图像传感器制造技术

图像传感器补偿噪声。该图像传感器包括像素阵列，该像素阵列包括公共监控器输出线、输出第一监控信号的第一监控像素、输出第二监控信号的第二监控像素以及被配置为基于入射光输出感测信号的有源像素。图像电路还包括：合并电路，其通过公共监控器输出线接收第一监控信号和第二监控信号，并通过对第一监控信号和第二监控信号执行合并来生成平均监控信号；以及模数转换器，其检测平均监控信号的交流(AC)分量，并将平均监控信号的采样的AC分量耦合到感测信号，从而补偿噪声。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器相关申请的交叉引用本申请要求于2019年9月16日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0113643号韩国专利申请的优先权，其公开通过引用整体并入于本文。
本文描述的公开的实施例涉及图像传感器，并且更具体地，涉及补偿像素耦合噪声和电源噪声的图像传感器。
技术介绍
互补金属氧化物半导体(complementarymetal-oxidesemiconductor，CMOS)图像传感器是使用互补金属氧化物半导体的固态拾取设备(或固态成像设备)。与具有高电压模拟电路的CCD图像传感器相比，CMOS图像传感器的优点在于制造成本低并且元件尺寸小(即功耗小)。此外，随着CMOS图像传感器的性能提高，CMOS图像传感器被安装在家用电器以及诸如智能手机和数码相机的便携式设备上。如今，随着对CMOS图像传感器需求的增加，正在开发用于提高CMOS图像传感器生成的图像的质量的技术。特别地，因为在CMOS图像传感器的操作中在CMOS图像传感器的内部组件中出现的各种噪声降低了图像的质量，所以存在去除噪声的需求。特别地，需要用于补偿CMOS图像传感器的像素耦合噪声和电源噪声的技术。
技术实现思路
本公开的实施例提供了图像传感器以补偿像素耦合噪声和电源噪声。本文提供了示例性图像传感器，包括像素阵列，该像素阵列包括公共监控器输出线、配置为输出第一监控信号的第一监控像素、配置为输出第二监控信号的第二监控像素、以及配置为基于入射光输出检测信号的有源像素；合并(binning)电路，被配置为：通过公共监控器输出线接收第一监控信号和第二监控信号，对第一监控信号和第二监控信号进行合并，并基于合并的第一监控信号和第二监控信号生成第一平均监控信号；模数转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)，被配置为：提取第一平均监控信号的交流(alternatingcurrent，AC)分量，并基于AC分量生成补偿信号；以及缓冲器块，被配置为基于补偿信号输出图像数据。本文还提供了另一示例性图像传感器，该另一图像传感器包括：像素阵列，该像素阵列包括：公共监控器输出线、配置为通过公共监控器输出线输出监控信号的多个监控像素、以及多个有源像素；合并电路，被配置为：通过公共监控器输出线接收监控信号，对监控信号进行合并，并基于合并的监控信号生成平均监控信号；模数转换器，包括：斜坡信号生成器、斜坡缓冲器、相关双采样(correlateddoublesampling，CDS)电路和像素偏置电路，其中模数转换器被配置为：提取平均监控信号的交流(AC)分量，并且在控制电路的控制下，将AC分量提供给斜坡信号生成器、斜坡缓冲器、相关双采样电路和像素偏置电路中的至少一个；并且控制电路被配置为控制模数转换器。公开了又一示例性图像传感器，该又一图像传感器包括：有源像素，该有源像素被配置为：检测入射光，并基于检测到的入射光生成检测信号；配置为共享公共监控器输出线的多个监控像素；合并电路，被配置为：通过公共监控器输出线从多个监控像素接收监控信号，对监控信号进行合并，基于合并的监控信号生成平均监控信号；斜坡信号生成器，被配置为生成斜坡信号，其中，斜坡信号包括随时间线性变化的电平；斜坡缓冲器，被配置为基于斜坡信号生成参考信号；像素偏置电路，被配置为驱动有源像素以输出检测信号；相关双采样电路，被配置为：接收检测信号和参考信号，并基于参考信号，通过对检测信号执行相关双采样来生成补偿信号；以及偏置信号生成器，被配置为：向斜坡信号生成器提供第一偏置信号，向斜坡缓冲器提供第二偏置信号，并且向像素偏置电路提供第三偏置信号和第四偏置信号，其中，斜坡信号生成器、斜坡缓冲器和像素偏置电路中的至少一个被配置为：接收平均监控信号，并且对平均监控信号的交流(AC)分量进行采样。根据示例性实施例，还提供了图像传感器，其可以包括：像素阵列，该像素阵列包括公共监控器输出线、配置为输出第一监控信号的第一监控像素、配置为输出第二监控信号的第二监控像素、以及配置为基于入射光输出检测信号的有源像素，合并电路，其通过公共监控器输出线接收第一监控信号和第二监控信号，并通过对第一监控信号和第二监控信号执行合并来生成第一平均监控信号；以及模数转换器，其检测第一平均监控信号的交流(AC)分量，并将第一平均监控信号的采样AC分量与检测信号进行耦合。根据示例性实施例，图像传感器可以包括：像素阵列，其包括公共监控器输出线；多个监控像素，被配置为通过公共监控器输出线输出监控信号；以及多个有源像素；合并电路，其通过公共监控器输出线接收监控信号，并通过对监控信号执行合并来生成平均监控信号；模数转换器，其包括斜坡信号生成器、斜坡缓冲器、相关双采样电路和像素偏置电路，并且检测平均监控信号的交流(AC)分量；以及控制电路，其控制模数转换器，以便将平均监控信号的AC分量提供给斜坡信号生成器、斜坡缓冲器、相关双采样电路和像素偏置电路中的至少一个。根据示例性实施例，图像传感器可以包括：有源像素，其检测入射光并基于检测到的入射光生成检测信号、共享公共监控器输出线的多个监控像素；合并电路，其通过对通过公共监控器输出线从多个监控像素接收的监控信号执行合并来生成平均监控信号；斜坡信号生成器，其生成具有随时间线性变化的电平的斜坡信号；斜坡缓冲器，其基于斜坡信号生成参考信号；像素偏置电路，其驱动有源像素以输出检测信号；相关双采样电路，其接收输出检测信号和参考信号，并基于参考信号，通过对检测信号执行相关双采样来生成补偿信号；以及偏置信号生成器，其向斜坡信号生成器提供第一偏置信号，向斜坡缓冲器提供第二偏置信号，并向像素偏置电路提供第三偏置信号和第四偏置信号。斜坡信号生成器、斜坡缓冲器和像素偏置电路中的至少一个可以接收平均监控信号，并且可以对平均监控信号的AC分量进行采样。附图说明通过参考附图详细描述本公开的示例性实施例，本公开的上述和其他目的以及特征将变得显而易见。图1是示出根据本公开的实施例的图像传感器的框图。图2是示出图1的像素阵列的框图。图3是示出根据本公开的另一实施例的图像传感器的框图。图4是示出根据本公开的另一实施例的图像传感器的框图。图5是示出根据本公开的另一实施例的图像传感器的框图。图6是示出图5的斜坡信号生成器的电路图。图7是示出图5的斜坡缓冲器的电路图。图8是示出图5的像素偏置电路的电路图。图9是示出图5的偏置信号生成器的电路图。图10是示出根据本公开的另一实施例的图像传感器的框图。图11是示出根据实施例的图10的有源像素区域的有源像素的电路图。图12示出了时序图，该时序图示出了施加到图11的晶体管的信号和检测信号。图13是示出根据另一实施例的图10的有源像素区域的有源像素的电路图。图14示出了时序图，该时序图示出了施加到图13的晶体管的信号和检测信号。图15是示出应用根据本公开实施例的图像传感器的电子设备的框图。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，包括：/n像素阵列，包括：/n公共监控器输出线，/n第一监控像素，被配置为输出第一监控信号，/n第二监控像素，被配置为输出第二监控信号，以及/n有源像素，被配置为基于入射光输出检测信号；合并电路，被配置为：/n通过公共监控器输出线接收第一监控信号和第二监控信号，/n合并第一监控信号和第二监控信号，以及/n基于合并的第一监控信号和第二监控信号，生成第一平均监控信号；模数转换器，被配置为：/n基于第一平均监控信号的交流AC分量执行模数转换。/n

【技术特征摘要】
20190916 KR 10-2019-01136431.一种图像传感器，包括：
像素阵列，包括：
公共监控器输出线，
第一监控像素，被配置为输出第一监控信号，
第二监控像素，被配置为输出第二监控信号，以及
有源像素，被配置为基于入射光输出检测信号；合并电路，被配置为：
通过公共监控器输出线接收第一监控信号和第二监控信号，
合并第一监控信号和第二监控信号，以及
基于合并的第一监控信号和第二监控信号，生成第一平均监控信号；模数转换器，被配置为：
基于第一平均监控信号的交流AC分量执行模数转换。


2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述像素阵列还包括：
第一行线，其连接到第一监控像素和第二监控像素；以及
第二行线，其连接到有源像素，
其中，所述公共监控器输出线被配置为连接到第一行线。


3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述像素阵列还包括：
第一行线，其连接到第一监控像素；
第二行线，其连接到第二监控像素；以及
第三行线，其连接到有源像素，
其中，所述公共监控器输出线被配置为连接到第一行线和第二行线。


4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述有源像素、第一监控像素和第二监控像素被配置为分别同时输出检测信号、第一监控信号和第二监控信号。


5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述模数转换器包括被配置为对AC分量进行采样的采样电容器。


6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述像素阵列还包括：
第一开关，被配置为连接第一监控像素和公共监控器输出线；以及
第二开关，被配置为连接第二监控像素和公共监控器输出线。


7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中，所述像素阵列还包括：
第三监控像素，被配置为输出第三监控信号；以及
第三开关，被配置为连接第三监控像素和公共监控器输出线，
其中，所述合并电路还被配置为：
通过公共监控器输出线接收第三监控信号，
合并第三监控信号，以及
基于第一监控信号、第二监控信号和第三监控信号生成第二平均监控信号，以及
所述模数转换器还被配置为检测第二平均监控信号的第二AC分量。


8.一种图像传感器，包括：
像素阵列，包括：
公共监控器输出线，
多个监控像素，被配置为通过公共监控器输出线输出监控信号，以及
多个有源像素；合并电路，被配置为：
通过公共监控器输出线接收监控信号，
合并监控信号，和
基于合并的监控信号，生成平均监控信号；模数转换器，包括：
斜坡信号生成器，
斜坡缓冲器，
相关双采样电路，和
像素偏置电路，
其中，所述模数转换器被配置为：
基于平均监控信号的交流AC分量执行模数转换，以及
在控制电路的控制下，将AC分量提供给斜坡信号生成器、斜坡缓冲器、相关双采样电路和像素偏置电路中的至少一个；和
所述控制电路被配置为控制所述模数转换器。


9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，所述合并电路包括电流源，所述电流源通过公共监控器输出线连接到多个监控像素，并且
所述控制电路还被配置为控制所述电流源，以便调节从所述电流源输出的电流的电平。


10.根据权利要求8所述的图像传感器，还包括：
多个开关，其中，所述多个开关分别通过公共监控器输出线连接到多个监控像素，
其中，所述控制电路还被配置为控制所述多个开关，以便选择性地将多个监控像素连接到公共监控器输出线。


11.根据权利要求8所述的图像传感器，
其中，所述多个有源像素的第一有源像素包括：
第一光电二极管，第一光电二极管被配置为响应于第一入射光生成第一电荷，以及
第一晶体管，其连接在第一光电二极管和第一节点之间，所述多个有源像素的第二有源像素包括：
第二光电二极管，第二光电二极管被配置为响应于第二入射光生成第二电荷，以及
第二晶体管，其连接在第二光电二极管和第二节点之间，第二晶体管被配置为在第一时间将第二电荷传输到第二节点，以及
第一晶体管被配置为在第一时间后的第二时间将第一电荷传输到第一节点。


12.根据权利要求8所述的图像传感器，
其中，所述多个有源像素的第一有源像素包括：
第一光电二极管，第一光电二极管被配置为响应于第一入射光生成第一电荷，以及
第一晶体管，其连接在第一光电二极管和第一节点之间，所述多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：金敬珉，蔡熙成，裵宰永，尹锡琦，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR