[發明專利]成像裝置、成像系統和成像裝置的驅動方法

有效

• 申請號: 201280070803.3
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN104137535B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 櫻井克仁;橋本誠二;古林篤
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H04N5/363
• 分類號: H04N5/363;H04N5/374
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 宿小猛

技術領域

本發明涉及一種成像裝置，其具有包括模數轉換單元和多個光電轉換單元的像素。

背景技術

常規地已知包括像素單元和列并行模數轉換單元的成像裝置，該像素單元執行光電轉換并且在其上以矩陣形式布置有像素，每個像素被配置用于輸出基于入射光的信號，在該列并行模數轉換單元中安置模數轉換單元以便對應于各像素列(下文，模數轉換單元被稱為ADC(模數轉換器)，并且列并行ADC被稱為列ADC)。在列ADC中，用于各列的電路單元執行模數轉換(下文被稱為AD轉換)以將從像素輸出的模擬信號(從像素輸出的模擬信號在下文被稱為像素信號)轉換成數字信號。

PTL1描述了一種成像裝置，該成像裝置包括像素，像素具有將光信號轉換成信號電荷并累積該信號電荷的多個光電轉換單元，以及在接收到來自多個光電轉換單元中的每一個的信號電荷時輸出對應于該信號電荷的信號的一個放大MOS晶體管。PTL1中描述的像素1向垂直信號線輸出從像素輸出的具有噪聲水平的第一信號(下文被稱為N信號)、基于要在至少一個光電轉換單元中累積的第一信號電荷的第二信號(下文被稱為A+N信號)、以及基于通過進一步將要在另一光電轉換單元中累積的信號電荷添加到該第一信號電荷而獲得的信號電荷的第三信號(下文被稱為A+B+N信號)。A+N信號被保持在第一電容器和第二電容器中的每一個中，第一電容器和第二電容器與垂直信號線電連接。A+B+N信號被保持在第三電容器中，第三電容器與垂直信號線8電連接。

引文列表

專利文獻

PTL 1：日本專利特開No.2004-134867

發明內容

技術問題

在PTL 1中描述的成像裝置中，A+N信號需要被保持在兩個不同的電容器中以便獲得A+N信號與N信號之間的差信號以及A+B+N信號與A+N信號之間的差信號。因此，存在如下問題：由于兩個電容器的電容的變化，可能不能準確地獲得A+N信號與N信號之間的差信號以及A+B+N信號與A+N信號之間的差信號。

問題的解決方案

本發明是鑒于前述問題被提出的，并且本發明的一個方面提供了一種成像裝置，該成像裝置包括模擬信號輸出單元和模數轉換單元，模擬信號輸出單元包括像素，該像素具有光電轉換單元，該模擬信號輸出單元輸出作為模擬信號輸出單元中的噪聲信號的第一信號，基于在光電轉換單元中生成的信號電荷的第二信號，以及基于通過將在光電轉換單元中生成的其它信號電荷加到該信號電荷上而獲得的信號電荷的第三信號，該模數轉換單元將第一信號、第二信號和第三信號中的每一個轉換成數字信號，該模數轉換單元包括保持從第一信號轉換得到的數字信號的信號保持單元。

本發明的另一方面提供了一種成像裝置的驅動方法，該成像裝置包括模擬信號輸出單元和模數轉換單元，其中，模擬信號輸出單元包括像素，該像素具有光電轉換單元，該模擬信號輸出單元輸出代表模擬信號輸出單元中的噪聲信號的第一信號，基于在光電轉換單元中生成的信號電荷的第二信號，以及基于通過將在光電轉換單元中生成的其它信號電荷加到該信號電荷上而獲得的信號電荷的第三信號，該模數轉換單元將第一信號、第二信號和第三信號轉換成數字信號。

此外，本發明的一個方面提供一種成像系統的驅動方法，該成像系統包括成像裝置，該成像裝置包括多個模擬信號輸出單元、被設置為對應于模擬信號輸出單元的模數轉換單元、具有多個微透鏡的微透鏡陣列、以及將光聚集到成像裝置上的光學系統，每個模擬信號輸出單元包括像素，該像素包括分別被設置為對應于微透鏡之一的多個光電轉換單元中的至少n個(n是為2或更大的自然數)光電轉換單元，該方法包括以下步驟，模擬信號輸出單元輸出作為模擬信號輸出單元中的噪聲信號的第一信號，基于通過n個光電轉換單元中的m個(m是自然數，滿足關系式n>m)光電轉換單元生成的信號電荷的第二信號，以及基于通過n個光電轉換單元生成的信號電荷的第三信號，并且模數轉換單元將第一信號、第二信號和第三信號中的每一個轉換成數字信號；第一步驟，其中通過使用從第一信號轉換得到的同一數字信號，成像裝置生成從第二信號轉換得到的數字信號與從第一信號轉換得到的數字信號之間的第一差信號，以及從第三信號轉換得到的數字信號與從第一信號轉換得到的數字信號之間的第二差信號；以及第二步驟，該第二步驟獲得第三差信號，該第三差信號是第一差信號和第二差信號之間的差，并且使用第三差信號和第一差信號執行焦點檢測。

本發明的有利效果