[發(fā)明專利]固態(tài)成像設(shè)備、其驅(qū)動方法及固態(tài)成像系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210139537.7
• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN102780858A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山崎和男
• 申請（專利權(quán)）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335;H04N5/357;H04N5/378
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 鄒姍姍

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施方式的一個(gè)公開方面涉及具有有效像素和參考像素的固態(tài)成像設(shè)備、所述固態(tài)成像設(shè)備的驅(qū)動方法及具有所述固態(tài)成像設(shè)備的固態(tài)成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

如下固態(tài)成像設(shè)備是已知的，它被配置成具有輸出基于光電轉(zhuǎn)換的信號的有效像素和不進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而輸出參考信號的參考像素。固態(tài)成像設(shè)備通過獲得由有效像素輸出的信號和由參考像素輸出的參考信號之間的差分信號而減少其輸出信號中的噪聲。

在固態(tài)成像設(shè)備中，推進(jìn)了像素尺寸的小型化，以便提高分辨率。然而，伴隨像素尺寸小型化的發(fā)展，出現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換單元的面積的減小以及固態(tài)成像設(shè)備的靈敏度的降低。固態(tài)成像設(shè)備需要繼續(xù)像素尺寸的小型化，同時(shí)抑制光電轉(zhuǎn)換單元的面積的減小，由此既滿足分辨率提高又滿足對靈敏度降低的抑制。日本專利申請公開第2008-271280號討論了如下一種設(shè)備，該設(shè)備通過采用多個(gè)有效像素并且配置有效像素和參考像素的差分對來執(zhí)行相關(guān)雙采樣（CDS），其中的參考像素除了沒有光電轉(zhuǎn)換功能之外與每個(gè)有效像素具有等同的特性。每個(gè)有效像素存儲由光電轉(zhuǎn)換元件輸出的電荷，并且具有連接到放大金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）晶體管的柵極的浮動擴(kuò)散電容器Cfd。類似地，每個(gè)參考像素存儲電荷，并且具有連接到放大MOS晶體管的柵極的浮動擴(kuò)散電容器Cfd。此外，每個(gè)有效像素和參考像素都具有電容器Cio。電容器Cio有兩個(gè)端子，其中一個(gè)連接到差分對的輸出部分，而另一個(gè)連接到放大MOS晶體管的柵極。在日本專利申請公開第2008-271280號中所討論的設(shè)備中，與浮動擴(kuò)散電容器Cfd相比，電容器Cio的電容非常小。在下文中，電容器Cio也稱為微小電容器Cio。

日本專利申請公開第2008-271280號中所討論的固態(tài)成像設(shè)備（其中每個(gè)差分對都是由有效像素和參考像素配置的）可以抑制在從有效像素和參考像素輸出的每個(gè)信號中所包括的復(fù)位噪聲和固定模式噪聲兩者。

日本專利申請公開第2008-271280號討論了一種電路配置，其中每個(gè)差分對都是由有效像素和參考像素配置的，而且其中分別設(shè)置在有效像素和參考像素中的放大MOS晶體管作為差分對的輸入級的MOS晶體管工作。相應(yīng)地，有效像素和參考像素中每一個(gè)的放大MOS晶體管都具有作為基于由浮動擴(kuò)散電容器Cfd所存儲的電荷的量而輸出信號的放大MOS晶體管的參數(shù)，及作為差分對的輸入級的MOS晶體管的另一個(gè)參數(shù)。因而，需要平衡作為放大MOS晶體管的參數(shù)與作為差分對的輸入級的MOS晶體管的參數(shù)。因此，設(shè)計(jì)的靈活性不高是成問題的。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)實(shí)施方式的一方面，一種固態(tài)成像設(shè)備包括有效像素、參考像素、第一信號線、第二信號線和差分信號輸出單元，其中有效像素包括配置成通過光電轉(zhuǎn)換生成電荷的光電轉(zhuǎn)換單元和配置成輸出基于由所述光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷的信號的第一放大晶體管，參考像素包括配置成輸出基于施加到其的電壓的信號的第二放大晶體管，有效像素連接到第一信號線，所述第一信號線配置成傳送由第一放大晶體管輸出的信號，參考像素連接到第二信號線，所述第二信號線配置成傳送由第二放大晶體管輸出的信號，差分信號輸出單元與第一放大晶體管和第二放大晶體管分開設(shè)置，而且所述差分信號輸出單元連接到第一信號線和第二信號線，并且配置成對由第一放大晶體管輸出的信號和由第二放大晶體管輸出的信號之間的差執(zhí)行差分處理，且配置成輸出代表所述差分處理的結(jié)果的差分信號。

根據(jù)實(shí)施方式的又一方面，提供了一種驅(qū)動固態(tài)成像設(shè)備的方法。所述固態(tài)成像設(shè)備包括有效像素、參考像素、第一信號線、第二信號線和差分信號輸出單元，其中有效像素包括配置成通過光電轉(zhuǎn)換生成電荷的光電轉(zhuǎn)換單元和配置成輸出基于由所述光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷的信號的第一放大晶體管，參考像素包括配置成輸出基于施加到其的電壓的信號的第二放大晶體管，第一信號線配置成傳送由第一放大晶體管輸出的信號，第二信號線配置成傳送由第二放大晶體管輸出的信號，差分信號輸出單元與第一放大晶體管和第二放大晶體管分開設(shè)置，所述差分信號輸出單元配置成對由第一信號線傳送的信號和由第二信號線傳送的信號之間的差執(zhí)行差分處理，且配置成輸出代表所述差分處理的結(jié)果的差分信號。所述方法包括將信號分別通過第一信號線和第二信號線傳送到差分信號輸出單元，并且經(jīng)所述差分信號輸出單元對通過第一信號線傳送的信號和通過第二信號線傳送的信號執(zhí)行差分處理。

根據(jù)以下參照附圖對示例實(shí)施方式的具體描述，本公開內(nèi)容的更多特征和方面將變得顯見。

附圖說明

結(jié)合到本說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖例示了示例實(shí)施方式、實(shí)施方式的特征和方面，并且與描述一起用來解釋本公開內(nèi)容的原理。