專利名稱：成像裝置、成像系統(tǒng)和成像裝置的驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及成像裝置、成像系統(tǒng)和用于驅(qū)動成像裝置的方法。
背景技術(shù)：
在諸如CMOS成像器的成像裝置的領(lǐng)域中，使得能夠?qū)崿F(xiàn)高的分辨率和高的幀讀出的技術(shù)在近年來是已知的。為了實現(xiàn)高的分辨率而在多個光電轉(zhuǎn)換單元之間共享諸如放大晶體管的電路元件的技術(shù)是已知的。在該技術(shù)中，日本專利申請公開No. 2008-219423描述了實現(xiàn)高速讀出的技術(shù)。在日本專利申請公開No. 2008-219423中描述的技術(shù)中，像素單元通過浮置擴散(以下，稱為FD)單元即放大晶體管的柵極的電勢被設(shè)定為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài)。當(dāng)多個光電轉(zhuǎn)換單元共享單個放大晶體管的像素單元從非選擇狀態(tài)被設(shè)定為選擇狀態(tài)時，F(xiàn)D單元的電勢大大地改變，需要較長的時間使電勢的該改變安定(settle)。因此，當(dāng)在緊接在像素單元從非選擇狀態(tài)被設(shè)定為選擇狀態(tài)之后從像素單元內(nèi)的第一行像素讀出信號時，F(xiàn)D單元的電勢的改變影響讀出的信號。另一方面，當(dāng)在從第一行讀出信號之后從第二行和隨后的行讀出信號時，像素單元維持選擇狀態(tài)，因此，F(xiàn)D單元的電勢的改變比第一行時的FD單元的電勢的改變小。對于高質(zhì)量圖像有著不斷增長的需要。如果FD單元的電勢的改變的影響在第一行與第二行和隨后的行之間不同，則獲得的圖像表現(xiàn)出亮帶(bright band)和暗帶(darkband)。此外，在具備濾色器的圖像感測裝置中，當(dāng)FD單元的電勢的改變的影響在相同顏色的像素之間不同時，下游電路的校正變得復(fù)雜。因此，希望差異小。當(dāng)圖像質(zhì)量進一步發(fā)展時，上述的電勢的改變可能被更多地識別到。

發(fā)明內(nèi)容
在實施例的一個方面中，一種成像裝置，包括像素單元，該像素單元包含產(chǎn)生基于第一顏色的入射光的電荷的第一光電轉(zhuǎn)換單元、產(chǎn)生基于第一顏色的入射光的電荷的第二光電轉(zhuǎn)換單元和產(chǎn)生基于第二顏色的入射光的電荷的第三光電轉(zhuǎn)換單元；放大晶體管，對于第一到第三光電轉(zhuǎn)換單元共同地被設(shè)置，并且輸出基于由第一到第三光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的電荷的信號；以及控制單元，根據(jù)所述放大晶體管的控制端子的電勢將所述像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài)，其中，所述控制單元在從所述放大晶體管基于第一光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之前，將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)，并且，在執(zhí)行基于第一光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之后并且在輸出基于第二光電轉(zhuǎn)換單元的信號的操作之前，將所述像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)，并且，在執(zhí)行基于第一光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之后并且在基于第三光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之前，不將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)。在本公開的另一方面中，一種成像裝置，包括像素單元，該像素單元包含多個光電轉(zhuǎn)換單元、放大晶體管和具有至少兩個通道的讀出電路，所述放大晶體管對于所述多個光電轉(zhuǎn)換單元共同地被設(shè)置并且輸出基于由光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的電荷的信號，所述讀出電路用于處理所述信號；以及控制單元，根據(jù)所述放大晶體管的控制端子的電勢將所述像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài)，其中，所述控制單元在將所述像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)之后、在基于包含于所述像素單元中的多個像素并且被所述通道中的同一個通道處理的信號的讀出操作之前，將像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)，并且，在針對包含于像素單元中的至少一個像素的并且被所述通道中的另一個通道處理的讀出操作之前，不將所述像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)。在本公開的另一方面中，一種成像裝置，包括像素單元，該像素單元包含至少三個光電轉(zhuǎn)換單元和放大晶體管，所述放大晶體管對于所述至少三個光電轉(zhuǎn)換單元共同地設(shè)置并且輸出基于由所述至少三個光電轉(zhuǎn)換單元中的任一個產(chǎn)生的電荷的信號；以及控制單元，根據(jù)所述放大晶體管的控制電極的電勢將像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài)，其中，所述控制單元依次輸出基于所述至少三個光電轉(zhuǎn)換單元的信號，并且，以交替的方式執(zhí)行在基于一個光電轉(zhuǎn)換單元而從像素單元輸出信號的操作之前將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)的操作和在不干涉設(shè)定像素單元的操作的情況下基于另一個光電轉(zhuǎn)換單元而輸出信號的操作。在本公開的另一方面中，提供一種成像裝置的驅(qū)動方法，該成像裝置包括像素單元，該像素單元包含產(chǎn)生基于第一顏色的入射光的電荷的第一光電轉(zhuǎn)換單元、產(chǎn)生基于第一顏色的入射光的電荷的第二光電轉(zhuǎn)換單元和產(chǎn)生基于第二顏色的入射光的電荷的第三光電轉(zhuǎn)換單元；以及放大晶體管，對于第一到第三光電轉(zhuǎn)換單元共同地被設(shè)置，并且輸出基于由第一到第三光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的電荷的信號，其中，所述方法包括根據(jù)放大晶體管的控制端子的電勢將所述像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài)；在基于第一光電轉(zhuǎn)換單元從所述放大晶體管輸出信號的操作之前，將所述像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)，并且，在執(zhí)行基于第一光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之后并且在基于第二光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之前，將所述像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)，并且，在執(zhí)行基于第一光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之后并且在基于第三光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之前，不將所述像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)。在本公開的另一方面中，提供一種成像裝置的驅(qū)動方法，該成像裝置包括像素單元，該像素單元包含至少三個光電轉(zhuǎn)換單元和放大晶體管，所述放大晶體管對于所述至少三個光電轉(zhuǎn)換單元共同地被設(shè)置并且輸出基于由所述至少三個光電轉(zhuǎn)換單元中的任一個產(chǎn)生的電荷的信號，其中，所述方法包括根據(jù)所述放大晶體管的控制電極的電勢將所述像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài)；依次輸出基于所述至少三個光電轉(zhuǎn)換單元的信號；以及，以交替的方式執(zhí)行在基于一個光電轉(zhuǎn)換單元從所述像素單元輸出信號的操作之前將所述像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)的操作和在不干涉設(shè)定所述像素單元的操作的情況下基于另一個光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作。(參照附圖)閱讀示例性實施例的以下描述，本公開的其它特征將變得清晰。


圖1是成像裝置的示例性配置的框圖。圖2是第一實施例的像素區(qū)域的示例性配置的等效電路圖。
圖3是第一實施例的讀出電路的示例性配置的等效電路圖。圖4是第一實施例的示例性操作的時序圖。
圖5是第一實施例的比較例的時序圖。圖6是第二實施例的讀出電路的等效圖。圖7是第二實施例的示例性操作的時序圖。圖8是成像系統(tǒng)的示例性配置的框圖。
具體實施例方式實施例的一個公開的特征可被描述為通常被描繪為流程圖、流程示圖、時序圖、結(jié)構(gòu)圖或框圖的處理。雖然流程圖或時序圖可將操作或事件描述為依次的處理，但是可以并行地或并發(fā)地執(zhí)行操作或發(fā)生事件。流程圖中的操作可以是任選的。另外，操作或事件的次序可被重新布置。當(dāng)一個處理的操作完成時，該處理終止。處理可與方法、程序、過程、制造或制備的方法、由裝置執(zhí)行的一系列的操作、機器或邏輯電路等相對應(yīng)。〈第一實施例〉圖I是示出成像裝置的示例性配置的框圖。成像裝置I包含像素區(qū)域101、垂直掃描電路102、讀出電路103、水平掃描電路104、輸出放大器105、以及定時發(fā)生器106。像素區(qū)域101是其中以矩陣狀布置多個像素的區(qū)域。垂直掃描電路102按行控制像素，并且輸出與像素的操作有關(guān)的驅(qū)動信號。讀出電路103是處理從像素輸出的信號的電路，并且例如可包含采樣和保持(S/H)電路、CDS電路、放大器、或A/D轉(zhuǎn)換器。水平掃描電路104控制讀出電路103并且導(dǎo)致讀出電路103向輸出放大器105輸出信號。定時發(fā)生器106供給用于控制垂直掃描電路102和水平掃描電路104的操作的定時信號。下面，將參照圖2詳細描述像素區(qū)域101的配置。圖2示出了多個像素中的8個行和I個列的像素、以及垂直掃描電路102。像素單元201n包含4行的像素，并且，第一行的像素包含光電二極管202_ln、傳送晶體管203-ln、放大晶體管204n、以及復(fù)位晶體管205n。第二行的像素包含光電二極管
202-2n、傳送晶體管203-2n、放大晶體管204n、以及復(fù)位晶體管205n。第三行的像素包含光電二極管202-3n、傳送晶體管203-3n、放大晶體管204n、以及復(fù)位晶體管205n。第四行的像素包含光電二極管202-4n、傳送晶體管203-4n、放大晶體管204n、以及復(fù)位晶體管205n。放大晶體管204n和復(fù)位晶體管205n被設(shè)置為對于相鄰的4行像素是共用的。作為光電轉(zhuǎn)換單兀的各光電二極管基于入射光產(chǎn)生并累積電荷。FD 206n是放大晶體管204n的控制電極處的節(jié)點，并且，F(xiàn)D電容207n是伴隨FD 206n的電容。對于傳送晶體管203_ln
203-4n中的每一個，主電極中的一個與對應(yīng)行的光電二極管連接，并且，主電極中的另一個與FD 206n連接。傳送晶體管203_ln 203_4n中的每一個由供給到它們的控制電極的信號Ptxl_n Ptx4_n控制。當(dāng)傳送晶體管接通時,累積于對應(yīng)的光電二極管中的電荷被傳送到FD 206n,并且存儲于FD電容207n中。放大晶體管204n當(dāng)處于選擇狀態(tài)時向垂直信號線208輸出根據(jù)FD 206n的電勢的信號。復(fù)位晶體管205n由信號preS_n控制，并且將所述電勢復(fù)位到根據(jù)電源vres_n的電勢。為了將像素單元201n設(shè)定為選擇狀態(tài)，控制電極被復(fù)位到允許放大晶體管204n與恒流源209聯(lián)合作為放大器進行操作的電勢。此外，為了將像素單元201n設(shè)定為非選擇狀態(tài)，控制電極被復(fù)位為不允許放大晶體管204n與恒流源209聯(lián)合作為放大器進行操作的電勢。關(guān)于像素單元201 (n+1)的描述被省略，原因是它具有與像素單元201n的配置相同的配置。
下面，將參照圖3詳細描述讀出電路103。圖3關(guān)注與I個列對應(yīng)的讀出電路103、水平掃描電路104和輸出放大器105。圖3是具有⑶S電路、放大器和S/H電路的讀出電路103的示例性配置。讀出電路103包含箝位電容器301、差分放大器302、反饋電容器303、反饋開關(guān)304、S/H開關(guān)305和306、S/H電容器307和308、以及開關(guān)309和310。箝位電容器301的一個電極與垂直信號線連接，并且，另一電極與差分放大器302的反相輸入端子、反饋電容器303的一個電極、以及反饋開關(guān)304的一個端子連接。差分放大器302的輸出端子與反饋電容器303的另一電極和反饋開關(guān)304的另一端子連接，并進一步與S/H開關(guān)305和306連接。箝位電容器301、差分放大器302和反饋開關(guān)構(gòu)成作為CDS電路的箝位電路。基準電壓vref被供給到差分放大器302的非反相輸入端子。箝位電容器301、差分放大器302和反饋電容器303構(gòu)成電容反饋型放大器，并且，電容反饋型放大器的增益由反饋電容器303和箝位電容器301的電容比確定。S/H電容器307和308分別保持通過對應(yīng)的S/H開關(guān)305或306從差分放大器302輸出的信號。當(dāng)開關(guān)309和310接通時，由S/H電容器307和308保持的信號通過水平信號線311和312被傳輸?shù)捷敵龇糯笃?05。雖然圖3示出的是對于水平信號線311和312獨立地設(shè)置放大器Amp-N或Amp-S的配置，但是，其它的配置也是可以的。例如，作為放大器Amp-N和Amp-S的替代，可以使用兩個輸入端子與水平信號線311和312連接的差分放大器。為了闡明本公開的優(yōu)點，將先解釋當(dāng)從上述成像裝置的像素單元201n中的4個像素行依次讀出信號時日本專利申請公開No. 2008-219423的技術(shù)可能出現(xiàn)的問題。假定在像素區(qū)域101中，與光電轉(zhuǎn)換單元對應(yīng)地設(shè)置拜耳(Bayer)圖案的濾色器。即，對于圖2中所示的8個行且I個列的像素，每隔一行(every two rows)布置相同顏色的濾色器。更一般地來說，像素區(qū)域包含多個像素單元，并且，沿列布置包含于像素單元中的像素，并且，以交替的方式布置第一顏色的像素和第二顏色的像素。這里，具有相同的顏色意味著具有相同的波長特性。假定兩個像素單元201n和201 (n+1)在時間tl_l處和之前處于非選擇狀態(tài)。并且，將在假定信號pres_(n+l)與信號pres_n相同的情況下進行以下的描述。此外，信號Vres_sh，pres_sh和ptx_sh被示為“電子快門脈沖”。對于為了控制累積時段而執(zhí)行電子快門操作的行，這些信號分別是供給到復(fù)位晶體管的漏極、復(fù)位晶體管的控制電極、以及傳送晶體管的控制電極的信號。在稱為狀態(tài)A的時段中執(zhí)行本實施例的電子快門操作。首先，在圖4中，執(zhí)行對于第一行的像素的讀出操作，所述第一行的像素包含基于第一顏色的入射光產(chǎn)生電荷的第一光電轉(zhuǎn)換單兀。在時間tl-1處，電源vres_n偏移到高電勢vresh。此外,在時間tl_l處,信號pclamp變?yōu)楦唠娖剑纱耸狗答侀_關(guān)304變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，并且，反饋電容器303的兩個電極均被短路。在該狀態(tài)，由于差分放大器302的反相輸入端子和輸出端子被短路，因此，差分放大器302作為電壓跟隨器進行操作。在時間t2_l，當(dāng)復(fù)位晶體管205n響應(yīng)于信號pres_n向高電平的偏移而變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)時,FD電容207n的電勢通過電源vresh被復(fù)位。這導(dǎo)致放大晶體管204n與恒流源209聯(lián)合作為源極跟隨器進行操作，即，變?yōu)檫x擇狀態(tài)。另一方面，由于電源vres(n+l)為低電平，因此,FD電容207 (n+1)的電勢通過vresl被復(fù)位。因此，像素單元201 (n+1)維持其非選擇狀態(tài)。在時間t2-l之前，像素單元201n處于非選擇狀態(tài)，因此，當(dāng)復(fù)位晶體管205n在時間t2-l處變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)時，F(xiàn)D 206n的電勢以(vresh-vresl)改變。FD 206n通過作為寄生電容的FD電容207n與提供基準電勢(GND)的線相耦合，因此，基準電勢跟蹤FD 206n的改變。在時間t3_l處，F(xiàn)D 206n的電勢安定為vresh?；鶞孰妱?朝返回原本電勢的方向改變。在t4-l處，當(dāng)信號pres_n變?yōu)榈碗娖綍r，復(fù)位晶體管205n關(guān)斷。FD 206n變?yōu)殡姎飧≈脿顟B(tài)，或者單純地變?yōu)楦≈脿顟B(tài)，F(xiàn)D 206n的電勢跟蹤基準電勢返回其原本電勢的改變而改變?；鶞孰妱莸陌捕ㄋ俣缺粫r間常數(shù)限制，所述時間常數(shù)是由伴隨供給基準電勢的線的寄生電容和電阻確定的。更具體而言，基準電勢在它改變之后的時間y處的電勢由下式表達。AX exp (-y/RX C)(I)這里，A是FD 206n的改變的幅度，R是供給基準電勢的線的電阻分量，C是供給基準電勢的線的電容分量。在時間t5_l處，信號pclamp變?yōu)榈碗娖?，并且反饋開關(guān)關(guān)斷。這導(dǎo)致在垂直信號線上出現(xiàn)的電平與基準電壓Vref之間的電勢差。即，時間t5_l處的垂直信號線上的電平被箝位，因此，只有從該時間點的電平的波動被供給到差分放大器302的反相輸入。此外，由于反饋開關(guān)304關(guān)斷，因此，差分放大器302與箝位電容301和反饋電容器303 —起作為電容反饋型放大器進行操作。信號ptn在時間t6_l和時間t7_l之間變?yōu)楦唠娖?，并且，差分放大?02的輸出作為N信號被S/H電容器307保持。N信號包含諸如從時間t5-l的垂直信號線的電勢波動和差分放大器302的偏置(offset)之類的分量。當(dāng)信號ptxl_n在時間t8_l和時間t9_l之間變?yōu)楦唠娖綍r，累積于光電二極管202_ln中的電荷被傳送到FD 206n，并且，垂直信號線上的電平根據(jù)電荷的量而改變。從時間t5-l處的垂直信號線上的電平的波動被差分放大器放大，并且作為S信號被輸出。S信號是減少了噪聲的信號。即，箝位電容充當(dāng)CDS電路。這里，為了簡化描述，在假定不在光電二極管202_ln 202_4n中的任一個中產(chǎn)生由于光電轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的電荷的情況下進行描述。因此，即使當(dāng)傳送晶體管203-ln 203-4n被接通時，F(xiàn)D 206n的電勢也不改變。信號pts在時間tlO-1和時間tll-1之間變?yōu)楦唠娖?，由此S信號由S/H電容器308保持。隨后，當(dāng)開關(guān)309和310響應(yīng)于由水平掃描電路104供給的信號而被接通時，由S/H電容器307和308保持的信號被傳輸?shù)捷敵龇糯笃?05。通過取這兩個信號的差值,可從S信號減去N信號分量。在圖4中，出于簡化的目的，省略了其中開關(guān)309和310被接通的水平掃描時段。在第一行中的像素的信號讀出時段之后，執(zhí)行對于第二到第四行的讀出時段的操作。與第一行的讀出時段的不同在于，供給到傳送晶體管203N_n的信號PtxN_n被與該特定的行對應(yīng)的信號代替。
在圖4所示的操作中，像素單元201n在第一行的讀出操作之前被設(shè)定為選擇狀態(tài)，并且，像素單元201n維持選擇狀態(tài)，直到它在被示為狀態(tài)A的時段中被設(shè)定為非選擇狀態(tài)為止。因此，F(xiàn)D 206n的電勢的波動對于第二到第四行比對于第一行小。對于第一行的像素，F(xiàn)D 206n的電勢與基準電勢(GND)的波動在時間t8_l和時間t9-l之間安定。FD 206n的電勢跟蹤基準電勢的波動。如果FD 206n的電勢如所示的那樣在對于N信號的保持定時t7-l和對于S信號的保持定時tll-1之間是不同的，則作為偽信號在S信號上疊加該差異。 如果該差異對于單個像素單元201n中的所有像素是相同的，則該差異可被處理為偏置，從而允許實現(xiàn)較不復(fù)雜的處理。但是，根據(jù)圖4所示的操作，在從選擇的像素單元中的每一個像素讀出信號的時段期間，像素單元維持在選擇狀態(tài)。由于該操作，當(dāng)讀出第一行時，F(xiàn)D206n的電勢大大地波動，而當(dāng)讀出第二行和隨后的行時，波動較小，并且，以較短的時間段使電勢安定。在圖4中，基準電勢的波動對于第二行的讀出操作直到t4-2安定。因此，F(xiàn)D的電勢在時間t7-2和時間tll-2之間不變。這導(dǎo)致在與定時t7-l和tll-1對應(yīng)的定時之間出現(xiàn)的偽信號在第一行和第二行以及隨后的行之間具有不同的大小。這意味著偽信號的影響在同樣的像素單元201n內(nèi)的不同行之間是不同的，并且需要對于各行設(shè)定校正數(shù)據(jù)。這對于第三行和隨后的行也同樣成立。從式(I)可以理解，隨著FD 206的電勢的波動變小，時間y處的基準電勢的波動變小。因此，如果FD 206的電勢的波動在第一行讀出操作中為第二行和隨后的行讀出操作中的4倍，則產(chǎn)生的偽信號也變?yōu)?倍大。下面將參照圖5描述根據(jù)本實施例的操作。將主要討論與圖4所示的操作的不同。與圖4所示的操作的主要不同在于，在對于像素單元201n完成第二行讀出操作之后且在執(zhí)行第三行讀出操作之前，像素單元201n返回非選擇狀態(tài)(狀態(tài)B)。描述在完成第二行讀出操作之后且在執(zhí)行第三行讀出操作之前在狀態(tài)B中執(zhí)行的操作。在時間tl5處，電源vres_n偏移到vresl。信號pres_n在從時間tl6到時間tl7的時間段中變?yōu)楦唠娖?，由此?dǎo)致FD 201n的電勢根據(jù)vresl被復(fù)位。如上面解釋的那樣，由于vresl是放大晶體管不作為放大器操作的電壓，因此，像素單元201n變?yōu)榉沁x擇狀態(tài)。通過將像素單元201n從選擇狀態(tài)設(shè)定為非選擇狀態(tài)，F(xiàn)D 206n的電勢改變，并且，基準電勢(GND)的電勢跟蹤該改變。FD 206n的電勢和基準電勢的該波動被假設(shè)(assume)為幾乎在第三行讀出的開始處安定。在本實施例中，在電源vres_n在時間tl_3處偏移到vresh之后，通過將信號pres_n設(shè)定為高電平，像素單元201n再次變?yōu)檫x擇狀態(tài)。FD 206n的電勢如第一行那樣改變(vresh-vresl)，因此，對于第一行和第三行出現(xiàn)具有類似的大小的偽信號。此外，F(xiàn)D206n的電勢的波動的影響對于第二行和第四行具有類似的水平。因此，在具有拜耳圖案的濾色器的成像裝置中，相同的校正數(shù)據(jù)可被應(yīng)用于相同顏色的像素，由此降低成像系統(tǒng)的負載。為了對于根據(jù)本實施例的成像裝置進行更一般的描述，像素單元包含分別基于第一顏色的入射光產(chǎn)生電荷的第一和第二光電轉(zhuǎn)換單元、以及基于第二顏色的入射光產(chǎn)生電荷的第三光電轉(zhuǎn)換單元，并且，對于第一到第三光電轉(zhuǎn)換單元共同地設(shè)置放大晶體管。在基于第一和第二光電轉(zhuǎn)換單元讀出信號的操作之前執(zhí)行將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)的操作，并且，不在基于第三光電轉(zhuǎn)換單元讀出信號的操作之前執(zhí)行將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)的操作。這可能使得由于FD單元的電勢的波動導(dǎo)致的偽信號的影響對于基于相同的顏色的入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的像素具有類似的水平。另一方面，對于基于另一顏色的入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的像素，通過不執(zhí)行將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)的操作，實現(xiàn)快速的讀出。此外，對于具有拜耳圖案的濾色器的配置，存在第二像素單元，所述第二像素單元包含分別基于第二顏色的入射光產(chǎn)生電荷的第五和第六光電轉(zhuǎn)換單元、以及基于第三顏色的入射光產(chǎn)生電荷的第七光電轉(zhuǎn)換單 元，并且具有對于第五到第七光電轉(zhuǎn)換單元共同地設(shè)置的放大晶體管。第二像素單元的操作與第一像素單元的操作相同。<第二實施例>將參照示圖描述根據(jù)本公開的另一實施例。雖然示例性地描述了具有拜耳圖案的濾色器的成像裝置，但是，本公開也可被應(yīng)用于不具有濾色器或者對于所有的像素具有相同顏色的濾色器的成像裝置。圖6是示出根據(jù)本實施例的讀出電路103、水平掃描電路104和輸出放大器105的配置的電路圖。與圖3所示的配置的不同在于，對于單個垂直信號線，在從讀出電路103到輸出放大器105的路徑中，存在多個通道。對于與圖3中的元件相同的元件，賦予相同的附圖標記。在圖6中，差分放大器302的輸出端子分別通過S/H開關(guān)305-1、306-1、305_2和306-2 與 S/H 電容器 307-1、308-1、307-2 和 308-2 連接。S/H 電容器 307-1 和 308-1 分別通過對應(yīng)的開關(guān)309-1或310-1與包含于輸出放大器105中的放大器Amp_Nl和Amp_Sl連接。S/H電容器307-2和308-2分別通過對應(yīng)的開關(guān)309-2或310-2與包含于輸出放大器105中的放大器Amp_N2和Amp_S2連接。換句話說，存在多個通道，假定與輸出放大器Amp_NI和Amp_Sl相關(guān)的路徑是Chl并且與輸出放大器Amp_S2和Amp_N2相關(guān)的路徑是Ch2。由于該配置，在將基于第一和第二行中的像素的信號保持在它們的對應(yīng)的S/H電容器307-1、308-1、307-2和308-2中之后，可通過水平掃描電路104并行地掃描兩個行的信號。與在逐行的基礎(chǔ)上執(zhí)行水平掃描時段的操作的第一實施例相比，這允許更快的讀出。下面將參照圖7描述根據(jù)本實施例的操作。下面的描述關(guān)注的是與圖5所描述的操作的不同。本實施例與第一實施例的不同在于，從通道Chl輸出基于像素單元201n的第一行和第三行的信號，并且，從通道Ch2輸出基于像素單元201n的第二行和第四行的信號。作為第一實施例中的信號Ptn和pts的替代,在本實施例中，使用信號ptnl、ptn2、ptsl、pts2來選擇S/H電容器中的哪一個米樣和保持信號。根據(jù)本實施例，雖然像素單元201n在就在通過通道Chl輸出信號的第一行和第三行的像素的讀出操作之前處于非選擇狀態(tài)，但是，像素單元201n在就在通過通道Ch2輸出信號的第二行和第四行的像素的讀出操作之前處于選擇狀態(tài)。即，可能以類似的水平對于通過相同的通道輸出信號的像素帶來偽信號的影響，因此，各通道需要校正數(shù)據(jù)，從而允許降低系統(tǒng)負載。本實施例也適用于具有拜耳圖案的濾色器的成像裝置。由于在拜耳圖案中，對于每隔一行和每隔一列布置相同顏色的像素，因此，像素單元201n中的第一行和第三行的像素是相同顏色的像素。由于從同一通道輸出基于相同顏色的像素的信號，因此，通過對于每個通道準備校正數(shù)據(jù)而實現(xiàn)對于每個顏色的校正。雖然圖7示出的是具有兩個通道的配置，但是本實施例適用于具有更多通道的配置。更具體而言，在具有多于兩個通道的配置中，也通過同一通道傳輸基于像素單元內(nèi)的相同顏色的像素的信號。 為了概括根據(jù)本實施例的成像裝置的描述，像素單元包含三個或更多個光電轉(zhuǎn)換單元，并且基于所述三個或更多個光電轉(zhuǎn)換單元依次輸出信號。這里，以交替的方式，執(zhí)行在從像素單元輸出基于光電轉(zhuǎn)換單元的信號的操作之前將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)的操作、和在不將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)的情況下基于另一光電轉(zhuǎn)換單元而輸出信號的操作。這允許上述的優(yōu)點。<第三實施例>下面將參照圖8描述根據(jù)本實施例的成像系統(tǒng)的概要。例如，成像系統(tǒng)800包括光學(xué)單元810、成像裝置1000、視頻信號處理單元830、記錄/通信單元840、定時控制單元850、系統(tǒng)控制單元860、以及播放/顯示單元870。成像裝置1000是以上實施例的成像裝置中的任一個。圖8示出了在定時控制單元850中包含并且不在成像裝置1000中包含圖I所示的定時發(fā)生器106的情況。作為諸如透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)單元810在以矩陣狀布置多個像素的成像裝置1000的像素陣列上形成來自被檢體的光的圖像。成像裝置1000在基于來自定時控制單元850的信號的定時輸出與碰撞(impinging)到像素陣列上的光對應(yīng)的信號。從成像裝置1000輸出的信號被輸入到圖像信號處理單元830，并且，圖像信號處理單元830例如根據(jù)借助程序的預(yù)定方法對輸入的信號執(zhí)行諸如A/D轉(zhuǎn)換的處理。通過圖像信號處理單元的處理獲得的信號作為圖像數(shù)據(jù)被傳輸?shù)接涗?通信單元。記錄/通信單元840向播放/顯示單元870傳輸用于形成圖像的信號，并且使得播放/顯示單元870播放/顯示運動圖像或靜止圖像。記錄/通信單元與來自圖像信號處理單元830的信號的輸入對應(yīng)地與系統(tǒng)控制單元860通信，以及執(zhí)行用于將用于形成圖像的信號記錄到記錄介質(zhì)(未示出)的操作。系統(tǒng)控制單元控制成像系統(tǒng)800的總體操作，并且，控制光學(xué)單元810、定時控制單元850、記錄/通信單元840、以及播放/顯示單元870的操作。此外,系統(tǒng)控制單元860可具有作為例如記錄介質(zhì)的存儲器單元(未示出)，并且，可在其中存儲用于控制成像系統(tǒng)的程序。此外，系統(tǒng)控制單元860在成像系統(tǒng)內(nèi)供給信號，該信號被用于與用戶的操作對應(yīng)地切換驅(qū)動模式。舉一些例子，如改變要讀出或復(fù)位的行、根據(jù)電子變焦而改變場角、以及根據(jù)電子振動吸收而偏移場角等。定時控制單元850基于作為控制單元的系統(tǒng)控制單元860的控制來控制成像裝置1000和圖像信號處理單元830的操作定時。圖像信號處理單元830保持在以上實施例中的每一個中描述的校正數(shù)據(jù)，并且對于從成像裝置1000輸出的信號執(zhí)行校正。其它實施例也可通過讀出并執(zhí)行記錄在存儲設(shè)備上的程序以執(zhí)行上述實施例的功能的系統(tǒng)或裝置的計算機(或諸如CPU或MPU的設(shè)備)、以及由系統(tǒng)或裝置的計算機通過例如讀出并執(zhí)行記錄在存儲設(shè)備上的程序而執(zhí)行其操作以執(zhí)行上述實施例的功能的方法，實現(xiàn)本公開的各方面。出于這種目的，例如通過網(wǎng)絡(luò)或從用作存儲設(shè)備的各種類型的記錄介質(zhì)(例如，計算機可讀介質(zhì))向計算機提供程序。
雖然已參照示例性實施例描述了本公開，但應(yīng)理解，本公開不限于所公開的示例性實施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種成像裝置，包括 像素單元，所述像素單元包含 產(chǎn)生基于第一顏色的入射光的電荷的第一光電轉(zhuǎn)換單元， 產(chǎn)生基于第一顏色的入射光的電荷的第二光電轉(zhuǎn)換單元，和 產(chǎn)生基于第二顏色的入射光的電荷的第三光電轉(zhuǎn)換單元； 放大晶體管，對于第一到第三光電轉(zhuǎn)換單元共同地被設(shè)置，并且輸出基于由第一到第三光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的電荷的信號； 控制單元，根據(jù)放大晶體管的控制端子的電勢將像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài);其中， 所述控制單元 在基于第一光電轉(zhuǎn)換單元從放大晶體管輸出信號的操作之前，將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)，以及 在執(zhí)行基于第一光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之后并在執(zhí)行基于第二光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之前，將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)，以及 在執(zhí)行基于第一光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之后并且在基于第三光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之前，不將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的成像裝置，其中，第一到第三光電轉(zhuǎn)換單兀以第一、第三和第二光電轉(zhuǎn)換單元的次序被一維地布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的成像裝置，其中，像素單元還包含基于第二顏色的入射光產(chǎn)生電荷的第四光電轉(zhuǎn)換單元；并且， 第一到第四光電轉(zhuǎn)換單元以第一、第三、第二和第四光電轉(zhuǎn)換單元的次序被一維地布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的成像裝置，還包括具有至少兩個用于處理信號的通道的讀出電路，其中， 基于第一和第二光電轉(zhuǎn)換單元的信號在同一通道中被處理，并且 基于第三和第四光電轉(zhuǎn)換單元的信號在另一通道中被處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的成像裝置，還包括具有用于處理信號的通道的讀出電路，其中， 基于第一到第四光電轉(zhuǎn)換單元的信號在同一通道中被處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中的任一項的成像裝置，還包括第二像素單元，所述第二像素單元具有 產(chǎn)生基于第二顏色的入射光的電荷的第五光電轉(zhuǎn)換單元； 產(chǎn)生基于第二顏色的入射光的電荷的第六光電轉(zhuǎn)換單元； 產(chǎn)生基于第三顏色的入射光的電荷的第七光電轉(zhuǎn)換單元；和 第二放大晶體管，對于第五到第七光電轉(zhuǎn)換單元共同地被設(shè)置，并且輸出基于由第五到第七光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的電荷的信號。
7.一種成像裝置，包括 像素單元，所述像素單元包含 多個光電轉(zhuǎn)換單元； 放大晶體管，對于所述多個光電轉(zhuǎn)換單元共同地被設(shè)置，并且輸出基于由光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的電荷的信號；和 用于處理信號的讀出電路，具有至少兩個通道；和 控制單元，根據(jù)放大晶體管的控制端子的電勢，將像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài)；其中， 所述控制單元 在將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)之后、在基于包含于像素單元中的多個像素的并且被通道中的同一個通道處理的信號的讀出操作之前，將像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)，以及 在針對包含于像素單元中的至少一個像素的并且被通道中的另一個通道處理的讀出操作之前，不將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)。
8.一種成像裝置，包括 像素單元，所述像素單元包含 至少三個光電轉(zhuǎn)換單元；和 放大晶體管，對于所述至少三個光電轉(zhuǎn)換單元共同地被設(shè)置，并且輸出基于由所述至少三個光電轉(zhuǎn)換單元中的任一個產(chǎn)生的電荷的信號；和 控制單元，根據(jù)放大晶體管的控制電極的電勢將像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài);其中， 所述控制單元 依次輸出基于所述至少三個光電轉(zhuǎn)換單元的信號，并且， 以交替的方式，執(zhí)行在基于光電轉(zhuǎn)換單元之一從像素單元輸出信號的操作之前將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)的操作、和在不干涉設(shè)定像素單元的操作的情況下基于另一個光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作。
9.一種成像系統(tǒng),包括 根據(jù)權(quán)利要求1、7或8的成像裝置； 在像素單元上形成圖像的光學(xué)系統(tǒng)；和 處理從成像裝置輸出的信號并且產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的圖像信號處理單元。
10.一種成像裝置的驅(qū)動方法， 所述成像裝置包括 像素單元，所述像素單元包含 產(chǎn)生基于第一顏色的入射光的電荷的第一光電轉(zhuǎn)換單元， 產(chǎn)生基于第一顏色的入射光的電荷的第二光電轉(zhuǎn)換單元，和 產(chǎn)生基于第二顏色的入射光的電荷的第三光電轉(zhuǎn)換單元；和 放大晶體管，對于第一到第三光電轉(zhuǎn)換單元共同地被設(shè)置，并且基于由第一到第三光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的電荷輸出信號，其中，所述方法包括 根據(jù)放大晶體管的控制端子的電勢將像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài)； 在基于第一光電轉(zhuǎn)換單元從放大晶體管輸出信號的操作之前，將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)，以及 在執(zhí)行基于第一光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之后并在基于第二光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之前，將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)，以及 在執(zhí)行基于第一光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之后并且在基于第三光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作之前，不將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的驅(qū)動方法，其中，成像裝置還包括讀出電路，所述讀出電路具有至少兩個用于處理信號的通道，其中， 在同一通道中處理基于第一和第二光電轉(zhuǎn)換單元的信號，并且， 在另一通道中處理基于第三和第四光電轉(zhuǎn)換單元的信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的驅(qū)動方法，成像裝置還包括讀出電路，所述讀出電路具有用于處理信號的通道，其中， 在同一通道中處理基于第一到第四光電轉(zhuǎn)換單元的信號。
13.—種成像裝置的驅(qū)動方法， 所述成像裝置包括 像素單元，所述像素單元包含 至少三個光電轉(zhuǎn)換單元，和 放大晶體管，對于所述至少三個光電轉(zhuǎn)換單元共同地被設(shè)置，并且輸出基于由所述至少三個光電轉(zhuǎn)換單元中的任一個產(chǎn)生的電荷的信號；其中， 所述方法包括 根據(jù)放大晶體管的控制電極的電勢，將像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài)； 依次輸出基于所述至少三個光電轉(zhuǎn)換單元的信號；以及 以交替的方式，執(zhí)行在基于光電轉(zhuǎn)換單元之一從像素單元輸出信號的操作之前將像素單元設(shè)定為非選擇狀態(tài)的操作、和在不干涉設(shè)定像素單元的操作的情況下基于另一個光電轉(zhuǎn)換單元輸出信號的操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及成像裝置、成像系統(tǒng)和成像裝置的驅(qū)動方法。所述成像裝置包括像素單元、放大晶體管和控制單元。所述像素單元包含基于第一顏色的入射光產(chǎn)生第一電荷的第一光電轉(zhuǎn)換單元、基于第一顏色的入射光產(chǎn)生第二電荷的第二光電轉(zhuǎn)換單元和基于第二顏色的入射光產(chǎn)生第三電荷的第三光電轉(zhuǎn)換單元。放大晶體管對于第一到第三光電轉(zhuǎn)換單元共同地被設(shè)置，并且分別基于由第一、第二和第三光電轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生的第一、第二和第三電荷輸出信號。所述控制單元根據(jù)放大晶體管的控制端子的電勢將像素單元設(shè)定為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài)。
文檔編號H04N5/378GK102625058SQ20121002140
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者園田一博, 山本拓良, 巖田公一郎, 森田一路, 秋山健史, 野田智之 申請人:佳能株式會社