專利名稱：圖像感測裝置和成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
為了解決該問題，日本專利公開No. 2004-153682公開了 一 種圖像感測裝置，其中，以兩對N輸出線和S輸出線(即第一S輸出 線、第一N輸出線、第二N輸出線和第二S輸出線)的順序來對它們 進(jìn)行布置。通過這種布置，第一N輸出線鄰近于第二N輸出線，從而 第二N輸出線容易受根據(jù)噪聲信號的串?dāng)_的影響，所述噪聲信號的電 平的時(shí)間變化小于光信號的電平的時(shí)間變化。根據(jù)日本專利公開 No.2004-153682，這使得有可能減少歸因于第一 N輸出線上的串?dāng)_的 噪聲。在日本專利公開No.2004-153682中所公開的布置(即如下 布置其中，以第一S輸出線、第一N輸出線、第二N輸出線和第二 S輸出線的順序?qū)λ鼈冞M(jìn)行布置)中，輸出線之間的間隔越小，第一 S輸出線與第二S輸出線之間以及第一N輸出線與第二S輸出線之間 的距離就越短。這可能增加由第二S輸出線對第一 S輸出線和第一N 輸出線造成的串?dāng)_。更進(jìn)一步地，第一N輸出線與第二S輸出線之間 的距離不同于第一S輸出線與第二S輸出線之間的距離。為此，歸因 于由第二S輸出線對第一N輸出線造成的串?dāng)_的噪聲更有可能不同于 歸因于由第二S輸出線對第一S輸出線造成的串?dāng)_的噪聲。在此情況 下，甚至當(dāng)?shù)谝徊罘蛛娐穼敵龅降谝籗輸出線的信號與輸出到第一 N輸出線的信號之間的差進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，也不可能減少歸因于串?dāng)_的噪 聲。也就是說，難以減少歸因于由第二S輸出線對第一S輸出線和第一N輸出線造成的串?dāng)_的噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，甚至當(dāng)減少并行地傳送多個(gè)像素的多個(gè)信號 的多個(gè)輸出線之間的間隔時(shí)，也能減少歸因于串?dāng)_的噪聲。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像感測裝置100的布置的電路圖；圖5是示出應(yīng)用了根據(jù)第 一 實(shí)施例的圖像感測裝置的成像 系統(tǒng)的配置的框圖；圖像感測裝置100包括像素陣列PA、選擇單元10、讀出 單元20和輸出單元30，如圖1所示。輸出單元30包括水平移位寄存器電路140、輸出線組160、第一差分電路150和第二差分電路151。第一 N輸出線220被布置為與第一 S輸出線210平行。噪 聲信號從像素陣列PA中的第一像素輸出到第一N輸出線220。第一 N輸出線220傳送從讀出單元20輸出的第一像素的噪聲信號。例如，在日本專利公開No.2004-153682中所公開的布置(即 這樣的布置其中，以第一S輸出線、第一N輸出線、第二N輸出線 和第二 S輸出線的順序?qū)λ鼈冞M(jìn)行布置)中，輸出線之間的間隔越小， 第一S輸出線與第二S輸出線之間以及第一N輸出線與第二S輸出線 之間的距離就越短。這可能增加由第二 S輸出線對第一 S輸出線和第 一 N輸出線造成的串?dāng)_。在此情況下，在日本專利/>開No.2004-153682 中公開的布置中，第一N輸出線與第二S輸出線之間的距離通常比第 一S輸出線與第二S輸出線之間的距離更短。通過這種布置，歸因于 由第二S輸出線對第一N輸出線造成的串?dāng)_的噪聲(由例如CN1N指 示)大于歸因于由第二S輸出線對第一S輸出線造成的串?dāng)_的噪聲(由 例如CN1S指示)。因此，在獲得第一圖像信號DS1的過程中，第一 差分電路150不能減少歸因于串?dāng)_的噪聲，如從下式可見的那樣
CN1S<CN1N ...(l) DS1叫(光信號)+ CNlS)-((噪聲信號)+ CNlN〉1
=l(光信號)-(噪聲信號)+ (CN1S - CNIN)I …(2)與之對照，在該實(shí)施例中，第二S輸出線230被布置在第 一S輸出線210與第一N輸出線220之間，以平行于它們。通過這種 布置，甚至當(dāng)在減少輸出線之間的間隔時(shí)歸因于由第二S輸出線對第 一S輸出線和第一N輸出線造成的串?dāng)_的噪聲分量增加時(shí)，也可以將 所述噪聲分量調(diào)整為具有相等的幅度(由例如CN1指示)。因此，在 獲得第 一圖像信號DS1的過程中，第 一差分電路150可以減少歸因于 串?dāng)_的噪聲，如從下式可見的那樣
CN1S = CN1N = CN1 ...(3)DS1叫((光信號)+ CNlS〉-((噪聲信號)+ CNlN》1 =l(光信號)-(噪聲信號)+ (CN1 - CN1)|
叫(光信號)-(噪聲信號)l …(4)) x Vs ...(7)
當(dāng)Vchls從0增加到由式(7)所表示的VI時(shí)，由于從第一 S 輸出線210到第二 N輸出線240的串?dāng)_而導(dǎo)致Vch2n增加。在第二 N 輸出線240的電位中增加的量V2由下式給出
V2 = [a/{l + a/(l + a) + d/(l + d)}] x VI ...(8)換句話說，由于來自第一 S輸出線210的串?dāng)_而導(dǎo)致的第二 N 輸出線240的電位的變化由式(8)給出。 x VI…(10)
當(dāng)例如在圖3中通過將耦合電容Cpl、 Cp2、 Cp3、 Cp4之間的 差設(shè)置為足夠小而將圖像感測裝置100設(shè)計(jì)為滿足a-b-c-d時(shí)，式 (IO)中的ACN變?yōu)榻咏诹?。這使得有可能充分減少第二圖像信號 中的串?dāng)_分量?？梢酝ㄟ^使得例如輸出線的配線寬度以及配線線路之 間的距離最大可能地相等來充分減少耦合電容之間的差。類似地，通過其傳送第二像素的光信號的路徑以同等數(shù)量 的點(diǎn)經(jīng)由層間膜與通過其傳送第一像素的光信號和噪聲信號的路徑相 交。在此情況下，對通過其傳送第一像素的光信號和噪聲信號的路徑 與通過其傳送第二像素的光信號的路徑相交的部分造成的串?dāng)_分量可 以是相等的幅度。成像系統(tǒng)卯主要包括光學(xué)系統(tǒng)、圖像感測裝置100和信號 處理單元，如圖5所示。光學(xué)系統(tǒng)主要包括快門91、透鏡92、以及光 闌93。信號處理單元主要包括感測信號處理電路95、 A/D轉(zhuǎn)換器96、 圖像信號處理單元97、存儲(chǔ)器單元87、外部I/F單元89、定時(shí)生成單 元98、總體控制/算術(shù)運(yùn)算單元99、記錄介質(zhì)88和記錄介質(zhì)控制I/F 單元94。信號處理單元無需總是包括記錄介質(zhì)88。圖像感測裝置100將像素陣列PA上形成的對象圖像轉(zhuǎn)換 為圖像信號。圖像感測裝置IOO從像素陣列讀出圖像信號，并且將其 輸出。感測信號處理電路95連接到圖像感測裝置100，并且處理 從圖像感測裝置IOO輸出的圖像信號。
0070A/D轉(zhuǎn)換器96連接到感測信號處理電路95,并且將從感 測信號處理電路95輸出的處理后的圖像信號(模擬信號)轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號。存儲(chǔ)器單元87連接到圖像信號處理單元97，并且存儲(chǔ)從 圖像信號處理單元97輸出的圖像數(shù)據(jù)。定時(shí)生成單元98連接到圖^f象感測裝置100、感測信號處理 電路95、 A/D轉(zhuǎn)換器96和圖像信號處理單元97。通過這種布置，將 定時(shí)信號提供給圖像感測裝置100、感測信號處理電路95、 A/D轉(zhuǎn)換 器96和圖像信號處理單元97。圖像感測裝置100、感測信號處理電路 95、 A/D轉(zhuǎn)換器96和圖像信號處理單元97同步于所提供的定時(shí)信號 而操作。總體控制/算術(shù)運(yùn)算單元99連接到定時(shí)生成單元98、圖像信號處理單元97和記錄介質(zhì)控制I/F單元94，并且系統(tǒng)性地控制圖像 信號處理單元97和記錄介質(zhì)控制I/F單元94。通過上述布置，只要圖像感測裝置IOO可以獲得滿意的圖 像信號，就可以獲得滿意的圖像(圖像數(shù)據(jù))。圖像感測裝置400包括輸出單元430。輸出單元430包括 輸出線組460和第三差分電路452。第三差分電路452對輸出到第三N輸出線461的信號與輸 出到第三S輸出線450的信號之間的差進(jìn)行運(yùn)算。也就是說，第三差 分電路452對來自第三S輸出線450的光信號與來自第三N輸出線461的噪聲信號之間的差進(jìn)行運(yùn)算并且放大，以獲得第三圖像信號，并且
從輸出端子190將其輸出到后續(xù)級。接下來將參照圖8描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的圖像感測 裝置500。以下將主要描述不同于笫一實(shí)施例的點(diǎn)，并將省略對于相 同點(diǎn)的描述。光信號和噪聲信號在每四列的基礎(chǔ)上從由選擇單元10所 選擇的行中的各個(gè)列的像素依次輸出到輸出線組560。輸出線組560
包括第三N輸出線(第七輸出線)561、第四S輸出線(第八輸出線) 570、第三S輸出線(第九輸出線)550、第四N輸出線(第十輸出線) 580。第四N輸出線580被布置在第一N輸出線220與第三S輸 出線550之間。第四N輸出線580在第二 S輸出線230的相對側(cè)被布 置為平行地鄰近于第一 N輸出線220。噪聲信號從像素陣列PA中的 第四像素輸出到第四N輸出線580。第四N輸出線580傳送從讀出單 元20輸出的第四像素的噪聲信號。以此方式，甚至當(dāng)輸出線之間的間隔減少時(shí)，歸因于由第 四S輸出線對第三S輸出線和第三N輸出線造成的串?dāng)_的噪聲分量也 可以是相等的幅度的。此外，甚至當(dāng)輸出線之間的間隔減少時(shí)，歸因 于由第三S輸出線對第四S輸出線和第四N輸出線造成的串?dāng)_的噪聲 分量也可以是相等的幅度的。因此，甚至當(dāng)減少多個(gè)輸出線之間的間 隔時(shí)，不僅有可能減少歸因于第一S輸出線和第二S輸出線對其它輸 出線造成的串?dāng)_的噪聲，而且還有可能減少歸因于第三S輸出線和第 四S輸出線對其它輸出線造成的串?dāng)_的噪聲。
[01051雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本 發(fā)明不限于所公開的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍與最寬泛的 解釋一致，從而包括所有這樣的修改和等同的結(jié)構(gòu)以及功能。
權(quán)利要求
1. 一種圖像感測裝置，包括像素陣列，在該像素陣列中排列包括第一像素和第二像素的多個(gè)像素；讀出單元，其從所述像素陣列讀出信號，并且輸出多個(gè)信號；輸出單元，其中，所述輸出單元包括第一輸出線，其傳送從所述讀出單元輸出的第一像素的第一信號，第二輸出線，其傳送從所述讀出單元輸出的第一像素的第二信號，第三輸出線，其傳送從所述讀出單元輸出的第二像素的第一信號，第四輸出線，其傳送從所述讀出單元輸出的第二像素的第二信號，第一差分電路，其對所述第一像素的第一信號與第二信號之間的差進(jìn)行運(yùn)算，以生成第一圖像信號，以及第二差分電路，其對所述第二像素的第一信號與第二信號之間的差進(jìn)行運(yùn)算，以生成第二圖像信號，以及其中，所述第一輸出線被布置在所述第三輸出線與所述第四輸出線之間，以及所述第三輸出線被布置在所述第一輸出線與所述第二輸出線之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一信號是光信號，在該光信號中，噪聲信號被疊加在圖像 信號上，以及所述第二信號是噪聲信號。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中， 所述讀出單元包括多個(gè)算術(shù)運(yùn)算單元，所述多個(gè)算術(shù)運(yùn)算單元中的每一個(gè)算術(shù)運(yùn)算 單元對從所述像素陣列的每一列的像素讀出的兩個(gè)信號之間的差進(jìn)行 運(yùn)算，由此荻得每一列的像素的圖像信號，以及多個(gè)放大單元，所述多個(gè)放大單元中的每一個(gè)放大單元對每一列 的像素的圖像信號進(jìn)行放大，其中所述圖像信號是從所述多個(gè)算術(shù)運(yùn) 算單元中的每一個(gè)算術(shù)運(yùn)算單元輸出的，所述第一信號是其中所述放大單元的偏移被疊加在所述圖像信 號上的信號，以及所述第二信號是所述放大單元的偏移。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中， 所述多個(gè)像素進(jìn)一步包括第三像素， 所述輸出單元進(jìn)一步包括第五輸出線，其傳送從所述讀出單元輸出的第三像素的第二信號，第六輸出線，其傳送從所述讀出單元輸出的第三像素的第一信號，第三差分電路，其對所述第三像素的第一信號與所述第三像素的 第二信號之間的差進(jìn)行運(yùn)算，以生成第三圖像信號，以及所述第五輸出線被布置在所述第二輸出線與所述第六輸出線之間。
5. —種成像系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1中所限定的圖像感測裝置；光學(xué)系統(tǒng)，其在所述圖像感測裝置的圖像感測平面上形成圖像；以及信號處理單元，其處理從所述圖像感測裝置輸出的信號，以生成 圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像感測裝置和成像系統(tǒng)。該圖像感測裝置包括輸出單元，所述輸出單元包括第一輸出線，其傳送第一像素的第一信號；第二輸出線，其傳送所述第一像素的第二信號；第三輸出線，其傳送所述第二像素的第一信號；第四輸出線，其傳送所述第二像素的第二信號；第一差分電路，其對所述第一像素的第一信號與第二信號之間的差進(jìn)行運(yùn)算，以生成第一圖像信號；第二差分電路，其對所述第二像素的第一信號與第二信號之間的差進(jìn)行運(yùn)算，以生成第二圖像信號，其中，所述第一輸出線被布置在所述第三輸出線與所述第四輸出線之間，所述第三輸出線被布置在所述第一輸出線與所述第二輸出線之間。
文檔編號H04N5/341GK101453577SQ20081018171
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者光地哲伸, 小林秀央, 戶塚洋史 申請人:佳能株式會(huì)社