Устройство формирования изображения, способ управления устройством формирования изображения и камера с устройством формирования изображения

Устройство формирования изображения, способ управления устройством формирования изображения и камера с устройством формирования изображения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству формирования изображения, такому как датчик изображения CMOS (КМОП, комплементарный металлооксидный полупроводник), способу управления устройством формирования изображения и к камере, в которой используется устройство формирования изображения.

Уровень техники

В датчике изображения типа КМОП выполняют сброс для удаления избыточного заряда из устройства фотоэлектрического преобразования, при этом электронный затвор действует так, что вызывает сохранение заряда устройством фотоэлектрического преобразования, и накопленный заряд выводят как сигнал напряжения в линию кадровой развертки. Теперь основная часть обычного датчика изображения КМОП и его работа будут кратко описаны ниже со ссылкой на фиг.13 и 14.

На фиг.13 показана эквивалентная схема основной части, представляющая пример конфигурации обычного датчика изображения типа КМОП.

На фиг.14 показана временная диаграмма датчика изображения КМОП, показанного на фиг.13. На фиг.14 (А) показан управляющий сигнал SDRN. На фиг.14 (В) показан сигнал SRST сброса. На фиг.14 (С) показан сигнал STRN передачи.

Пиксельная схема 30 датчика изображения 3 КМОП, показанная на фиг.13, установлена в пиксельном блоке 311. Пиксельная схема 30 включает в себя транзистор 32 передачи, транзистор 33 сброса и транзистор 34 усилителя, и управление ею выполняют с помощью схемы 37 управления горизонтальной разверткой. Пиксельная схема 30, выполненная, как показано на фиг.13, называется "пиксельной схемой, управляемой 3 транзисторами", "датчик изображения КМОП, управляемый 3 транзисторами" или тому подобным образом.

Схема 37 управления горизонтальной разверткой включает в себя транзистор 39 для подачи управляющего сигнала SDRN с напряжением VL низкого уровня в линию 310 управляющего сигнала и транзистор 38 для подачи управляющего сигнала SDRN с напряжением VH высокого уровня в линию 310 управляющего сигнала. Напряжение VH высокого уровня представляет собой, например, напряжение VDD источника, а напряжение VL низкого уровня является напряжением для удержания транзистора 34 усилителя в закрытом состоянии.

Когда пиксельная схема 30 представляет собой пиксельную схему, управляемую 3 транзисторами, схема 37 управления горизонтальной разверткой подает двухуровневое напряжение, состоящее из напряжения VL низкого уровня или напряжения VH высокого уровня, в линию 310 управляющего сигнала для управления пиксельной схемой 30.

В промежуток от момента t1 до момента t4 схема 37 управления горизонтальной разверткой подает напряжение VL затвора на затвор транзистора 38 для удержания транзистора 38 в открытом состоянии, и подает управляющий сигнал SDRN с напряжением VH высокого уровня в линию 310 управляющего сигнала (см. фиг.14 (А)).

Прежде чем устройство 31 фотоэлектрического преобразования начнет считывать заряд (момент t2), схема 37 управления горизонтальной разверткой подает импульс сигнала SRST сброса в линию RSTL сигнала сброса, подключенную к затвору транзистора 33 сброса (см. фиг.14 (В)). В результате происходит сброс потенциала плавающей диффузионной области (FD, ПД) до напряжения VH высокого уровня.

В момент t3 схема 37 управления горизонтальной разверткой подает импульс сигнала STRN передачи в линию TRNL сигнала передачи, подключенную к затвору транзистора 32 передачи (см. фиг.14 (С)). В результате происходит передача заряда, сохраненного устройством 31 фотоэлектрического преобразования, в плавающую диффузионную область ПД.

В этот момент на затвор транзистора 34 усилителя подан потенциал плавающей диффузионной области ПД, и напряжение VH высокого уровня подано на сток. В соответствии с этим, транзистор 34 усилителя усиливает потенциал плавающей диффузионной области ПД в зависимости от напряжения между истоком и затвором и выводит усиленный потенциал в виде сигнала напряжения в линию 35 сигнала кадровой развертки. Вывод сигнала напряжения из транзистора 34 усилителя называется "считыванием заряда", "считыванием пикселя" или тому подобное и продолжается до момента времени t4.

После считывания заряда, в промежуток от момента времени t4 до момента времени t5, схема 37 управления горизонтальной разверткой удерживает только транзистор 39 в открытом состоянии для подачи управляющего сигнала SDRN с напряжением VL низкого уровня в линию 310 управляющего сигнала (см. фиг.14 (А)) и подают импульс сигнала SRST сброса в линию RSTL сигнала сброса (см. фиг.14 (В)).

После подачи напряжения VL низкого уровня на затвор транзистора 34 усилителя (плавающая диффузионная область ПД) сигнал SRST сброса возвращается к напряжению VL низкого уровня.

В результате транзистор 34 усилителя удерживается в закрытом состоянии, обеспечивая невыбранное состояние пиксельной схемы 30, в которой вывод сигнала напряжения остановлен, что завершает операцию датчика 3 изображения КМОП в одном периоде Н горизонтальной развертки.

Как описано выше, когда выполняют считывание заряда, сигнал напряжения из пиксельной схемы 30 подается в линию 35 сигнала кадровой развертки, что вызывает изменение потенциала в линии 35 сигнала кадровой развертки.

В этот момент, даже если количество пиксельных схем 30 в невыбранном состоянии мало, когда пиксельные схемы 30 в не выбранном состоянии выводят сигналы напряжения в линию 35 сигнала кадровой развертки, такие сигналы напряжения накладываются на сигналы напряжения, выведенные из пиксельных схем 30 считываемой строки. Вследствие этого, выходное напряжение из пиксельных схем влияет на всю область пикселей, вызывая различные шумы, включающие в себя паразитный сигнал.

Эти явления тесно связаны с тем, как происходит падение управляющего сигнала SDRN в момент времени t4. Чем более круто спадает управляющий сигнал SDRN (см. фиг.14), тем более интенсивно флюктуируют потенциалы ям р-типа у транзисторов, включенных в схему 30 пикселя, в результате чего возникают явления, включающие в себя паразитный сигнал.

Таким образом, раскрыт способ ослабления явлений, включающих в себя паразитный сигнал, с помощью многозначного управляющего сигнала SDRN, имеющего разные уровни напряжения и спадающего более плавно (см. Патентные документы 1, 2).

Документ предшествующего уровня техники

Патентный документ

Патентный документ 1: JP-A-2005-217704

Патентный документ 2: JP-A-2005-311932

Сущность изобретения

Задачи, решаемые изобретением

В соответствии с Патентными документами 1, 2 в пиксельной схеме, управляемой 3 транзисторами, сток транзистора 33 сброса и сток транзистора 34 усилителя подключены к линии 310 управляющего сигнала, как показано на фиг.13.

Это увеличивает нагрузочное сопротивление проводов линии 310 управляющего сигнала, что приводит к ослаблению и задержке управляющего сигнала SDRN, что затрудняет выполнение управления пиксельной схемой 30 с высокой скоростью. В Патентных документах 1, 2 многозначный управляющий сигнал SDRN подается в линию 310 управляющего сигнала. Однако, при этом возникает тенденция замедления спадания импульса, что препятствует считыванию пикселя с высокой скоростью.

Настоящее изобретение обеспечивает устройство формирования изображения, которое может не только уменьшать шумы, включая в себя паразитный сигнал, но также позволяет считывать пиксель с высокой скоростью, способ управления устройством формирования изображения и камеру, в которой используют устройство формирования изображения.

Средство решения задачи

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения устройство формирования изображения включает в себя: множество пиксельных схем, расположенных в виде матрицы; линию управления выбором, соединенную с множеством пиксельных схем, расположенных в одном направлении; и схему управления выбором, выполненную с возможностью выборочной подачи сигнала управления выбором, имеющего множество разных уровней напряжения, в линию управления выбором для выбора и управления пиксельными схемами, причем каждая из пиксельных схем включает в себя: фотоэлектрический преобразователь для фотоэлектрического преобразования падающего света в заряд; узел, в который заряд передается из фотоэлектрического преобразователя; выходной транзистор, имеющий управляющий вывод, подключенный к указанному узлу, первый соединительный вывод, подключенный к источнику заданного напряжения, и второй соединительный вывод, подключенный к линии выходного сигнала, причем выходной транзистор выполнен с возможностью усиления потенциала указанного узла и вывода усиленного напряжения в линию выходного сигнала в качестве выходного сигнала; и управляющий транзистор, имеющий третий соединительный вывод, подключенный к указанному узлу, и четвертый соединительный вывод, подключенный к линии управления выбором, на которую подается сигнал управления выбором, причем управляющий транзистор выполнен с возможностью установки потенциала указанного узла, к которому подключен управляющий вывод выходного транзистора, в потенциал, зависящий от уровня напряжения, и с возможностью управления сбросом потенциала узла и выходным сигналом выходного транзистора, и при этом в промежуток времени, в течение которого выходной сигнал выходного транзистора не выводится, схема управления выбором выполнена с возможностью смещения уровня напряжения управляющего сигнала выбором, подаваемого в линию управления выбором, с первого уровня напряжения, при котором выходной транзистор удерживается в открытом состоянии, ко второму уровню напряжения, превышающему уровень опорного напряжения, при котором выходной транзистор удерживается в закрытом состоянии, и с возможностью постепенного возврата уровня напряжения управляющего сигнала выбором со второго уровня напряжения к первому уровню напряжения.

Предпочтительно, множество уровней напряжения включают в себя: уровень первого напряжения, уровень второго напряжения и уровень третьего напряжения, который представляет собой уровень опорного напряжения для удержания выходного транзистора в закрытом состоянии, при этом схема управления выбором выполнена с возможностью смещения уровня напряжения управляющего сигнала выбором, поданного в линию управления выбором, с первого уровня напряжения ко второму уровню напряжения, и возврата уровня напряжения управляющего сигнала выбором к первому уровню напряжения через третий уровень напряжения.

Предпочтительно, схема управления выбором выполнена с возможностью подачи сигнала управления выбором со вторым уровнем напряжения в линию управления выбором на более короткий промежуток времени, чем промежуток времени подачи управляющего сигнала выбором с другим уровнем напряжения, чем второй уровень напряжения.

Предпочтительно, схема управления выбором включает в себя: транзистор, имеющий пятый соединительный вывод, на который подается напряжение одного из второго и третьего уровней напряжения, причем указанный транзистор выполнен с возможностью вывода напряжения с уровнем напряжения, поданным на пятый соединительный вывод, в линию управления выбором; и транзистор противодействия короткому замыканию, имеющий такую же полярность, что и указанный транзистор, и выполненный с возможностью недопущения короткого замыкания в схеме управления выбором, причем транзистор противодействия короткому замыканию имеет седьмой соединительный вывод, подключенный к шестому соединительному выводу транзистора, и восьмой соединительный вывод, подключенный к линии управления выбором.

Предпочтительно, схема управления выбором выполнена с возможностью подачи сигнала управления выбором на оба конца линии управления выбором.

В соответствии со вторым аспектом изобретения способ управления устройством формирования изображения включает в себя: первый этап, на котором выборочно подают сигнал управления выбором, имеющий разные уровни напряжения, в линию управления выбором, соединенную с множеством пиксельных схем, расположенных в одном направлении, для выбора и управления множеством пиксельных схем, причем выбранное множество пиксельных схем выполняют фотоэлектрическое преобразование падающего света в заряд и выводят напряжение, зависящее от величины заряда, в линию вывода сигнала в качестве выходного сигнала; и второй этап, на котором прекращают вывод сигнала из множества пиксельных схем на заданный промежуток времени после считывания заряда множеством пиксельных схем, причем на первом этапе: передают заряд, полученный в результате фотоэлектрического преобразования фотоэлектрическим преобразователем, в узел, при этом управляющий транзистор, имеющий третий соединительный вывод, подключенный к указанному узлу, и четвертый соединительный вывод, на который подают сигнал управления выбором через линию управления выбором, устанавливает потенциал указанного узла, к которому подключен управляющий вывод выходного транзистора в потенциал, зависящий от уровня напряжения, и выполняет сброс потенциала указанного узла, и при этом выходной транзистор, имеющий управляющий вывод, подключенный к указанному узлу, первый соединительный вывод, подключенный к источнику заданного напряжения, и второй соединительный вывод, подключенный к линии выходного сигнала, усиливает потенциал узла и выводит усиленное напряжение в качестве выходного сигнала в линию выходного сигнала под управлением управляющего транзистора, и на втором этапе, включающий в себя: выполняют смещение уровня напряжения управляющего сигнала выбором, подаваемого через линию управления выбором, с первого уровня напряжения, при котором выходной транзистор удерживается в открытом состоянии, ко второму уровню напряжения, превышающему уровень напряжения, требуемый для удержания выходного транзистора в закрытом состоянии, и постепенно возвращают уровень напряжения управляющего сигнала выбором со второго уровня напряжения к первому уровню напряжения.

В соответствии с третьим аспектом изобретения, камера включает в себя: устройство формирования изображения; оптическую систему для направления падающего света на область пикселей устройства формирования изображения; и процессор сигналов для обработки выходного сигнала, выводимого из устройства формирования изображения, при этом устройство формирования изображения включает в себя: множество пиксельных схем, расположенных в виде матрицы; линию управления выбором, соединенную с множеством пиксельных схем, расположенных в одном направлении; и схему управления выбором, выполненную с возможностью выборочной подачи сигнала управления выбором, имеющего разные уровни напряжения, в линию управления выбором для выбора и управления пиксельными схемами, при этом каждая из пиксельных схем включает в себя: фотоэлектрический преобразователь для фотоэлектрического преобразования падающего света в заряд; узел, в который заряд передается из фотоэлектрического преобразователя; выходной транзистор, имеющий управляющий вывод, подключенный к указанному узлу, первый соединительный вывод, подключенный к источнику заданного напряжения, и второй соединительный вывод, подключенный к линии выходного сигнала, причем выходной транзистор выполнен с возможностью усиления потенциала указанного узла и вывода усиленного напряжения в линию выходного сигнала, в качестве выходного сигнала; и управляющий транзистор, имеющий третий соединительный вывод, подключенный к указанному узлу, и четвертый соединительный вывод, на который подается сигнал управления выбором через линию управления выбором, причем управляющий транзистор выполнен с возможностью установки потенциала узла, с которым соединен управляющий вывод выходного транзистора, в потенциал, зависящий от уровня напряжения, и с возможностью управления сбросом потенциала узла и выходным сигналом выходного транзистора, и при этом в промежуток времени, когда отсутствует вывод выходного сигнала выходного транзистора, схема управления выбором выполнена с возможностью смещения уровня напряжения управляющего сигнала выбором, подаваемого через линию управления выбором, с первого уровня напряжения, при котором выходной транзистор удерживается в открытом состоянии, ко второму уровню напряжения, превышающему уровень опорного напряжения, при котором выходной транзистор удерживается в закрытом состоянии, и постепенного возврата уровня напряжения управляющего сигнала выбором со второго уровня напряжения к первому уровню напряжения.

В соответствии с изобретением, выходной транзистор, имеющий управляющий вывод, подключенный к указанному узлу, первый соединительный вывод, подключенный к источнику заданного напряжения, и второй соединительный вывод, подключенный к линии вывода сигнала, усиливает потенциал узла и выводит усиленное напряжение в линию вывода сигнала в качестве выходного сигнала.

Управляющий транзистор, имеющий третий соединительный вывод, подключенный к указанному узлу, и четвертый соединительный вывод, подключенный к линии управления выбором, в которую подается сигнал управления выбором, устанавливает потенциал узла в потенциал, зависящий от уровня напряжения, и управляет сбросом потенциала узла и выходным сигналом выходного транзистора.

Схема управления выбором выборочно подает сигнал управления выбором, имеющий разные уровни напряжения, в линию управления выбором, подключенную к множеству пиксельных схем, расположенных в одном направлении, и в промежуток времени, в течение которого выходной сигнал выходного транзистора не выводится, смещает уровень напряжения, подаваемого в линию управления выбором, с первого уровня напряжения до второго уровня напряжения, и постепенно возвращает уровень напряжения со второго уровня напряжения к первому уровню напряжения.

Преимущество изобретения

В соответствии с изобретением становится возможным не только снизить уровень шумов, включающих в себя паразитный сигнал, но также считывать пиксели с высокой скоростью.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана схема конфигурации, представляющая пример конфигурации датчика изображения КМОП в соответствии с первым вариантом выполнения.

На фиг.2 показана принципиальная схема, представляющая пример конфигурации пиксельной схемы и схемы управления горизонтальной разверткой в соответствии с первым вариантом выполнения.

На фиг.3 показана временная диаграмма, представляющая пример работы схемы управления горизонтальной разверткой в соответствии с первым вариантом выполнения.

На фиг.4 показана принципиальная схема, представляющая вариант схемы управления горизонтальной разверткой в соответствии с первым вариантом выполнения.

На фиг.5 схематично показан вид в разрезе транзисторов уровня, показанных на фиг.4.

На фиг.6 показана временная диаграмма, представляющая пример работы схемы управления горизонтальной разверткой, показанной на фиг.4.

На фиг.7 показана временная диаграмма, представляющая пример работы датчика изображения КМОП в соответствии с первым вариантом выполнения.

На фиг.8 показана принципиальная схема, представляющая подробный пример пиксельного блока и схемы управления горизонтальной разверткой в соответствии с первым вариантом выполнения.

На фиг.9 показан результат моделирования датчика изображения КМОП в соответствии с первым вариантом выполнения.

На фиг.10 показан результат моделирования обычного датчика изображения КМОП.

На фиг.11 показана принципиальная схема, представляющая подробный пример пиксельного блока и схемы управления горизонтальной разверткой в соответствии со вторым вариантом выполнения.

На фиг.12 показан пример конфигурации камеры, в которой используется датчик изображения КМОП в соответствии с вариантами выполнения настоящего изобретения.

На фиг.13 показана эквивалентная схема основной части, представляющая пример конфигурации обычного датчика изображения КМОП.

На фиг.14 показана временная диаграмма датчика изображения КМОП, показанного на фиг.13.

Подробное описание изобретения

Ниже описаны варианты выполнения изобретения со ссылкой на чертежи.

Первый вариант выполнения

На фиг.1 показана схема конфигурации, представляющая пример конфигурации датчика изображения КМОП в соответствии с первым вариантом выполнения. На фиг.1 показана только основная часть датчика 1 изображения КМОП.

Как показано на фиг.1, датчик 1 изображения КМОП (КМОП) включает в себя множество пиксельных блоков 10, пиксельных схем 11, схему 12 (DRV) управления горизонтальной разверткой, схему 13 горизонтальной передачи и генератор 14 синхронизации.

Следует отметить, что устройство формирования изображения в соответствии с изобретением соответствует датчику 1 изображения КМОП, область пикселей в соответствии с изобретением соответствует пиксельному блоку 10, а схема управления выбором в соответствии с изобретением соответствует схеме 12 управления горизонтальной разверткой.

Пиксельный блок 10 представляет собой область пикселей, предназначенную для приема падающего света, и включает в себя n x m пиксельных схем 11, расположенных в виде матрицы, состоящей из n строк на m столбцов. Числа n и m представляют собой положительные целые числа, и каждое из них может составлять, например, вплоть до 2048.

Каждая пиксельная схема 11 представляет собой пиксельную схему, управляемую 3 транзисторами. Каждая пиксельная схема 11 закрыта цветным фильтром R (красного), G (зеленого) или В (синего) цвета и расположена в соответствии, например, со схемой Байера. Линия DRNL (n) управляющего сигнала, линия RSTL (n) сигнала сброса и линия TRNL (n) сигнала передачи параллельно подключены к пиксельным схемам 11, принадлежащим одной строке.

Каждая пиксельная схема 11 выполняет фотоэлектрическое преобразование падающего света в заряд (электрон) и выводит сигнал напряжения, зависящий от величины заряда, в линию VSL (m) сигнала вертикальной развертки.

Следует отметить, что линия управления выбором в соответствии с изобретением соответствует линии DRNL (n) управляющего сигнала, линия выходного сигнала в соответствии с изобретением соответствует линии VSL (m) сигнала вертикальной развертки, и выходной сигнал в соответствии с изобретением соответствует цифровому сигналу.

Схема 12 управления горизонтальной разверткой выбирает строку для сканирования и осуществляет управление схемами 11 пикселя, принадлежащими одной строке. В частности, схема 12 управления горизонтальной разверткой подает управляющий сигнал SDRN в линию DRNL (n) управляющего сигнала, подает сигнал SRST сброса в линию RSTL (n) сигнала сброса и подает сигнал STRN передачи в линию TRNL (n) сигнала передачи.

Схема 13 горизонтальной передачи включает в себя, например, схему 31 столбца, предусмотренную для каждого столбца, переключатель 132 для выбора линии VSL (m) сигнала вертикальной развертки для каждого столбца, и линию HSCNL сигнала горизонтальной передачи.

Схема 13 горизонтальной передачи последовательно выбирает линию VSL (m) сигнала вертикальной развертки, открывая/закрывая переключатель 132 для каждого столбца, и считывает заряд (сигнал напряжения) пиксельных схем 11 выбранного столбца. В этот момент схема 131 столбца преобразует сигнал аналогового напряжения, подаваемый в линию (m) сигнала вертикальной развертки, в цифровой сигнал, выполняет обработку двойной коррелированной выборки (CDS) на уровне сброса и уровне сигнала и выводит этот цифровой сигнал в линию HSCNL сигнала горизонтальной передачи. Затем схема 13 горизонтальной передачи выводит цифровой сигнал после CDS обработки в качестве выходного сигнала SIG в процессор сигналов, который является внешним для датчика 1 изображения КМОП.

Генератор 14 синхронизации предоставляет сигналы тактовой частоты в схему 12 управления горизонтальной разверткой, схему 13 горизонтальной передачи, в схемы, включенные в датчик 1 изображения КМОП, и т.п.

Далее, со ссылкой на фиг.2 будут описаны пиксельные схемы 11 и схема 12 управления горизонтальной разверткой.

На фиг.2 показана принципиальная схема, представляющая пример конфигурации пиксельной схемы и схемы управления горизонтальной разверткой в соответствии с первым вариантом выполнения. На фиг.2 показана одна пиксельная схема 11, расположенная в n-м ряду и в m-м столбце пиксельного блока 10, и только основная часть схемы 12 управления горизонтальной разверткой.

Вначале будет описан пример конфигурации схемы для пиксельной схемы 11.

Как показано на фиг.2, пиксельная схема 11 пиксельного блока 10 пикселя включает в себя устройство 111 фотоэлектрического преобразования, транзистор 112 передачи, транзистор 113 сброса, транзистор 114 усилителя и плавающую диффузионную область ПД. Пиксельная схема 11 представляет собой пиксельную схему, управляемую 3 транзисторами.

Следует отметить, что выходной транзистор в соответствии с изобретением соответствует транзистору 114 усилителя, транзистору управления в соответствии с изобретением соответствует транзистор 113 сброса, а узел в соответствии с изобретением соответствует плавающей диффузионной области ПД. Источник заданного напряжения в соответствии с изобретением соответствует напряжению VDD источника, подключаемому к стоку транзистора 114 усилителя.

Устройство 111 фотоэлектрического преобразования представляет собой, например, фотодиод. Устройство 111 фотоэлектрического преобразования имеет анод, подключенный к земле (GND), и катод, подключенный к истоку 112 транзистора передачи. Устройство 111 фотоэлектрического преобразования выполняет фотоэлектрическое преобразование падающего света в заряд (в данном варианте выполнения в электрон) в зависимости от количества света и сохраняет этот заряд. Сохранение заряда устройством 111 фотоэлектрического преобразования именуется "пиксельная схема сохраняет заряд". Время, в течение которого устройство 111 фотоэлектрического преобразования сохраняет заряд, называется временем сохранения заряда.

Например, в качестве транзисторов пиксельной схемы 11 используют n-канальный MOSFET (МОП, полевой транзистор со структурой металл-оксид полупроводник). Эти транзисторы подключены следующим образом.

Исток транзистора 112 передачи подключен к катоду устройства 111 фотоэлектрического преобразования, сток подключен к плавающей диффузионной области ПД, а затвор подключен к линии TRNL (n) сигнала передачи.

Сток транзистора 112 передачи, исток транзистора 113 сброса и затвор транзистора 114 усилителя подключены к плавающей диффузионной области ПД.

Исток (третий соединительный вывод) транзистора 113 сброса подключен к плавающей диффузионной области ПД, сток (четвертый соединительный вывод) подключен к линии DRNL (n) управляющего сигнала, а затвор подключен к линии RSTL (n) сигнала сброса.

Исток (второй соединительный вывод) транзистора 114 усилителя подключен к линии VSL (m) сигнала вертикальной развертки, сток (первый соединительный вывод) подключен к напряжению VDD источника, а затвор подключен к плавающей диффузионной области ПД. Транзистор 114 усилителя и схема 15 источника постоянного тока формируют схему истокового повторителя.

Как описано выше, первый вариант выполнения отличается тем, что на сток транзистора 113 сброса и сток транзистора 114 усилителя подано напряжение из разных источников напряжения.

Каждая пиксельная схема 11 выполняет "сброс" для установки потенциала плавающей диффузионной области ПД равным потенциалу линии DRNL (n) управляющего сигнала (напряжение VH высокого уровня).

Затем заряд, сохраненный в устройстве 111 фотоэлектрического преобразования, передают в плавающую диффузионную область ПД для считывания.

Далее описан пример конфигурации основной части схемы 12 управления горизонтальной разверткой.

Схема 12 управления горизонтальной разверткой включает в себя транзисторы 121, 122, 123 уровня для каждой строки. На фиг.2 показана только часть, относящаяся к n-й строке схемы, включающей в себя транзисторы 121,122, 123 уровня.

Например, в качестве транзисторов 121 и 122 уровня используют n-канальные МОП-транзисторы, а в качестве транзистора 123 уровня используют р-канальный ПТМОП.

Исток транзисторов 121 уровня соединен с источником напряжения VLL самого низкого уровня, а сток соединен с узлом ND1.

Стоки транзисторов 122 уровня и 123 уровня параллельно подключены к узлу ND2. Исток транзистора 122 уровня соединен с источником напряжения VL низкого уровня. Исток транзистора 123 уровня соединен с источником напряжения VH высокого уровня.

Узлы ND1 и ND2 параллельно подключены к линии DRNL (n) управляющего сигнала.

Напряжение VH высокого уровня представляет собой, например, напряжение VDD источника. Напряжение VLL самого низкого уровня ниже напряжения VL низкого уровня (VL>VLL) и представляет собой, например, потенциал GND земли.

Напряжение VL низкого уровня ниже напряжения VH высокого уровня и выше напряжения VLL самого низкого уровня (VH>VL>VLL). В частности, напряжение VL низкого уровня представляет собой опорное напряжение (например, 0,6 В), которое может удерживать транзистор 114 усилителя в закрытом состоянии, когда оно подано на затвор транзистора 114 усилителя.

Следует отметить, что первый уровень напряжения в соответствии с изобретением соответствует напряжению VH высокого уровня, второй уровень напряжения в соответствии изобретением соответствует напряжению VLL самого низкого уровня, и третий уровень напряжения в соответствии с изобретением соответствует напряжению VL низкого уровня.

Схема 12 управления горизонтальной разверткой, выполненная как описано выше, выборочно подает управляющий сигнал SDRN, имеющий три значения уровня напряжения, в линию DRNL (n) управляющего сигнала, эти три значения уровня напряжения включают в себя напряжение VH высокого уровня, напряжение VL низкого уровня и напряжение VLL самого низкого уровня. Работа схемы 12 управления горизонтальной разверткой описана ниже со ссылкой на фиг.3.

На фиг.3 показана временная диаграмма, представляющая пример работы схемы управления горизонтальной разверткой в соответствии с первым вариантом выполнения.

На фиг.3 (А) показан управляющий сигнал SDRN. На фиг.3 (В) показано напряжение VGN1 затвора, поданное на затвор транзистора 121 уровня. На фиг.3 (С) показано напряжение VGN2 затвора, поданное на затвор транзистора 122 уровня. На фиг.3 (D) показано напряжение VGP затвора, поданное на затвор транзистора 123 уровня.

Для подачи управляющего сигнала SDRN, показанного на фиг.3 (А), в линию DRNL (n) управляющего сигнала схема 12 управления горизонтальной разверткой работает следующим образом.

В период TS выбранного состояния пиксельной схемы 11 в n-той строке для активации транзистора 113 сброса для управления выходом транзистора 114 усилителя, схема 12 управления горизонтальной разверткой подает управляющий сигнал SDRN с напряжением VH высокого уровня в линию DRNL (n) управляющего сигнала.

Следует отметить, что период TS выбранного состояния представляет собой период, в течение которого пиксельная схема 11 завершает считывание заряда.

В этот момент схема 12 управления горизонтальной разверткой подает напряжение VL низкого уровня только к затвору транзистора 123 уровня (см. фиг.3 (D)). Поскольку напряжение VGP затвора представляет собой напряжение VL низкого уровня, транзистор 123 уровня удерживается в открытом состоянии в течение периода TS выбранного состояния, и управляющий сигнал SDRN с напряжением VH высокого уровня подается в линию DRNL (n) управляющего сигнала.

С другой стороны, в период TN установки "невыбранного состояния" для пиксельной схемы 11 для прекращения выходного сигнала транзистора 114 усилителя схема 12 управления горизонтальной разверткой подает управляющий сигнал SDRN с напряжением VL низкого уровня в линию DRNL (n) управляющего сигнала.

Однако в начале периода TN установки "невыбранного состояния" схема 12 управления горизонтальной разверткой быстро снижает уровень напряжения управляющего сигнала SDRN с напряжения VH высокого уровня до напряжения VLL самого низкого уровня.

Следует отметить, что период TN установки "не выбранного состояния" представляет собой период, в течение которого схема 12 управления горизонтальной разверткой подает напряжение VL низкого уровня в линию DRNL (n) управляющего сигнала, чтобы обеспечить прекращение вывода сигнала напряжения транзистором 114 усилителя в линию VSL (m) сигнала вертикальной развертки.

Более подробно, в этот момент схема 12 управления горизонтальной разверткой подает напряжение VH высокого уровня на затвор транзистора 123 уровня (см. фиг.3 (D)). Поскольку напряжение VGP затвора представляет собой напряжение VH высокого уровня, транзистор 123 уровня удерживается в закрытом состоянии в течение периода TN установки "не выбранного состояния".

В начале периода TN установки "невыбранного состояния" схема 12 управления горизонтальной разверткой подает короткий импульс напряжения VH высокого уровня с длительностью импульса Т1 на затвор транзистора 121 уровня (см. фиг.3 (В)). Следует отметить, что во время этого импульса транзистор 122 уровня удерживается в закрытом состоянии.

Поскольку напряжение VGN1 затвора представляет собой напряжение VH высокого уровня, только транзистор 121 уровня удерживается в открытом состоянии, а управляющий сигнал SDRN с напряжением VLL самого низкого уровня подается в линию DRNL (n) управляющего сигнала.

В результате, как показано на фиг.3 (А), управляющий сигнал SDRN быстро падает с напряжения VH высокого уровня до напряжения VLL самого низкого уровня,

В начале следующего периода TS выбранного состояния управляющий сигнал SDRN должен повыситься с напряжения VLL самого низкого уровня до напряжения VH высокого уровня. В этот момент схема 12 управления горизонтальной разверткой обеспечивает постепенный возврат управляющего сигнала SDRN от напряжения VLL самого низкого уровня к напряжению VH высокого уровня.

В частности, после подачи короткого импульса напряжения VH высокого уровня на затвор транзистора 121 уровня схема 12 управления горизонтальной разверткой подает напряжение VH высокого уровня к затвору транзистора 122 уровня в течение периода Т2 до конца периода TN установки "невыбранного состояния" (см. фиг.3 (С)). Разумеется, длительность импульса Т1 значительно короче периода Т2 (Т2>>Т1).

Поскольку напряжение VGN2 затвора представляет собой напряжение VH высокого уровня, только транзистор 122 уровня удерживают в открытом состоянии, и управляющий сигнал SDRN с напряжением VL низкого уровня подают в линию DRNL (n) управляющего сигнала.

В результате, как показано на фиг.3 (А), управляющий сигнал SDRN повышается от напряжения VLL самого низкого уровня до напряжения VL низкого уровня для перевода транзистора 114 усилителя в закрытое состояние, а затем медленно возвращается к напряжению VH высокого уровня. Напряжение, до которого управляющий сигнал SDRN быстро спадает в начале периода TN установки "невыбранного состояния" (напряжение VLL самого низкого уровня) можно рассматривать как отрицательный выброс, выходящий за пределы напряжения VL низкого уровня.

Как описано выше, в течение периода TN установки "невыбранного состояния" схема 12 управления горизонтальной разверткой обеспечивает быстрое падение управляющего сигнала SDRN от напряжения VH высокого уровня до напряжения VLL самого низкого уровня и его повышение от напряжения VLL самого низкого уровня до напряжения VL низкого уровня с последующим медленным возвратом до напряжения VH высокого уровня, что сокращает период TN установки "невыбранного состояния" и обеспечивает управление схемой 11 пикселя с высокой скоростью.

Вариант схемы 12 управления горизонтальной разверткой

В схеме 12 управления горизонтальной разверткой, когда происходит спад управляющего сигнала SDRN, транзистор 121 уровня удерживается в открытом состоянии, а транзистор 122 уровня удерживается в закрытом состоянии (период Т1 на фиг.3).

В этот момент, поскольку напряжение VL низкого уровня выше напряжения VLL самого низкого уровня (VL>VLL), разность потенциалов между ними может привести к короткому замыканию в схеме 12 управления горизонтальной разверткой из-за паразитного диода транзистора 122 уровня.

Для недопущения описанного выше короткого замыкания схема 12а управления горизонтальной разверткой в данном варианте выполнена так, как показано на фиг.4.

На фиг.4 показана принципиальная схема, представляющая вариант схемы управления горизонтальной