專利名稱：固態成像設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及固態成像設備。
技術背景
作為用于如復印機和掃描儀之類的圖像掃描設備的固態成像設備，存在如下的固 態成像設備，其包括用于讀出不同的顏色成分的光電二極管以及與相應的光電二極管對應 的保持電容器，如日本專利申請公開No. (專利文獻1)的圖1中所示。
日本專利申請公開No. 公開了具有一個公共輸出線的固態成像設 備，而日本專利申請公開No. H06-204445 (專利文獻2、提出了可以對于每一顏色成分輸出 一信號的固態成像設備，如其圖4中所示。由于在日本專利申請公開NO.H06-204445中公 開的布置通過多個公共輸出線并行地輸出信號，因此它可以將讀出信號所用的時間降低得 如日本專利申請公開No. 中所公開的布置所花費的時間除以所述公共輸出線 的數目那么短。
在需要改善性能諸如改善S/N比時，可以采用如下的布置，該布置具有被提 供用于垂直傳送單元(其以低速操作)的放大電路以用于放大窄帶中的信號以實現 低噪聲，如日本專利申請公開No. 2008-54246 (專利文獻3)以及日本專利申請公開 No. 2008-60949 (專利文獻4)中所示。
然而，已知在日本專利申請公開No. 2008-54246以及日本專利申請公開 No. 2008-60949中所公開的布置中，會由于上述的放大電路而出現被稱作拖尾(smear)的 與輸入圖像的光強相應的偽像(artifact)。除上述的文獻中所示的導致偽像的機制以 外，偽像可以由如下的機制引起，其中在來自前一級的信號被采樣在保持電容器中時產生 的過量電流通過其電源阻抗改變了電源偏置，并且電源中的所述改變使得來自每一列的信 號值偏移。此外，在使用源極跟隨器電路作為像素中的放大電路時，源極跟隨器電路的電 流源晶體管上的偏置受信號的壓迫，導致電流改變，這會使來自每一列的信號值偏移。這 里，所述“拖尾”根據它產生的位置以及信號的極性可以相對于所述光強表現為白的(上浮 (floating)成分)或黑的(下沉(sinking)成分)。
已經考慮到上述情況而提出本發明，并且本發明的一個目的是使得能夠減少由于 偽像(諸如，拖尾)而導致的圖像質量劣化。發明內容
本發明提供了一種固態成像設備，其包括多個單位單元組，每一單位單元組包括 多個單位單元，每一單位單元包括具有彼此不同的光譜敏感度的多個像素；以及多個保持 電容器，信號被從所述單位單元傳送到所述保持電容器，其中所述固態成像設備進行用于 將來自所述單位單元的信號傳送到所述保持電容器的垂直傳送操作，以及用于相繼讀取所 述保持電容器中的信號的水平傳送操作，從而通過所述垂直傳送操作將來自被包括在每一 單位單元組中的光學黑像素以及有效像素的信號分別傳送到所述保持電容器，并且通過所述水平傳送操作相繼讀出通過所述垂直傳送操作傳送的信號。
從下面的參考附圖對示例性實施例的描述中，本發明的另外的特征將變得清楚。


圖1是示出了根據本發明實施例的固態成像設備的一部分的配置示例的圖。
圖2是示出了根據該實施例的像素的配置示例的圖。
圖3是示出了根據該實施例的中間保持單元的配置示例的圖。
圖4是示出了根據該實施例的選擇單元的配置示例的圖。
圖5是示出了根據該實施例的保持單元的配置示例的圖。
圖6是示出了根據該實施例的切換單元的配置示例的圖。
圖7是示出了圖1中所示的固態成像設備的操作示例的流程圖。
圖8是示出了圖1中所示的固態成像設備的操作示例的時序圖。
圖9是示出了一種典型的固態成像設備的操作示例的時序流程圖。
圖10是示出了用于實現圖9中所示的驅動的配置的示意圖。
圖IlA和IlB是示出了在圖9中所示的驅動中在OB鉗位(clamping)之后的輸出 的示例的圖。
圖12是示出了根據該實施例的固態成像設備的配置示例的示意圖。
圖13是示出了圖12中所示的固態成像設備的操作示例的時序流程圖。
圖14是示出了在圖12中所示的驅動中在OB鉗位之后的輸出的示例的圖。
具體實施方式
現在將根據附圖詳細描述本發明的優選實施例。
首先，將描述固態成像設備的配置和驅動以及固態成像設備中拖尾所導致的使圖 像質量劣化的機制。
圖1是示出了根據本發明實施例的固態成像設備的一部分的配置的示例的圖。圖 1示出了用于檢測三種顏色的顏色傳感器作為示例。
圖1示出了 像素1沖間保持單元2，其用于保持來自像素1的信號；選擇單元3， 其用于選擇并輸出來自與其耦接的中間保持單元的輸出信號；以及單位單元4，其包括多 個所述像素1、和與像素一樣多的中間保持單元2、以及選擇單元3。在每一單位單元4中， 以列布置具有彼此不同的光譜敏感度的像素1，例如，以分別讀出不同的顏色成分。在該示 例中，假定從像素1中的每一個讀出R、G和B成分中的每一個，并且每一成分被稱作R像 素1_R、G像素I-G以及B像素1-B。在每一單位單元4中，可以對每一顏色分配一個像素。 這里，耦接到所述R像素1_R、G像素I-G以及B像素I-B的中間保持單元被分別稱作2-R、 2-G 以及 2-B。
該圖還示出了 保持單元5，其用于保持來自單位單元4的輸出信號；掃描電路6， 其用于相繼掃描來自保持單元5的信號；以及掃描線7，其從掃描電路6輸出，用于保持單 元5的掃描。該圖還示出了 公共輸出線8，其用于根據掃描線7的掃描信號輸出來自保持 單元5中的每一個保持單元的信號；復位單元9，其用于根據柵極信號(pCHR將公共輸出 線8復位到電壓VCHR ；以及輸出電路10，其用于放大并輸出來自公共輸出線8的信號。該圖還示出了單位單元組11，其是例如以行布置的多個單位單元4的組。例如，也可以將單位 單元組Ii以行布置。該圖還示出了切換單元12，其用于根據控制信號(pCHl、(pCH2和 q>CH3連接保持單元5和公共輸出線8。
這里，在該實施例中，掃描電路6可以是與單位單元組11-1至11-3對應的三個 6-1至6-3。掃描電路6-1至6-3可以通過掃描信號7同時掃描與單位單元組11_1至11_3 對應的保持單元5。公共輸出線8中的每一個可以輸出多個顏色成分(R、G、B)，其每一個被 稱作8-R、8-G和8-B。與公共輸出線8-R、8-G和8-B對應地分別提供復位單元9_R、9_G和 9-B以及輸出電路IO-RUO-G和IO-B0在圖1中，假設像素1中的字母數字R-I至R_6、G_1 至G-6以及B-I至B-6表示像素的顏色列編號。在下文中，假設通過高電平控制信號(柵 極信號)將開關或起開關作用的晶體管驅動至導通狀態，并且通過低電平控制信號使之返 回到非導通狀態。
現在，下面將描述圖1中所示的固態成像設備的各部件。
(像素1)
圖2是示出了像素1的配置示例的圖。圖2示出了光電轉換元件21(例如，光電 二極管)以及用于根據柵極信號(pRES將光電轉換元件21復位到電壓VRES的復位晶體 管22。還示出了用于接收來自光電轉換元件21的信號的源極跟隨器電路的輸入晶體管23 以及該源極跟隨器電路的恒流電路24。可以為每一像素或多個像素提供該恒流電路。恒流 電路M可以是這樣的MOS晶體管，其中預先確定的電壓被提供到柵極，漏極連接到輸入晶 體管23的源極，并且源極連接到電源。像素1中經受光電轉換的輸出信號被從節點N21輸 出ο
(中間保持單元2)
圖3是示出了中間保持單元2的配置示例的圖。圖3示出了中間保持電容器31以 及用于根據柵極信號(pCM進行寫入的第一寫入開關32。中間保持單元2具有節點N31， 其連接到相應的像素1的節點N21 ；以及節點N32，其連接到選擇單元3。在該中間保持單 元2中，通過高電平柵極信號(pCM將第一寫入開關32驅動到導通狀態，從而將來自相應的像素1的信號寫入到中間保持電容器31中。
(選擇單元3)
圖4是示出了第一單位單元組11-1中的選擇單元3-1、第二單位單元組11-2中的 選擇單元3-2、以及第三單位單元組11-3中的選擇單元3-3的配置示例的圖。圖4示出了 選擇晶體管41和放大電路42。在該實施例中，由于選擇單元3輸出用于三個像素R、G和 B的中間保持單元2(中間保持電容器31)中保持的信號，因此選擇晶體管41包括三個選 擇晶體管41-R、41-G以及41-B。放大電路42可以是專利文獻3和4中描述的放大電路或 源極跟隨器電路。選擇晶體管41的漏極經由相應的節點N41連接到相應的中間保持單元 2 (中間保持單元2的節點N3》，并且各自的源極耦接到放大電路42的輸入節點。也即，來 自單位單元4的信號經由放大電路42從節點N47輸出。不同的控制信號(pSWl、9SW2 和(|)S\V3被施加到相應的選擇晶體管41的柵極，并且根據控制信號，從相應的中間保持單 元2選擇信號并經由放大電路42將該信號輸出。在圖4中，放大電路42被布置在選擇晶 體管41之后，即，對于每一列布置一個放大電路42，但是放大電路42可以布置在選擇晶體管41之前。如圖中所示，控制信號(pSWl、(pSW2和(|)S\V3分別耦接到選擇單元3-1、 3-2和3-3，并且這些控制信號(pSW分別經由節點N44、N45和N46施加到所述選擇晶體管 41。因此，選擇單元3可以從單位單元組11中的每一個單位單元組中的不同顏色成分的中 間保持單元2中選擇一個。
(保持單元5)
圖5是示出了保持單元5的配置示例的圖。圖5示出了保持電容器51、用于根 據柵極信號(|)CT進行寫入的第二寫入開關52、以及用于根據來自掃描電路6的掃描信號 7 ( (pSR )將來自保持電容器51的信號傳送到公共輸出線8的傳送開關53。保持單元5具 有耦接到相應選擇單元3的節點N47的節點N51，并具有耦接到切換單元12的節點N52。在 保持單元5中，通過高電平的柵極信號(|)CT將第二寫入開關52驅動到導通狀態，從而將信 號從相應的選擇單元3寫入到保持電容器51中。
(切換單元12)
圖6是示出了切換單元12的配置示例的圖。在圖6中，切換單元12-1是與單位單 元組11-1對應的切換單元12，切換單元12-2是與單位單元組11-2對應的切換單元12，而 切換單元12-3是與單位單元組11-3對應的切換單元12。圖6示出了切換晶體管61，其用于 將每一保持單元5連接到公共輸出線8，以便將經由節點N61輸入的信號輸出到公共輸出線 8中。如該圖中所示，切換單元12-1、12-2以及12-3分別耦接到控制信號(pCHl、(pCH2 以及(pCH3，并且這些控制信號(pCH分別經由節點N62、N63以及N64施加到所述切換晶 體管61。因此，切換單元12可以為經由保持單元5與其耦接的相應的單位單元組11選擇 不同顏色成分的公共輸出線8中的一個。
現在，將參考圖7和8來描述操作。圖7是示出了圖1中所示的固態成像設備的 操作示例的流程圖，而圖8是示出了圖1中所示的該固態成像設備的操作示例的時序圖。
首先，操作以在像素1中的光電轉換元件21中積累入射光的期間(未示出)開始。 在積累期間中，在源極跟隨器電路中的輸入晶體管23的源極處將光電轉換元件21中轉換 的電信號放大，并從那里輸出。
接著，在步驟Sll中，執行第一垂直傳送操作，所述第一垂直傳送操作用于幾乎同 時地將多個信號從像素1傳送到中間保持單元2。在該第一垂直傳送操作中，在柵極信號 (pCM處于高電平的同時將來自像素ι的信號寫入到中間保持單元2的相應的中間保持電 容器31中，并且在柵極信號(pCM下降時保持這些信號值(Pll)。
接著，在步驟S12中，設置第一計數器和第二計數器的初始值。在該實施例中，第 一計數器的計數值X和第二計數器的計數值Z兩者都被設置為1 (X = Z = 1)。
然后，在步驟S13中，執行第二垂直傳送操作，所述第二垂直傳送操作用于將選擇 單元3中選定的中間保持單元2的中間保持電容器31中保持的信號傳送到保持單元5。在 該第二垂直傳送操作中，控制信號(pSW (X)上升到高電平以使得，在每一單位單元組11 中，將信號從選擇單元3所選定的中間保持單元2寫入到保持單元5的保持電容器51中。
接著，在步驟S14中，執行水平傳送操作，所述水平傳送操作用于根據掃描電路6 的掃描和切換單元12的切換操作并行地將用于相應的單位單元組11的保持單元5的保持 電容器51中保持的信號傳送到任意的公共輸出線8。在該水平傳送操作中，控制信號(pCH(X)上升到高電平，從而使得保持單元5中的每一個經由切換單元12連接到公共輸出線8， 并且來自保持單元5的信號根據掃描電路6的掃描而被相繼輸出。因此，相繼讀出并輸出 通過垂直傳送操作傳送到保持單元5的信號。
接著，在步驟S15中，基于第一計數器的計數值X執行第一判定操作。通過該第一 判定操作，判定第一計數器的計數值X是否與顏色成分的數目(在該實施例中，為三)相 同。該第一計數器對例如第二垂直傳送操作(SU)執行的次數進行計數。在根據該第一判 定操作，計數值X與顏色成分的數目相同(是)時，操作進行至步驟S17;否則(否)，在步 驟S16中將計數值X增加1并且操作返回到步驟S13。
在步驟S17中，基于第二計數器的計數值Z執行第二判定操作。通過第二判定操 作，判定第二計數器的計數值Z是否與單位單元4中的用于一個顏色成分的像素的數目 (在該實施例中，為一)相同。第二計數器對例如在第一判定操作(S15)中被判定為是的次 數進行計數。如果根據第二判定操作，計數值Z不是與單位單元4中的用于一個顏色成分 的像素的數目相同(否)，則在步驟S18中將計數值Z增加1并將計數值X設置為1，并且 操作返回到步驟S13。在根據第二判定操作，計數值Z與單位單元4中用于一個顏色成分的 像素的數目相同(是)時，一個周期(cycle)的處理結束。
將參考圖8詳細描述圖7中所示的流程圖中的步驟S13之后的操作。
在步驟S12中的操作之后執行的第一次的第二垂直傳送操作(P12-1)中，控制信 號(pSWl上升到高電平。因此，在每一單位單元組11中，選擇單元3選擇中間保持單元2， 并且保持在該中間保持單元2的中間保持電容器31中的信號被寫入到保持單元5的保持 電容器51中。這里，在控制信號(pSWl上升到高電平時，單位單元組11-1的選擇單元3-1 選擇中間保持單元2-R(R成分)。此外，單位單元組11-2的選擇單元3-2選擇中間保持單 元2-B(B成分)；并且單位單元組11-3的選擇單元3-3選擇中間保持單元2_G(G成分)。
在控制信號(pCHl上升到高電平時，耦接到單位單元組11中的每一個單位單元 組的保持單元5經由切換單元12連接到相應的公共輸出線8。這里，在控制信號(pCHl上 升到高電平時，耦接到單位單元組11-1的保持單元5連接到公共輸出線8-R(R成分)。此 外，耦接到單位單元組11-2的保持單元5連接到公共輸出線8-B(B成分)；并且耦接到單 位單元組11-3的保持單元5連接到公共輸出線8-G(G成分)。需要至少在下面的水平傳送 操作開始之前完成該切換操作。
在第一次的第二垂直傳送操作(P12-1)結束時，作為第一次的水平傳送操作 (P13-1)，根據通過來自掃描電路6中的每一個掃描電路的信號(pSR的掃描，相繼讀出保持 單元5中保持的信號，并將其輸出到相應的公共輸出線8。
接著，執行第一次的第一判定操作(P14-1)。這里，由于第一計數器的計數值X為 1，其被判定為否，于是計數值X被向上計數(X = x+l = 2)，并執行第二次的第二垂直傳送 操作(P12-2)。在該第二次的第二垂直傳送操作(P12-2)中，控制信號(pS\V2上升到高電 平。因此，單位單元組11-1的選擇單元3-1選擇中間保持單元2-G(G成分)；單位單元組 11-2的選擇單元3-2選擇中間保持單元2-R(R成分)；并且單位單元組11_3的選擇單元 3-3選擇中間保持單元2-B(B成分)。于是，被保持在所選定的中間保持單元2的中間保持 電容器31中的信號寫入在保持單元5的保持電容器51中。在控制信號(pCH2上升到高電平時，耦接到單位單元組11-1的保持單元5經由切換單元12連接到相應的公共輸出線 8_G(G成分)。此外，耦接到單位單元組11-2的保持單元5經由切換單元12連接到公共輸 出線8-R(R成分)；并且耦接到單位單元組11-3的保持單元5經由切換單元12連接到公 共輸出線8-B (B成分)。然后，執行第二次的水平傳送操作(P13-2)以使得相繼讀出保持在 保持單元5中的信號并且將其輸出到相應的公共輸出線8。
接著，執行第二次的第一判定操作(P141)。這里，由于第一計數器的計數值X為 2，其被判定為否，于是將該計數值X向上計數(X = X+1 = 3)。然后，與上述的操作類似地， 執行第三次的第二垂直傳送操作(P12-3)以及第三次的水平傳送操作(P13-;3)。在該第三 次的第二垂直傳送操作以及該第三次的水平傳送操作中，控制信號(|)S\V3和(pCH3適當 地分別上升到高電平。
接著，執行第三次的第一判定操作(PHD。這里，由于第一計數器的計數值X為 3，其被判定為“是”，于是執行第二判定操作(P15-1)。這里，由于第二計數器的計數值Z為 1，因此其被判定為“是”，并且從積累到讀出的一個周期(cycle)完成。這里，已經讀出了來 自所有像素的信號。在上述的操作中，通過圖8中由信號V0UT-R、V0UT_G和VOUT-B所示的 次序讀出來自像素1的信號。在如上所述的從一個公共輸出線僅輸出一個顏色成分的情況 下，對于所有的公共輸出線同時地并行讀出來自不同區域的不同顏色的信號。
這里，通常，在后級接收來自固態成像設備的信號時，在每一水平掃描期間中，來 自被遮光的像素(在下文中，也稱為光學黑像素)的輸出被鉗位，并且根據所鉗位的信號電 平設置用于行的黑基準值。該鉗位操作(在下文中，也稱為OB鉗位)使得能夠去除偏移成 分。在進行模擬式OB鉗位時，如圖9中的時序流中所示，需在一個水平掃描期間的開始處 輸出來自光學黑像素的信號，以確定用于隨后的未被遮光的(以下，也稱作未被遮蔽的)像 素(也稱作有效像素)的黑基準值。圖9示出了第一垂直傳送操作71、第二垂直傳送操作 72-1、72-2和72-3，以及水平傳送操作74_1、74_2和74_3。示出了傳送操作的框體下的字 母數字(R1、R2等等)表示通過所述傳送操作向其傳送信號的像素。在其中在上述的配置 中在一個水平傳送操作的開始處從光學黑像素輸出信號的情況下，通過第一次的第二垂直 傳送操作72-1傳送所述信號，并通過第一次的水平傳送操作74-1將所述信號從相應的公 共輸出線8輸出。框體73-1、73-2和73-3表示用于開始掃描電路6_1、6_2和6_3的掃描 的開始脈沖(|>SP。在執行了第二垂直傳送操作72-1、72-2和72-3之后，開始脈沖(|)SP被輸 出到掃描電路6，并且作為響應，掃描開始并執行水平傳送操作74-1、74-2和74-3。
圖10是示出了用于實現所述驅動的配置的示意圖。為了簡單起見，圖10中僅示 出了 R像素。在圖10中，通過相同的參考字母數字表示具有與圖1和5中所示的部件相同 的作用的部件，并省略了對其重復的描述。如從圖1和9中清楚看出的，在考慮所有的R、G 和B像素時，對于像素中的每一個像素，將開始脈沖(pSP輸入到掃描電路6-1、6-2和6-3中 三次。在僅考慮R像素時，如圖10中所示的，將開始脈沖(pSP輸入到掃描電路6-1、6-2和 6-3中一次。由于在單位單元組11-1中包含R成分的光學黑像素(該圖中的0BR1)，因此 通過來自掃描電路6-1的掃描信號7在水平傳送操作中讀出來自該光學黑像素的信號。G 像素和B像素也分別具有光學黑像素。
接著，將描述在驅動上述的包含所述光學黑像素的固態成像設備過程中由于拖尾 而導致的圖像劣化的影響。這里，假設六個像素中的有效像素的布置為使得在第一和第二9像素中輸入黑色信號，在第三和第四像素中輸入深綠色信號，而在第五和第六像素中輸入 淺綠色信號。還假定其中既沒有R成分也沒有B成分，并且信號VOUT-R和VOUT-B輸出黑 色。還假定這里出現的拖尾導致對于光強的‘上浮’偏移，并且還假定在放大電路42輸出 光信號時出現拖尾。
例如，如圖IlA中所示地輸出信號V0UT-R。還假定縱坐標軸的正向與圖IlA中的 光振幅方向相同。在第一次的第二垂直傳送72-1中，來自光學黑像素0BR1、R像素Rl和R 像素R2的信號2被與來自G像素G5和G像素G6 (其對應于淺綠色區域)的信號同時地傳 送。因此，與第二次的第二垂直傳送72-2和第三次的第二垂直傳送72-3相比，在這里由于 拖尾導致的偏移在所述‘上浮’方向上出現最強。在第二次的第二垂直傳送72-2中，由于 來自R像素R3和R像素R4的信號被與來自G像素Gl和G像素G2 (其對應于黑區域)的 信號同時地傳送，因此并未出現由于拖尾導致的偏移并且拖尾處于最低水平。
如果在該輸出過程中執行上述的OB鉗位，則在信號VOUT-R中，來自R像素Rl和R 像素R2的信號與黑基準值相符，并且來自R像素R3至R6的信號剩余作為偏移成分，如圖 IlA中所示。在該示例中，由于沒有除綠色以外的顏色成分，因此信號VOUT-R應輸出一定的 黑色，但是未被移除的偏移成分導致R像素R2和R像素R3以及R像素R4和R像素R5之 間的差。類似地，在其中考慮信號VOUT-B的情況下的輸出中，存在B像素B2和B像素B3 以及B像素B4和B像素B5之間的差，如圖IlB中所示。由于上述的機制，在不應出現這種 差的位置出現了差，并且結果使得所獲得的圖像的質量劣化。
于是，根據該實施例的固態成像設備防止出現不應出現的差，以便減少由于上述 的偽像(諸如，拖尾)而引起的圖像質量的劣化。
圖12是示出了根據該實施例的固態成像設備的配置示例的示意圖。為了簡單起 見，圖12中僅示出了 R像素。在圖12中，通過相同的參考字母數字表示具有與圖1、5和10 中所示的部件相同的作用的部件，并省略了對其重復的描述。圖12中所示的配置不同于圖 10中所示的配置之處在于光學黑像素是三個像素(0BR1、0BR2和0BR3)，并且有效像素區 域和光學黑像素區域被分別劃分成三個區域。單位單元組11-1具有光學黑像素OBRl和R 像素(有效像素)Rl和R2 ；而單位單元組11-2具有光學黑像素0BR2和R像素(有效像素) R3和R4。單位單元組11-3具有光學黑像素0BR3和R像素(有效像素)R5和R6。根據單 位單元11的組合來將來自掃描電路6-1、6-2和6-3的掃描信號7施加到相應列中的傳送 開關53。盡管這里未示出，但是類似地，對于G像素和B像素，光學黑像素和有效像素的組 被組合作為單位單元組11-1至11-3。
圖13是根據該實施例的固態成像設備的時序流程圖，在圖12中部分示出了該固 態成像設備的配置。圖13示出了第一垂直傳送操作81，第二垂直傳送操作82-1、82-2和82-3，以及水平傳送操作84-1、84-2和84-3。該圖還示出了開始脈沖(pSP83_1、83_2和83-3，其分別用于開始掃描電路6-1、6-2和6-3的掃描。示出了傳送操作的框體下面的字 母數字(0BR1、R1、R2等等)表示通過所述傳送操作向其傳送信號的像素。
如圖13中所示的，在該實施例中，分別通過第二垂直傳送82-1、82_2和82-3以及 水平傳送84-1、84-2和84-3傳送來自三個光學黑像素OBRl、0BR2和0BR3的信號。也即， 通過第一次的第二垂直傳送82-1和水平傳送84-1傳送來自光學黑像素OBRl、R像素Rl和 R像素R2的信號，并將其輸出作為信號V0UT-R。通過第二次的第二垂直傳送82-2和水平傳送84-2傳送來自光學黑像素0BR2、R像素R3和R像素R4的信號，并將其輸出作為信號 VOUT-R0類似地，通過第三次的第二垂直傳送82-3和水平傳送84-3傳送來自光學黑像素 0BR3、R像素R5和R像素R6的信號，并將其輸出作為信號V0UT-R。
這里，每次在這三次的水平傳送84-1、84_2和84-3中輸出信號時都執行固態成像 設備的后面的OB鉗位，并且在每次輸出時，基于來自所述光學黑像素的輸出決定黑色基準 值。利用所述操作，如果在相應的輸出處出現不同的偏移，則如圖14中所示通過所述黑色 基準值來正確地去除偏移。結果，在最終獲得的圖像中未出現由于拖尾等等導致的差，從而 可以降低圖像質量的劣化。圖14也是基于如下的假定的，S卩，假定在六個比特中有效像素 的布置為使得在第一和第二比特中輸入黑色圖像，在第三和第四比特中輸入深綠色圖像， 而在第五和第六比特中輸入淺綠色圖像。
盡管圖12示出了把被遮蔽的光學黑像素布置于未被遮蔽的有效像素列的左側來 作為示例，然而光學黑像素可以布置于有效像素列的右側。即使在后者的情況下，掃描電路 6對來自于其的信號進行掃描的像素的次序(掃描次序)優選與上述的次序相同。假設，在 上述的描述中，執行模擬OB鉗位；如果通過利用A/D (模擬-數字)轉換后的數字值執行所 述OB鉗位，則來自光學黑像素的信號并不必需在每一水平傳送的開始處。盡管作為示例， 該圖示出了具有三個光學黑像素和六個有效像素(其每一都以行方向布置)的固態成像設 備，但是像素的數目并無限制。優選的是，例如，光學黑像素的數目(包含光學黑像素的單 位單元的總數)以及有效像素的數目(包含有效像素的單位單元的總數)兩者是單位單元 組11的數目的倍數(在該示例中，為3的倍數)。還優選的是，例如，單位單元組11中的包 含所述光學黑像素的單位單元的數目和包含所述有效像素的單位單元的數目的和與單位 單元組11的數目相同。還優選的是，準備足夠數目的每一水平傳送時的光學黑像素以用于 執行后面的OB鉗位。
盡管在該實施例中描述了可以降低由于布置用于每一列的放大電路所導致的偽 像(如，拖尾)而引起的圖像質量的劣化，然而本發明不限于此。例如，如果所述偽像由另 一個讀出電路所引起并且該讀出電路執行劃分了一定次數的讀出操作，那么可以通過在劃 分之后在每一重復操作中并行讀出來自光學黑像素和有效像素的信號來獲得與本發明相 同的優點。作為其他的讀出電路，可以考慮像素中的源極跟隨器電路(其導致如本發明所 要解決的問題中所描述的拖尾)、保持電容器等等。
根據該實施例，在執行所述垂直傳送和水平傳送多次以讀出并輸出來自像素的信 號時，每次都輸出來自被遮蔽的光學黑像素的信號和來自未被遮蔽的有效像素的信號。因 此，如果在各次輸出出現不同的偏移，則可以正確地去除所述偏移從而可以降低由于偽像 (如，拖尾)而引起的圖像質量的劣化。
上述的實施例僅僅是實現本發明的一種示例，并且本發明技術范圍不應受實施例 的限制。也即，本發明可以以多種形式實現而不偏離其技術思想或主要特征。
盡管在本說明書中以放大電路42作為導致水平拖尾的單元的示例，但是并不限 于此。水平拖尾可以出現在任何具有用于并行地對來自多個像素的信號進行處理或采樣保 持的電路的單元中。
盡管已經參考示例性實施例描述了本發明，但是應當理解，本發明不限于所公開 的示例性實施例。下面的權利要求的范圍應被賦予最寬泛的解釋，以包括所有這些修改以及等效的結構和功能。
權利要求
1.一種固態成像設備，包括多個單位單元組，每一單位單元組包括多個單位單元，每一單位單元包括具有彼此不 同的光譜敏感度的多個像素；以及多個保持電容器，信號從所述單位單元傳送到所述保持電容器，其中 所述固態成像設備執行用于將來自所述單位單元的信號傳送到所述保持電容器的垂 直傳送操作以及用于相繼讀取所述保持電容器中的信號的水平傳送操作，以使得來自每一單位單元組中所包括的光學黑像素和有效像素的信號被通過所述垂直傳送 操作分別傳送到所述保持電容器，并且通過所述垂直傳送操作傳送的信號被通過所述水平 傳送操作相繼讀出。
2.如權利要求1所述的固態成像設備，其中 所述像素包括源極跟隨器電路。
3.如權利要求1所述的固態成像設備，其中所述垂直傳送操作包括通過放大電路傳送所述信號。
4.如權利要求2所述的固態成像設備，其中所述垂直傳送操作包括通過所述源極跟隨器電路傳送所述信號。
5.如權利要求1所述的固態成像設備，其中所述垂直傳送操作包括將所述信號傳送到所述保持電容器。
6.如權利要求1所述的固態成像設備，其中執行所述水平傳送操作以使得在讀出從所述有效像素傳送的信號之前，讀出從所述 光學黑像素傳送的信號。
7.如權利要求1所述的固態成像設備，其中所述單位單元組包括所述光學黑像素，使得由所述光學黑像素形成的單位單元的總數 和由所述有效像素形成的單位單元的總數的和等于所述單位單元組的數目。
8.如權利要求1所述的固態成像設備，其中 所述單位單元還包括多個中間保持單元O)，其分別對應于所述具有彼此不同的光譜敏感度的像素，以及 選擇單元(3)，其布置在每一所述中間保持單元和所述保持電容器之間，并且 所述固態成像設備還包括 多個公共輸出線，以及切換單元，其布置在所述保持電容器和每一所述公共輸出線之間。
9.一種固態成像設備，包括多個單位單元組，每一單位單元組包括多個單位單元，每一單位單元包括多個像素；以及多個保持電容器，信號從所述單位單元傳送到所述保持電容器，其中 每一單位單元組包括其中布置了被遮光的光學黑像素的單位單元、以及其中布置了具 有彼此不同的光譜敏感度的未被遮光的有效像素的單位單元。
10.一種驅動固態成像設備的方法，所述固態成像設備包括多個單位單元組，每一單位單元組包括多個單位單元，每一單位單元包括具有彼此不 同的光譜敏感度的多個像素；以及多個保持電容器，信號從所述單位單元傳送到所述保持電容器，其中 所述方法包括垂直傳送步驟，用于將來自所述單位單元的信號傳送到所述保持電容器，以及 水平傳送步驟，用于相繼讀取所述保持電容器中的信號，從而 在所述垂直傳送步驟中，將來自每一單位單元組中所包括的光學黑像素和有效像素的 信號分別傳送到所述保持電容器，并且在所述水平傳送步驟中相繼讀出在所述垂直傳送步 驟中傳送的信號。
全文摘要
一種固態成像設備，包括多個包括多個單位單元的單位單元組，每一單位單元包括多個被遮光的光學黑像素、未被遮光的有效像素以及用于放大來自所述像素的信號的放大電路；以及保持電容器，每一保持電容器接收來自相應的單位單元的信號，從而通過垂直傳送操作和水平傳送操作傳送來自全部所述像素的信號(所述垂直傳送操作和水平傳送操作中的每一個被重復與所述單位單元組的數目相等的次數)，以使得通過所述垂直傳送操作分別傳送來自光學黑像素和有效像素的信號，并通過所述水平傳送操作相繼讀出通過所述垂直傳送操作傳送的信號，以通過正確地去除對于每一輸出都變化的偏移(如果其出現的話)來降低由于偽像而引起的圖像質量的劣化。
文檔編號H04N5/369GK102036021SQ20101029646
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月29日 優先權日2009年10月7日
發明者戶塚洋史 申請人:佳能株式會社