー及び電子デバイスは、画像センサーのノイズを低減するために、相関二重サンプリング電源を設けることにより、画素アレイによって出力された電気信号及び/またはアナログ・デジタル変換器によって変換されたデジタル信号を変換して、画像センサーのノイズを低減する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明による例示的な電子デバイスの概略図である。

【図2】図１における画像センサーの好ましい実施形態のブロック図である。

【図3】図１における変換ユニットのブロック図である。

【図4】図２における画素アレイの画素のブロック図である。

【図5】図３における第１の相関二重サンプリング回路のブロック図である。

【図6】図１におけるアナログ・デジタル変換器のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態における図面と併せて、本発明の実施形態における技術的解決策を明確かつ完全に説明する。記載された実施形態は、本発明の実施形態の一部のみであり、すべての実施形態ではないことは明らかである。

【0017】

本発明の実施形態に基づいて、当業者が創造的な労働を払わない前提下で得られる他のすべての実施形態は、何れも本発明の保護範囲内に属する。

【0018】

図１は、本願の例示的な電子デバイス１の概略図である。図１に示すように、電子デバイス１は、光学システム１０、画像センサー２０及び画像プロセッサ３０を含む。電子デバイス１は、携帯型画像ングシステムであり、例えば、カメラ、携帯電話、ビデオカメラ、またはデジタル画像データをキャプチャする他の撮像装置などである。

【0019】

光学システム１０の主な部品は、光学レンズ１１である。光学レンズ１１は、レンズシステムが組み合わされて構成される。レンズシステムは、異なる凸面と凹面を複数有するレンズを含み、凸レンズの中央部分はエッジよりも厚いため、レンズのエッジを通過する光は中央部分の光よりも屈折されている。レンズの屈折原理によって、シーンからの光がレンズ１１を透過して、フォーカシングプレーンにおいて鮮明な画像を形成する。１つの実施可能な形態では、レンズ１１に入る光線中の赤外光を濾過して、画像を人間の目で見られる効果に近づけるために、赤色フィルターを含めることもできる。

【0020】

画像センサー２０は、レンズ１１の光信号を電気信号に変換し、処理後にデジタル信号を出力するために使用される。具体的には、被写体が光学システム１０のレンズによって屈折されると、画像センサー２０の撮像管又は固体撮像素子の結像面において「焦点」が形成され、次に、画像センサー２０のフォトダイオードＧＸによって、「焦点」の外側の光学画像を電荷が携える電気信号に変換し、この電気信号を処理した後に、画像処理装置３０にデジタル信号を出力する。

【0021】

画像プロセッサ３０は、画像センサー２０によって出力されたデジタル信号を処理して、ＲＧＢ、ＹＵＶなどのフォーマットに変換して出力する。画像処理装置３０によるデジタル信号の処理は、例えば色の彩度、鮮明さ、及び流暢さなどの画質に直接影響を与える。

【0022】

図２は、本発明の画像センサー２０の好ましい実施形態のブロック図である。図２に示すように、画像センサー２０は、画素アレイ２１、タイミング制御回路２２、行ドライバー２３、及び変換モジュール２４を含む。図３を併せて参照すると、変換モジュール２４は、複数の変換ユニット２４１を含み、各変換ユニット２４１は、相関二重サンプリングユニット２４１０及びアナログ・デジタル変換器２４１３を含む。相関二重サンプリングユニット２４１０は、第１の相関二重サンプリング回路２４１１及び第２の相関二重サンプリング回路２４１２を含む。

【0023】

本発明の実施形態では、タイミング制御回路２２は、画素アレイ２１の動作特性を制御するように構成され、タイミング制御信号を生成する。動作中、タイミング制御回路２２は、制御論理信号を生成して、画素アレイ２１の画素に含まれるトランジスタを制御し、例えば、フォトダイオードに蓄積された電荷の蓄積、移動、及びリセットを制御する。さらに、タイミング制御回路２２は、列ラインで列ドライバー２３によって供給される駆動電圧の値を調整するために、制御論理信号の論理レベルを決定することができる。

【0024】

本発明の実施形態では、画像センサー２０は、複数の行ドライバー２３を含み、タイミング制御信号に基づいて、処理すべき画素信号を生成する画素アレイ２１の１行または１列を選択する。行ドライバー２３は、複数の行に配置されて、対応する行の画素に含まれる駆動トランジスタに駆動電圧を供給する。例えば、行ドライバー２３は、第１の行に含まれるリセットトランジスタに駆動電圧ＲＳＴを提供する。また、行ドライバー２３は、第１の行に含まれる転送トランジスタに駆動電圧ＴＸ１を提供する。

【0025】

画素アレイ２１は、２次元の画像感知画素アレイ２１であり、例えば、１つのｍ行ｎ列の画素マトリックスが構成される。ｍ及びｎは正の整数であり、ｍ*ｎの画素は同じ構造であってもよい。各画素には、フォトダイオードなどのフォトセンサーが含まれる。フォトセンサーは、入射光子（入射光）を受け取り、且つ光子を電荷に変換する。

【0026】

本発明の実施形態では、画素アレイ２１に含まれるフォトダイオードは、光電変換によって光強度を検出するために使用され、フォトダイオードは、使用モードに従って光を電流または電圧信号に変換することができる光検出器である。フォトダイオードのダイは、通常感光性のＰＮジャンクションを使用するので、光の変化に非常に敏感であり、一方向の導電性があり、光の強さが異なると電気的特性が変化する。従って、光の強さを使用して、回路における電流を変更できる。

【0027】

本発明の実施形態において、画素アレイ２１は、トランジスタなどの光電変換器をさらに含んでもよい。例えば、トランジスタは、行選択スイッチとして使用され得る。トランジスタは、フォトダイオードＧＸの光電変換に応じて電気画像信号Ａ（Ｓ）を出力し、及び印加されたリセット電圧に応じてリセット信号Ａ（Ｒ）を出力する。電気画像信号Ａ（Ｓ）及びリセット信号Ａ（Ｒ）は、アナログ信号である。

【0028】

１つの実施可能な形態では、画素アレイ２１は、複数の画素を含んでもよい。各画素は、１つのフォトダイオードＧＸ、１つの転送トランジスタＴＸ、１つの駆動トランジスタＤＸ、１つの行選択トランジスタＳＸ、及び１つのリセットトランジスタＲＸを含む。フォトダイオードＧＸは、入射光を捕捉し、且つ捕捉した入射光を電荷に変換する。電荷は、伝送ランジスタＴＸを介して、フォトダイオードＧＸからフローティング拡散エリアＦＤまで選択的に伝送される。転送トランジスタＴＸは、トランスミッションゲートＴＧ信号によって制御される。フローティング拡散エリアＦＤは、駆動トランジスタＤＸのゲートに接続される。この駆動トランジスタＤＸは、出力電圧バッファリングするためのソースフォロワー（アンプ）として機能する。出力電圧は、行選択トランジスタＳＸによって出力電圧ОＵＴとして選択的に送信される。行選択トランジスタＳＸは、行選択トランジスタＳＸのゲートに印加される行選択信号ＳＥＬによって制御される。最後に、リセットトランジスタＲＸは、リセット信号ＲＳによって制御されて、選択的にフローティング拡散エリアＦＤに蓄積された電荷を基準レベルにリセットさせる。

【0029】

具体的には、図４に示すように、画素アレイ２１は、フォトダイオードＧＸ、１つの転送トランジスタＴＸ、１つの駆動トランジスタＤＸ、１つの行選択トランジスタＳＸ、１つのリセットトランジスタＲＸ、フローティング拡散ノードＦＤ、出力端子Ｖｏｕｔ、及び電源端子Ｖｄｄを含む。フローティング拡散ノードＦＤの電圧の大きさは、出力端子Ｖｏｕｔの電圧の大きさに比例している。ＲＳＴは、リセットトランジスタＲＸのリセット制御信号であり、ＴＸ１は、転送トランジスタＴＸの伝送制御信号であり、ＳＨＲは、リセット信号サンプリング信号であり、ＳＨＳは、光電子信号サンプリング信号である。

【0030】

リセットトランジスタＲＸの第１端子は、電源端子Ｖｄｄに電気的に接続され、リセットトランジスタＲＸの第２端子は、リセット制御信号ＲＳＴを受信するために使用され、リセットトランジスタＲＸの第３端子は、フローティング拡散ノードＦＤに電気的に接続される。転送トランジスタＴＸの第１端子は、フローティング拡散ノードＦＤに電気的に接続される。転送トランジスタＴＸの第２端子は、伝送制御信号ＴＸ１を受信するために使用される。転送トランジスタＴＸの第３端子は、フォトダイオードＧＸの一端に電気的に接続される。フォトダイオードＧＸの他端は、接地されている。駆動トランジスタＤＸの第１端子は、電源端子Ｖｄｄに電気的に接続され、駆動トランジスタＤＸの第２端子は、リセット信号サンプリング信号ＳＨＲを受信するために使用され、駆動トランジスタＤＸの第３端子は、行選択トランジスタＳＸの第１端子に電気的に接続されている。行選択トランジスタＳＸの第２端子は、光電子信号サンプリング信号ＳＨＳを受信するために使用され、行選択トランジスタＳＸの第３端子は、出力端子Ｖоｕｔに電気的に接続されている。

【0031】

ＲＳＴがハイレベルの場合、リセットトランジスタＲＸがオンされ、且つリセットトランジスタＲＸがリセット信号をフローティング拡散ノードＦＤと出力端子Ｖоｕｔに出力する。ＳＨＲがハイレベルの場合、フローティング拡散ノードＦＤまたは出力端子Ｖоｕｔのリセット信号Ａ（Ｒ）をサンプリングして、リセット信号サンプリング信号ＳＨＲのリセットサンプリング信号値ＶＡ（Ｒ）を取得する。ＴＸ１がハイレベルの場合、転送トランジスタＴＸがオンになる。そして、転送トランジスタＴＸは、フォトダイオードＧＸの光電子信号サンプリング信号ＳＨＳをフローティング拡散ノードＦＤと出力端子Ｖоｕｔに出力する。ＳＨＳが高レベルの場合、フローティング拡散ノードＦＤまたは出力端子Ｖоｕｔの光電子信号サンプリング信号ＳＨＳ、つまり電気画像信号Ａ（Ｓ）をサンプリングして、電気画像信号値ＶＡ（Ｓ）を取得する。

【0032】

本発明の実施形態では、各変換ユニット２４１は、画素アレイ２１内の各画素列に接続される。例示的に、各変換モジュール２４は、所定のノードにカップリングされる。所定のノードは、各画素列にわたってカップリングされる金属が接続することによって形成される。

【0033】

第１の相関二重サンプリング回路２４１１は、画素アレイ２１によって出力された信号に従って第１のＣＤＳ信号を生成する。第１のＣＤＳ信号は、アナログ信号である。第１の相関二重サンプリング回路２４１１は、第１のＣＤＳ信号をアナログ・デジタル変換回路に伝送し、アナログ・デジタル変換回路を介して第１のＣＤＳ信号をデジタル信号に変換する。第２の相関二重サンプリング回路２４１２は、アナログ・デジタル変換回路によって出力されるデジタル信号を受信し、且つこのデジタル信号に従って第２のＣＤＳ信号を出力する。第２のＣＤＳ信号は、デジタル信号である。

【0034】

本発明の実施形態では、第１の相関二重サンプリング回路２４１１は、リセットサンプリング信号と電気画像信号との差を得ることにより、実際の画像信号を取得する。即ち、第１のＣＤＳ信号を取得する。各画素の出力波形は、一部の時間内だけ画像信号であり、残りの時間内でリセットレベルと干渉する。第１の相関二重サンプリング回路２４１１を介して画像信号を取り出して、干渉を除去する。各画素信号がサンプリングされた後、コンデンサで次の画素信号がサンプリングされるまで信号を保持する。具体的には、画素アレイ２１によって出力されたリセットサンプリング信号値ＶＡ（Ｒ）と電気画像信号値ＶＡ（Ｓ）との差を計算して、実際の画像信号Ａ（Ｒ－Ｓ）の値ΔＶＡ（Ｒ－Ｓ）を得る。アナログ・デジタル変換器２４１３は、実際の画像信号Ａ（Ｒ－Ｓ）をデジタル信号に変換し、且つデジタル信号Ｄ（Ｒ－Ｓ）を出力する。

【0035】

本発明の実施形態では、図５を併せて参照すると、第１の相関二重サンプリング回路２４１１は、サンプリング回路２４２及び第１の演算増幅回路２４３を含む。サンプリング回路２４２は、サンプラ２４２１及び記憶ユニット２４２２を含む。例示的に、記憶ユニット２４２２は、第１の記憶コンデンサ２４２３及び第２の記憶コンデンサ２４２４を含み得る。サンプラ２４２１は、第１のサンプリングコンデンサ２４２５及び第２のサンプリングコンデンサ２４２６を含む。第１のサンプリングコンデンサ２４２５は、予め設定されたＣＤＳに従って、画素アレイ２１が出力したリセットサンプリング信号値ＶＡ（Ｒ）を順次にサンプリングする。第２のサンプリングコンデンサ２４２６は、予め設定されたＣＤＳに従って、画素アレイ２１によって出力された電気画像信号ＶＡ（Ｓ）を順次にサンプリングする。第１の記憶コンデンサ２４２３は、リセットサンプリング信号値ＶＡ（Ｒ）を記憶し、第２の記憶コンデンサ２４２４は、電気画像信号ＶＡ（Ｓ）を記憶する。

【0036】

本発明の実施形態では、第１の演算増幅回路２４３は、第１のオペアンプである。第１のオペアンプの２つの入力端子は、それぞれ第１の記憶コンデンサ２４２３及び第２の記憶コンデンサ２４２４に接続され、且つリセットサンプリング信号値ＶＡ（Ｒ）と電気画像信号ＶＡ（Ｓ）との差を計算して、差動アナログ信号、即ち実際の画像信号Ａ（Ｒ－Ｓ）を取得する。

【0037】

本発明の実施形態では、アナログ・デジタル変換器２４１３は、実際の画像信号Ａ（Ｒ－Ｓ）をデジタル信号Ｄ（Ｒ－Ｓ）に変換する。アナログ・デジタル変換器２４１３とは、一般的に、アナログ信号をデジタル信号に変換するための電子部品を指す。通常、アナログ・デジタル変換器２４１３は、入力された電圧信号をデジタル信号に変換して出力する。デジタル信号自体が実際的な意味を持たないため、相対的な大きさのみを表す。従って、何れのアナログ・デジタル変換器２４１３は、変換標準として参照シミュレーション量を必要とする。最も一般的な参照標準は、最大の変換可能な信号の大きさである。出力されたデジタルの量は、基準信号に対する入力信号の大きさを表す。

【0038】

本発明の実施形態では、図６を併せて参照すると、アナログ・デジタル変換器２４１３は、比較回路２４４、デジタル化回路２４５及び基準信号を生成するための基準信号発生器２４６を含む。基準信号は、ランプ信号またはＤＣ基準信号である。

【0039】

具体的には、比較回路２４４は、コンパレータを含む。コンパレータの正極端子は、第１のオペアンプが出力した実際の画像信号Ａ（Ｒ－Ｓ）を受信し、コンパレータの負極端子は、基準信号発生器２４６から出力された基準信号を受信する。コンパレータは、実際の画像信号Ａ（Ｒ－Ｓ）と基準信号と比較して、比較結果を出力する。デジタル化回路２４５は、比較結果をデジタル化にして、デジタル信号Ｄ（Ｒ－Ｓ）を出力する。

【0040】

本発明の実施形態では、第２の相関二重サンプリング回路２４１２は、アナログ・デジタル変換器２４１３の干渉を除去して、アナログ・デジタル変換器２４１３自体のノイズを除去する。

【0041】

具体的には、第２の相関二重サンプリング回路２４１２は、第２の演算増幅回路を含む。第２の演算増幅回路は、第２のオペアンプであり得る。第２のオペアンプの２つの入力端子は、アナログ・デジタル変換器２４１３によって出力されたデジタル信号Ｄ（Ｒ－Ｓ）及びデジタルリセット信号ＤＲをそれぞれ受信する。さらに、デジタル信号Ｄ（Ｒ－Ｓ）とデジタルリセット信号ＤＲとの差をとって、ノイズが再度低減された実際の画像信号を取得する。

【0042】

本発明の１つの実施可能な実施方法では、相関二重サンプリングユニット２４１０は、１つの相関二重サンプリング回路のみを含む。画素アレイ２１が電気信号をアナログ・デジタル変換器２４１３に出力した後、アナログ・デジタル変換器２４１３によって出力された電気信号をデジタル信号に直接変換する。また、アナログ・デジタル変換器２４１３がアナログからデジタルへの変換を実行する前に、相関二重サンプリング回路によるノイズ低減を行わず、アナログ・デジタル変換器２４１３がアナログからデジタルへの変換を実行した後に、相関二重サンプリング回路に接続されて、当該相関二重サンプリング回路によりデジタル信号のノイズを低減しながら、画素アレイ及びアナログ・デジタル変換器２４１３の中のノイズを除去する。

【0043】

当業者は、上記の実施形態が本発明を説明するためにのみ使用され、本発明を限定するものではないことを理解すべきである。本願の本質的な精神を逸脱しない限り、上記の実施形態に対して行われた適切な変更または変化は、何れも本願発明の保護範囲内に属する。

【0044】

最後に、以上の実施形態は、本発明の技術的な態様を説明するためにのみ使用され、本発明を限定するものではなく、より良い実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者は、本発明の技術的な態様を修正又は同等に置換して得られた態様も、本発明の技術的な態様の精神的及び範囲から逸脱しないことを理解すべきである。

【符号の説明】

【0045】

１ 電子デバイス
１０ 光学システム
２０ 画像センサー
３０ 画像プロセッサ
１１ 光学レンズ
２１ 画素アレイ
２２ タイミング制御回路
２３ 行ドライバー
２４ 変換モジュール
２４１ 変換ユニット
２４１０ 相関二重サンプリングユニット
２４１１ 第１の相関二重サンプリング回路
２４１２ 第２の相関二重サンプリング回路
２４１３ アナログ・デジタル変換器
ＧＸ フォトダイオード
ＴＸ 転送トランジスタ
ＤＸ 駆動トランジスタ
ＳＸ 行選択トランジスタ
ＲＸ リセットトランジスタ
２４２ サンプリング回路
２４３ 第１の演算増幅回路
２４２１ サンプラ
２４２２ 記憶ユニット
２４２３ 第１の記憶コンデンサ
２４２４ 第２の記憶コンデンサ
２４２５ 第１のサンプリングコンデンサ
２４２６ 第２のサンプリングコンデンサ
２４４ 比較回路
２４５ デジタル化回路
２４６ 基準信号発生器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】