固态图像拾取设备和图像拾取系统技术方案

本发明专利技术涉及固态图像拾取设备和图像拾取系统。固态图像拾取设备包括：读取单元，其具有与其连接的多个像素并保持来自像素的信号；和控制单元，其能够控制所述像素和读取单元的操作。控制单元在没有相加的第一操作模式中，在将来自像素中的ａａ（ａａ是大于一的整数）个像素的信号相加的第二操作模式中，以及在将来自像素中的ｂｂ（ｂｂ是大于ａａ的整数）个像素的信号相加的第三操作模式中控制所述像素和读取单元。读取单元包括具有电容值Ｃ的保持单元，且保持单元包括具有电容值Ｃ／ｂｂ的第一电容器和具有电容值Ｃ／ｐ的第二电容器，ｐ是ａａ和ｂｂ的公倍数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固态图像拾取设备，且具体地说涉及能够将来自像素的信号相加(adding)的固态图像拾取设备。
技术介绍
近年来，固态图像拾取设备已经用在日益宽广的应用领域，且 还用于，例如，数字静态照相机(在下文中称为DSC)。从通过增 加像素的数目来增加分辨率的观点来看DSC中存在活跃的竟争。存 在具有高于一千万像素的分辨率的产品。除更高分辨率之外，还需要 动画功能。例如，存在能够以每秒30帧的速率(30 fps)输出VGA 尺寸的数据(640x480像素)的产品。期望对于更高输出速率的需 要。在要求高输出速率的操作模式中，已知被称为像素相加的操 作。像素相加允许通过将来自多个像素的信号相加来减小从固态图像 拾取设备输出的信号的数目，同时抑制图像质量的退化。曰本专利特开No.2004-304771公开了在沿着列的方向实现像素 相加的4支术。图16是日本专利特开No.2004-304771的图2，其示出 了与两个列的像素对应的信号处理单元。这里，已经为了描述的方便改变了附图标记。在图16中，附图标记1200a到1200c表示采样电 容器，附图标记1570表示水平信号线，附图标记1210表示水平信号 线电容器，附图标记1600表示采样保持晶体管，附图标记1610表示 箝位电容器，且附图标记1630a到1630c表示采样晶体管。附图标记 1640表示箝位晶体管，且附图标记1650表示列选择晶体管。在图16 中， 一列提供有并联连接的三个采样电容器1200a到1200c,其是可 由采样晶体管1630a到1630c独立地选择的。4在曰本专利特开No.2004-304771中，当将来自相同列中提供的 三个行的像素的信号相加时，首先使三个采样电容器1200a到1200c 顺序地保持各个行的信号。随后，通过同时导通采样晶体管1630a到 1630c来将在采样晶体管1630a到1630c中保持的信号相加。然后， 当列选择晶体管1650导通时，经由水平信号线1570读取与三个行的 和对应的信号。在这时，令Csp/3是各个电容器1200a到1200c的电 容值，且Ccom是水平信号线电容器1210的电容值，则与经由水平 信号线1570读取的信号相乘的增益Gl由下式给出。Gl = (Csp/3 + Csp/3 + Csp/3)/(Csp/3 + Csp/3 + Csp/3 + Ccom)= Csp/(Csp + Ccom) (1)在曰本专利特开No.2004-304771中公开了在并联连接四个采样 电容器的情况下执行两个行的相加。作为这样的方法，日本专利特开 No.2004-304771公开了其中将每一行的信号电压存储在两个采样电容 器中的方法。因此，在要执行两个行的相加时，在以作为二的倍数的数目 (在上述实例中是四)提供采样电容器的情况下可以使用所有采样电 容器。但是，没有考虑以下情况以不是待相加的行的数目的倍数的 数目提供采样电容器的情况，特别地，当在提供三个采样电容器的情 况下执行两个行的相加时的情况。
技术实现思路
本专利技术有利地在具有用于将不同数目像素的信号相加的多个相 加模式的固态图像拾取设备中提供采样电容器。根据本实施例的方面的固态图像拾取设备包括多个像素；读 取单元，所述多个像素连接到该读取单元，并且该读取单元保持来自 像素的信号；和控制单元，能够控制所述多个像素和读取单元的操 作。控制单元在不执行相加的第一操作模式中，在将来自所述多个像 素中的aa (aa是大于一的整数)个像素的信号相加的第二操作模式 中，以及在将来自所述多个像素中的bb (bb是大于aa的整数)个像素的信号相加的第三操作模式中，控制所述多个像素和读取单元。读取单元包括具有电容值c的保持单元。保持单元包括具有电容值C/bb的第一电容器和具有电容值C/p的第二电容器，p是aa和bb的公倍数。控制单元在第二操作模式中控制第一和第二电容器，以使得每一个都是由一个第一电容器和多于一个的第二电容器构成或由多个第二电容器构成的组每个都具有电容值C/aa，且控制单元使得每个组保持来自像素的各自的信号。控制单元在第三操作模式中使得每一个都是由p/bb个第二电容器构成的组每个都保持来自像素的各自的信号，并使得第一电容器每个都保持来自像素的各自的信号。根据本专利技术，能够有利地在具有用于将不同数目像素的信号相加的多个相加模式的固态图像拾取设备中提供采样电容器。从参考附图的以下示例性实施例的描述中可以更加清楚本专利技术的另外的特征。附图说明图1是示出根据本专利技术实施例的固态图像拾取设备的示意性配置的图。图2是示出根据本专利技术第一实施例的信号处理单元的实例配置的图。图3是示出根据第一实施例的驱动时序的实例的时序图。图4是示出根据第一实施例的驱动时序的实例的时序图。图5是示出根据第一实施例的驱动时序的实例的时序图。图6是示出根据本专利技术第二实施例的固态图像拾取设备的示意性配置的图。图7是示出根据第二实施例的信号的空间位置和滤色器阵列的实例配置的图。图8是示出根据第二实施例的信号处理单元的实例配置的图。图9是示出根据第二实施例的驱动时序的实例的时序图。图IO是示出根据第二实施例的驱动时序的实例的时序图。图11是示出根据本专利技术第三实施例的信号处理单元的实例配置的图。图12是示出根据第三实施例的驱动时序的实例的时序图。图13是示出根据第三实施例的驱动时序的实例的时序图。图14是示出根据第三实施例的驱动时序的实例的时序图。图15是示出根据本专利技术第四实施例的图像拾取系统的实例配置的图。图16是^^据日本专利特开No. 2004-304771的信号处理单元的电路配置图。具体实施例方式在下文中，描述根据本专利技术的示例性实施例。通常，信号的平均(averaging)和相加被认为具有相同的含义。在以下实施例的描述中，虽然区分平均和电荷的相加，但它们通称为像素相加。在解释根据本专利技术的实施例之前，将解释在日本专利特开No.2004-304771中公开的固态图像拾取设备中出现的问题。例如，假定具有如图16所示的信号处理电路的固态图4象拾取设备具有其中将来自两行的像素的信号相加的两行相加模式和其中将来自三行的像素的信号相加的三行相加模式。可以通过以上解释的操作实现三行相加模式。以下方法可以被认为是使用该信号处理电路实现两行相加模式的方法。首先，使采样电容器1200a保持来自第一行的像素的信号，且然后使采样电容器1200b保持来自第二行的像素的信号。随后，通过同时导通采样晶体管1630a和1630b，将保持在采样电容器1200a和1200b中的信号相加，且由水平信号线1570读取通过相加获得的信号，而不连接未保持信号的采样电容器1200c。在该情况下，要与由水平信号线1570读取的信号相乘的增益G2由下式给出。G2-(Csp/3+Csp/3)/(Csp/3+Csp/3+Ccom) (2)利用公式(1)和(2)，由下式给出G2和G1的比率。G2/Gl={2(Csp + Ccom)}/{2Csp+3Ccom} < 1 (3)因此，两行相加模式的增益低于三行相加模式的增益。增益的下降意味着在输出OUT处获得的信号的幅度的下降，导致信号和噪声的比率(即，S/N比)的下降。S/N比的下降导致低光强度极限的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态图像拾取设备，包括：　多个像素；　读取单元，所述多个像素连接到该读取单元，并且该读取单元保持来自像素的信号；和　控制单元，能够控制所述多个像素和所述读取单元的操作，　其中，所述控制单元在不执行相加的第一操作模 式中、在将来自所述多个像素中的ａａ个像素的信号相加的第二操作模式中、以及在将来自所述多个像素中的ｂｂ个像素的信号相加的第三操作模式中，控制所述多个像素和所述读取单元，其中ａａ是大于一的整数，ｂｂ是大于ａａ的整数，　其中，所述读取单元包 括具有电容值Ｃ的保持单元，　其中，所述保持单元包括具有电容值Ｃ／ｂｂ的第一电容器和具有电容值Ｃ／ｐ的第二电容器，ｐ是ａａ和ｂｂ的公倍数，　其中，所述控制单元在第二操作模式中控制所述第一和第二电容器以使得每个组都由一个所述第一电容 器和一个或多个所述第二电容器构成或者由多个所述第二电容器构成，从而使得每个组都具有电容值Ｃ／ａａ，且所述控制单元使得每个组都保持各自的来自像素的信号，以及　其中，所述控制单元在第三操作模式中使得每一都由ｐ／ｂｂ个第二电容器构成的组每个 都保持各自的来自像素的信号，并使得第一电容器每个都保持各自的来自像素的信号。...

【技术特征摘要】
JP 2008-9-19 2008-2410131.一种固态图像拾取设备，包括多个像素；读取单元，所述多个像素连接到该读取单元，并且该读取单元保持来自像素的信号；和控制单元，能够控制所述多个像素和所述读取单元的操作，其中，所述控制单元在不执行相加的第一操作模式中、在将来自所述多个像素中的aa个像素的信号相加的第二操作模式中、以及在将来自所述多个像素中的bb个像素的信号相加的第三操作模式中，控制所述多个像素和所述读取单元，其中aa是大于一的整数，bb是大于aa的整数，其中，所述读取单元包括具有电容值C的保持单元，其中，所述保持单元包括具有电容值C/bb的第一电容器和具有电容值C/p的第二电容器，p是aa和bb的公倍数，其中，所述控制单元在第二操作模式中控制所述第一和第二电容器以使得每个组都由一个所述第一电容器和一个或多个所述第二电容器构成或者由多个所述第二电容器构成，从而使得每个组都具有电容值C/aa，且所述控制单元使得每个组都保持各自的来自像素的信号，以及其中，所述控制单元在第三操作模式中使得每一都由p/bb个第二电容器构成的组每个都保持各自的来自像素的信号，并使得第一电容器每个都保持各自的来自像素的信号。2. 如权利要求1所述的固态图像拾取设备， 其中，aa和bb是互质的，且其中，所述保持单元包括aa个第一电容器和(bb-aa)xaa个第二 电容器。3. 如权利要求2所述的固态图像拾取设备，其中，所述控制单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤村大，野田智之，高桥秀和，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]