固态成像设备、驱动固态成像设备的方法和固态成像系统技术方案

本公开涉及固态成像设备、驱动固态成像设备的方法和固态成像系统。固态成像设备具有用于从多个基准像素中选择用于输出基准信号的至少一个基准像素的配置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例的一个公开方面涉及具有有效像素和基准像素的固态成像设备、用于驱动固态成像设备的方法和具有固态成像设备的固态成像系统。
技术介绍
包括用于输出基于光电转换的信号的有效像素和用于在不执行光电转换的情况下输出基准信号的基准像素的固态成像设备是已知的。这种固态成像设备获得从有效像素输出的信号与从基准像素输出的信号之差，以减少固态成像设备的输出信号中的噪声。虽然固态成像设备中的像素尺寸当前被小型化以提高分辨率，但是像素尺寸小型化减小光电转换单元的面积，从而使固态成像设备的敏感度劣化。因此，在固态成像设备中需要通过在防止光电转换单元的面积减小的同时实现像素尺寸的小型化，同时实现高分辨率和防止敏感度劣化。日本专利申请公开No. 2008-271280讨论了一种固态成像设备，其包括多个有效像素、除了不执行光电转换以外具有与有效像素等价的特性的基准像素和由有效像素和基准像素形成的差分对，并且执行相关二重采样(以下，称为⑶S)。有效像素包含用于存储由光电转换单元输出的电荷的与放大金属氧化物半导体(MOS)晶体管的栅极连接的浮动扩散电容CfcL基准像素也具有与放大MOS晶体管的栅极连接的浮动扩散电容Cfd。有效像素和基准像素中的每一个包含电容Cio。电容Cio的一个端子与差分对的输出部分连接，并且其另一端子与放大MOS晶体管的栅极连接。在日本专利申请公开No. 2008-271280中讨论的配置中，电容Cio的电容值远小于浮动扩散电容Cfd的电容值。以下，电容Cio被称为微电容Cio。在日本专利申请公开No. 2008-271280中讨论的包含由有效像素和基准像素形成的差分对的固态成像设备能够防止包含在从有效像素和基准像素输出的信号中的复位噪声和固定模式噪声。日本专利申请公开No. 2008-271280讨论了其中差分对由有效像素和基准像素形成的电路配置，并且包含于有效像素和基准像素中的放大MOS晶体管作为差分对的输入级的MOS晶体管工作。在常规的配置中，存在有缺陷的基准像素使基准信号的精度劣化从而导致从相关的差分对输出的信号的精度劣化的问题。
技术实现思路
根据本专利技术实施例的一个方面，提供一种固态成像设备，包括光电转换信号输出像素，被配置成输出基于通过入射光的光电转换而产生的电荷的光电转换信号；多个基准信号输出像素，被配置成输出不基于入射光的基准信号；差分信号输出单元，被配置成获得所述光电转换信号与所述基准信号之差并输出相关的差分信号；和基准选择单元，被配置成从所述基准信号输出像素中选择至少一个基准信号输出像素以将基准信号输出到所述差分信号输出单元。根据本专利技术的另一方面，提供一种驱动固态成像设备的方法，所述固态成像设备包含光电转换信号输出像素，被配置成输出基于通过入射光的光电转换而产生的电荷的光电转换信号；多个基准信号输出像素，被配置成输出不基于入射光的基准信号；和差分信号输出单元，被配置成获得所述光电转换信号与所述基准信号之差并输出相关的差分信号，所述方法包括从所述基准信号输出像素中选择至少ー个基准信号输出像素以用来将基准信号输出到所述差分信号输出单元。通过根据实施例的固态成像设备，为用于获得由有效像素输出的信号与由基准像素输出的基准信号之差的每个差分放大器电路提供能够输出基准信号的多个基准像素。这种配置使得能够防止由于有缺陷的基准信号所导致的信号精度的劣化。參照附图阅读示例性实施例的以下详细说明，本专利技术实施例的其它特征和方面将变得十分明显。附图说明包含于说明书中并构成其一部分的附图示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并与说明一起用于解释本公开的原理。图I是示出根据示例性实施例的固态成像设备的框图。图2是详细示出根据示例性实施例的固态成像设备的像素的等价电路图。图3是详细示出根据示例性实施例的固态成像设备的基准选择单元的等价电路图。图4A和图4B是根据示例性实施例的固态成像设备的时序图。图5是示出根据另ー示例性实施例的固态成像设备的框图。图6是示出根据又ー示例性实施例的固态成像设备的框图。图7是示出根据又ー示例性实施例的固态成像设备的基准选择单元的布置的框图。图8是示出根据又ー示例性实施例的固态成像设备的框图。图9是示出根据又ー示例性实施例的固态成像设备的框图。图10是示出根据又ー示例性实施例的固态成像设备的框图。图11是示出根据又ー示例性实施例的固态成像设备的框图。图12是示出固态成像系统的配置的框图。具体实施例方式以下參照附图详细描述本公开的各种示例性实施例、特征和方面。以下描述根据示例性实施例的固态成像设备。然后，将在下面描述根据本示例性实施例的固态成像设备的操作。在以下描述中，像素由N沟道晶体管形成。当像素由P沟道晶体管形成时，可通过相对于像素由N沟道晶体管形成的情况反转电压极性来应用实施例。图I是示出根据本示例性实施例的固态成像设备的框图。有效像素100通过执行光电转换输出基于入射光的信号。基准像素101在不执行光电转换的情况下输出信号。在本示例性实施例中，有效像素100被称为光电转换信号输出像素，而基准像素101被称为基准信号输出像素。以矩阵形式(即，在多个行和多个列中)布置多个有效像素100。在布置有多个有效像素100的每ー像素列中布置了多个基准像素101。像素区域由布置在多个行和多个列中的有效像素100和基准像素101形成。以下，其中布置有有效像素100和基准像素101的区域被称为像素区域，其中仅布置有有效像素100的区域被称为光电转换信号输出像素区域120，并且其中仅布置有基准像素101的区域被称为基准信号输出像素区域150。一列中的基准像素101被布置成比属于同一列的所有有效像素100更接近差分放大器112 (下面描述)。换句话说，基准像素101被布置在差分放大器112侧的像素区域(其中布置有有效像素100和基准像素101)的端部。 这意味着差分放大器112侧的基准像素101的端部比差分放大器112侧的有效像素100的端部更接近差分放大器112。在沿着列的方向上布置的有效像素100与第一垂直信号线102电连接。基准像素101与第二垂直信号线103电连接。以下，通过第二垂直信号线103传送的来自基准像素101的信号被称为基准信号。负载MOS晶体管104和105的漏极分别与第一垂直信号线102和第二垂直信号线103电连接。负载MOS晶体管104和105分别用作为用于向第一垂直信号线102和第二垂直信号线103发送电流的电流源。负载MOS晶体管104是第一晶体管，而负载MOS晶体管105是第二晶体管。通过负载MOS晶体管104和105，共用栅极配线116与栅极(控制电极)电连接，并且，接地(GND)配线117与源极电连接。共用栅极配线116是用于分别向负载MOS晶体管104和105的栅极施加用于确定要向第一垂直信号线102和第二垂直信号线103供给的电流值的控制信号的控制信号线。固态成像设备包含电容C0s、C0r、Cfs和Cfr和开关110和111。差分放大器112作为示例差分信号输出单元140向通过第一垂直信号线102传送的来自有效像素100的信号和通过第二垂直信号线103从基准像素101传送的基准信号施加差分放大。希望电容COs和COr具有相同的电容值以使来自有效像素100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态成像设备，包括：光电转换信号输出像素，被配置成输出基于通过入射光的光电转换而产生的电荷的光电转换信号；多个基准信号输出像素，被配置成输出不基于入射光的基准信号；差分信号输出单元，被配置成执行所述光电转换信号与所述基准信号之间的差处理，并输出差分信号；和基准选择单元，被配置成从所述基准信号输出像素中选择至少一个基准信号输出像素以将基准信号输出到所述差分信号输出单元。

【技术特征摘要】
2011.05.12 JP 2011-107392;2012.02.10 JP 2012-02681.一种固态成像设备，包括 光电转换信号输出像素，被配置成输出基于通过入射光的光电转换而产生的电荷的光电转换信号； 多个基准信号输出像素，被配置成输出不基于入射光的基准信号； 差分信号输出单元，被配置成执行所述光电转换信号与所述基准信号之间的差处理，并输出差分信号；和 基准选择单元，被配置成从所述基准信号输出像素中选择至少一个基准信号输出像素以将基准信号输出到所述差分信号输出单元。2.根据权利要求I所述的固态成像设备，其中所述多个光电转换信号输出像素被布置 成矩阵形式，并且， 其中设置有多个像素列，每一个像素列都包含布置在一列中的所述基准信号输出像素和所述光电转换信号输出像素。3.根据权利要求2所述的固态成像设备，其中设置有与所述像素列对应的多个基准选择单元。4.根据权利要求3所述的固态成像设备，其中设置有每一个都包含所述像素列的多个块，并且， 其中所述基准选择单元被设置在每一个块中。5.根据权利要求4所述的固态成像设备，其中设置有多个块，每一个块都包含所述像素的列和具有所述光电转换信号输出像素而不具有所述基准信号输出像素的列。6.根据权利要求2所述的固态成像设备，其中设置有与包含所述光电转换信号输出像 素的列对应的多个差分信号输出单元，并且， 其中由所述基准选择单元选择的所述基准信号输出像素与所述差分信号输出单元电连接。7.根据权利要求I所述的固态成像设备，其中所述差分信号输出单元包含第一端子和A-Ap ~·丄山—7*弟一觸子， 其中所述光电转换信号输出像素与所述差分信号输出单元的所述第一端子电连接， 其中所述基准信号输出像素与所述差分信号输出单元的所述第二端子电连接， 其中所述固态成像设备包含光学黑色像素， 其中所述光学黑色像素与所述第一端子电连接，并且， 其中所述基准信号输出像素被布置在所述光学黑色像素与所述光电转换信号输出像素之间。8.根据权利要求I所述的固态成像设备，其中所述基准信号输出像素是用于输出基于施加的电压的基准信号的基准像素。9.根据权利要求I所述的固态成像设备，其中所述基准信号输出像素是光学黑色像素。10.根据权利要求9所述的固态成像设备，其中所述差分信号输出单元包含第一端子和第二端子， 其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田代和昭，山崎和男，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：