专利名称：固态成像设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及固态成像设备。
技术背景
作为用于如复印机和扫描仪之类的图像扫描设备的固态成像设备，存在如下的固 态成像设备，其包括用于读出不同的颜色成分的光电二极管以及与相应的光电二极管对应 的保持电容器，如日本专利申请公开No. 2006-211363(专利文献1)的图1中所示。
日本专利申请公开No. 2006-211363公开了具有一个公共输出线的固态成像设 备，而日本专利申请公开No. H06-204445 (专利文献2、提出了可以对于每一颜色成分输出 一信号的固态成像设备，如其图4中所示。由于在日本专利申请公开NO.H06-204445中公 开的布置通过多个公共输出线并行地输出信号，因此它可以将读出信号所用的时间降低得 如日本专利申请公开No. 2006-211363中所公开的布置所花费的时间除以所述公共输出线 的数目那么短。
在需要改善性能诸如改善S/N比时，可以采用如下的布置，该布置具有被提 供用于垂直传送单元(其以低速操作)的放大电路以用于放大窄带中的信号以实现 低噪声，如日本专利申请公开No. 2008-54246 (专利文献3)以及日本专利申请公开 No. 2008-60949 (专利文献4)中所示。
然而，已知在日本专利申请公开No. 2008-54246以及日本专利申请公开 No. 2008-60949中所公开的布置中，会由于上述的放大电路而出现被称作拖尾(smear)的 与输入图像的光强相应的伪像(artifact)。除上述的文献中所示的导致伪像的机制以 外，伪像可以由如下的机制引起，其中在来自前一级的信号被采样在保持电容器中时产生 的过量电流通过其电源阻抗改变了电源偏置，并且电源中的所述改变使得来自每一列的信 号值偏移。此外，在使用源极跟随器电路作为像素中的放大电路时，源极跟随器电路的电 流源晶体管上的偏置受信号的压迫，导致电流改变，这会使来自每一列的信号值偏移。这 里，所述“拖尾”根据它产生的位置以及信号的极性可以相对于所述光强表现为白的(上浮 (floating)成分)或黑的(下沉(sinking)成分)。
已经考虑到上述情况而提出本发明，并且本发明的一个目的是使得能够减少由于 伪像(诸如，拖尾)而导致的图像质量劣化。发明内容
本发明提供了一种固态成像设备，其包括多个单位单元组，每一单位单元组包括 多个单位单元，每一单位单元包括具有彼此不同的光谱敏感度的多个像素；以及多个保持 电容器，信号被从所述单位单元传送到所述保持电容器，其中所述固态成像设备进行用于 将来自所述单位单元的信号传送到所述保持电容器的垂直传送操作，以及用于相继读取所 述保持电容器中的信号的水平传送操作，从而通过所述垂直传送操作将来自被包括在每一 单位单元组中的光学黑像素以及有效像素的信号分别传送到所述保持电容器，并且通过所述水平传送操作相继读出通过所述垂直传送操作传送的信号。
从下面的参考附图对示例性实施例的描述中，本发明的另外的特征将变得清楚。
图1是示出了根据本发明实施例的固态成像设备的一部分的配置示例的图。
图2是示出了根据该实施例的像素的配置示例的图。
图3是示出了根据该实施例的中间保持单元的配置示例的图。
图4是示出了根据该实施例的选择单元的配置示例的图。
图5是示出了根据该实施例的保持单元的配置示例的图。
图6是示出了根据该实施例的切换单元的配置示例的图。
图7是示出了图1中所示的固态成像设备的操作示例的流程图。
图8是示出了图1中所示的固态成像设备的操作示例的时序图。
图9是示出了一种典型的固态成像设备的操作示例的时序流程图。
图10是示出了用于实现图9中所示的驱动的配置的示意图。
图IlA和IlB是示出了在图9中所示的驱动中在OB钳位(clamping)之后的输出 的示例的图。
图12是示出了根据该实施例的固态成像设备的配置示例的示意图。
图13是示出了图12中所示的固态成像设备的操作示例的时序流程图。
图14是示出了在图12中所示的驱动中在OB钳位之后的输出的示例的图。
具体实施方式
现在将根据附图详细描述本发明的优选实施例。
首先，将描述固态成像设备的配置和驱动以及固态成像设备中拖尾所导致的使图 像质量劣化的机制。
图1是示出了根据本发明实施例的固态成像设备的一部分的配置的示例的图。图 1示出了用于检测三种颜色的颜色传感器作为示例。
图1示出了 像素1冲间保持单元2，其用于保持来自像素1的信号；选择单元3， 其用于选择并输出来自与其耦接的中间保持单元的输出信号；以及单位单元4，其包括多 个所述像素1、和与像素一样多的中间保持单元2、以及选择单元3。在每一单位单元4中， 以列布置具有彼此不同的光谱敏感度的像素1，例如，以分别读出不同的颜色成分。在该示 例中，假定从像素1中的每一个读出R、G和B成分中的每一个，并且每一成分被称作R像 素1_R、G像素I-G以及B像素1-B。在每一单位单元4中，可以对每一颜色分配一个像素。 这里，耦接到所述R像素1_R、G像素I-G以及B像素I-B的中间保持单元被分别称作2-R、 2-G 以及 2-B。
该图还示出了 保持单元5，其用于保持来自单位单元4的输出信号；扫描电路6， 其用于相继扫描来自保持单元5的信号；以及扫描线7，其从扫描电路6输出，用于保持单 元5的扫描。该图还示出了 公共输出线8，其用于根据扫描线7的扫描信号输出来自保持 单元5中的每一个保持单元的信号；复位单元9，其用于根据栅极信号(pCHR将公共输出 线8复位到电压VCHR ；以及输出电路10，其用于放大并输出来自公共输出线8的信号。该图还示出了单位单元组11，其是例如以行布置的多个单位单元4的组。例如，也可以将单位 单元组Ii以行布置。该图还示出了切换单元12，其用于根据控制信号(pCHl、(pCH2和 q>CH3连接保持单元5和公共输出线8。
这里，在该实施例中，扫描电路6可以是与单位单元组11-1至11-3对应的三个 6-1至6-3。扫描电路6-1至6-3可以通过扫描信号7同时扫描与单位单元组11_1至11_3 对应的保持单元5。公共输出线8中的每一个可以输出多个颜色成分(R、G、B)，其每一个被 称作8-R、8-G和8-B。与公共输出线8-R、8-G和8-B对应地分别提供复位单元9_R、9_G和 9-B以及输出电路IO-RUO-G和IO-B0在图1中，假设像素1中的字母数字R-I至R_6、G_1 至G-6以及B-I至B-6表示像素的颜色列编号。在下文中，假设通过高电平控制信号(栅 极信号)将开关或起开关作用的晶体管驱动至导通状态，并且通过低电平控制信号使之返 回到非导通状态。
现在，下面将描述图1中所示的固态成像设备的各部件。
(像素1)
图2是示出了像素1的配置示例的图。图2示出了光电转换元件21(例如，光电 二极管)以及用于根据栅极信号(pRES将光电转换元件21复位到电压VRES的复位晶体 管22。还示出了用于接收来自光电转换元件21的信号的源极跟随器电路的输入晶体管23 以及该源极跟随器电路的恒流电路24。可以为每一像素或多个像素提供该恒流电路。恒流 电路M可以是这样的MOS晶体管，其中预先确定的电压被提供到栅极，漏极连接到输入晶 体管23的源极，并且源极连接到电源。像素1中经受光电转换的输出信号被从节点N21输 出ο
(中间保持单元2)
图3是示出了中间保持单元2的配置示例的图。图3示出了中间保持电容器31以 及用于根据栅极信号(pCM进行写入的第一写入开关32。中间保持单元2具有节点N31， 其连接到相应的像素1的节点N21 ；以及节点N32，其连接到选择单元3。在该中间保持单 元2中，通过高电平栅极信号(pCM将第一写入开关32驱动到导通状态，从而将来自相应的像素1的信号写入到中间保持电容器31中。
(选择单元3)
图4是示出了第一单位单元组11-1中的选择单元3-1、第二单位单元组11-2中的 选择单元3-2、以及第三单位单元组11-3中的选择单元3-3的配置示例的图。图4示出了 选择晶体管41和放大电路42。在该实施例中，由于选择单元3输出用于三个像素R、G和 B的中间保持单元2(中间保持电容器31)中保持的信号，因此选择晶体管41包括三个选 择晶体管41-R、41-G以及41-B。放大电路42可以是专利文献3和4中描述的放大电路或 源极跟随器电路。选择晶体管41的漏极经由相应的节点N41连接到相应的中间保持单元 2 (中间保持单元2的节点N3》，并且各自的源极耦接到放大电路42的输入节点。也即，来 自单位单元4的信号经由放大电路42从节点N47输出。不同的控制信号(pSWl、9SW2 和(|)S\V3被施加到相应的选择晶体管41的栅极，并且根据控制信号，从相应的中间保持单 元2选择信号并经由放大电路42将该信号输出。在图4中，放大电路42被布置在选择晶 体管41之后，即，对于每一列布置一个放大电路42，但是放大电路42可以布置在选择晶体管41之前。如图中所示，控制信号(pSWl、(pSW2和(|)S\V3分别耦接到选择单元3-1、 3-2和3-3，并且这些控制信号(pSW分别经由节点N44、N45和N46施加到所述选择晶体管 41。因此，选择单元3可以从单位单元组11中的每一个单位单元组中的不同颜色成分的中 间保持单元2中选择一个。
(保持单元5)
图5是示出了保持单元5的配置示例的图。图5示出了保持电容器51、用于根 据栅极信号(|)CT进行写入的第二写入开关52、以及用于根据来自扫描电路6的扫描信号 7 ( (pSR )将来自保持电容器51的信号传送到公共输出线8的传送开关53。保持单元5具 有耦接到相应选择单元3的节点N47的节点N51，并具有耦接到切换单元12的节点N52。在 保持单元5中，通过高电平的栅极信号(|)CT将第二写入开关52驱动到导通状态，从而将信 号从相应的选择单元3写入到保持电容器51中。
(切换单元12)
图6是示出了切换单元12的配置示例的图。在图6中，切换单元12-1是与单位单 元组11-1对应的切换单元12，切换单元12-2是与单位单元组11-2对应的切换单元12，而 切换单元12-3是与单位单元组11-3对应的切换单元12。图6示出了切换晶体管61，其用于 将每一保持单元5连接到公共输出线8，以便将经由节点N61输入的信号输出到公共输出线 8中。如该图中所示，切换单元12-1、12-2以及12-3分别耦接到控制信号(pCHl、(pCH2 以及(pCH3，并且这些控制信号(pCH分别经由节点N62、N63以及N64施加到所述切换晶 体管61。因此，切换单元12可以为经由保持单元5与其耦接的相应的单位单元组11选择 不同颜色成分的公共输出线8中的一个。
现在，将参考图7和8来描述操作。图7是示出了图1中所示的固态成像设备的 操作示例的流程图，而图8是示出了图1中所示的该固态成像设备的操作示例的时序图。
首先，操作以在像素1中的光电转换元件21中积累入射光的期间(未示出)开始。 在积累期间中，在源极跟随器电路中的输入晶体管23的源极处将光电转换元件21中转换 的电信号放大，并从那里输出。
接着，在步骤Sll中，执行第一垂直传送操作，所述第一垂直传送操作用于几乎同 时地将多个信号从像素1传送到中间保持单元2。在该第一垂直传送操作中，在栅极信号 (pCM处于高电平的同时将来自像素ι的信号写入到中间保持单元2的相应的中间保持电 容器31中，并且在栅极信号(pCM下降时保持这些信号值(Pll)。
接着，在步骤S12中，设置第一计数器和第二计数器的初始值。在该实施例中，第 一计数器的计数值X和第二计数器的计数值Z两者都被设置为1 (X = Z = 1)。
然后，在步骤S13中，执行第二垂直传送操作，所述第二垂直传送操作用于将选择 单元3中选定的中间保持单元2的中间保持电容器31中保持的信号传送到保持单元5。在 该第二垂直传送操作中，控制信号(pSW (X)上升到高电平以使得，在每一单位单元组11 中，将信号从选择单元3所选定的中间保持单元2写入到保持单元5的保持电容器51中。
接着，在步骤S14中，执行水平传送操作，所述水平传送操作用于根据扫描电路6 的扫描和切换单元12的切换操作并行地将用于相应的单位单元组11的保持单元5的保持 电容器51中保持的信号传送到任意的公共输出线8。在该水平传送操作中，控制信号(pCH(X)上升到高电平，从而使得保持单元5中的每一个经由切换单元12连接到公共输出线8， 并且来自保持单元5的信号根据扫描电路6的扫描而被相继输出。因此，相继读出并输出 通过垂直传送操作传送到保持单元5的信号。
接着，在步骤S15中，基于第一计数器的计数值X执行第一判定操作。通过该第一 判定操作，判定第一计数器的计数值X是否与颜色成分的数目(在该实施例中，为三)相 同。该第一计数器对例如第二垂直传送操作(SU)执行的次数进行计数。在根据该第一判 定操作，计数值X与颜色成分的数目相同(是)时，操作进行至步骤S17;否则(否)，在步 骤S16中将计数值X增加1并且操作返回到步骤S13。
在步骤S17中，基于第二计数器的计数值Z执行第二判定操作。通过第二判定操 作，判定第二计数器的计数值Z是否与单位单元4中的用于一个颜色成分的像素的数目 (在该实施例中，为一)相同。第二计数器对例如在第一判定操作(S15)中被判定为是的次 数进行计数。如果根据第二判定操作，计数值Z不是与单位单元4中的用于一个颜色成分 的像素的数目相同(否)，则在步骤S18中将计数值Z增加1并将计数值X设置为1，并且 操作返回到步骤S13。在根据第二判定操作，计数值Z与单位单元4中用于一个颜色成分的 像素的数目相同(是)时，一个周期(cycle)的处理结束。
将参考图8详细描述图7中所示的流程图中的步骤S13之后的操作。
在步骤S12中的操作之后执行的第一次的第二垂直传送操作(P12-1)中，控制信 号(pSWl上升到高电平。因此，在每一单位单元组11中，选择单元3选择中间保持单元2， 并且保持在该中间保持单元2的中间保持电容器31中的信号被写入到保持单元5的保持 电容器51中。这里，在控制信号(pSWl上升到高电平时，单位单元组11-1的选择单元3-1 选择中间保持单元2-R(R成分)。此外，单位单元组11-2的选择单元3-2选择中间保持单 元2-B(B成分)；并且单位单元组11-3的选择单元3-3选择中间保持单元2_G(G成分)。
在控制信号(pCHl上升到高电平时，耦接到单位单元组11中的每一个单位单元 组的保持单元5经由切换单元12连接到相应的公共输出线8。这里，在控制信号(pCHl上 升到高电平时，耦接到单位单元组11-1的保持单元5连接到公共输出线8-R(R成分)。此 外，耦接到单位单元组11-2的保持单元5连接到公共输出线8-B(B成分)；并且耦接到单 位单元组11-3的保持单元5连接到公共输出线8-G(G成分)。需要至少在下面的水平传送 操作开始之前完成该切换操作。
在第一次的第二垂直传送操作(P12-1)结束时，作为第一次的水平传送操作 (P13-1)，根据通过来自扫描电路6中的每一个扫描电路的信号(pSR的扫描，相继读出保持 单元5中保持的信号，并将其输出到相应的公共输出线8。
接着，执行第一次的第一判定操作(P14-1)。这里，由于第一计数器的计数值X为 1，其被判定为否，于是计数值X被向上计数(X = x+l = 2)，并执行第二次的第二垂直传送 操作(P12-2)。在该第二次的第二垂直传送操作(P12-2)中，控制信号(pS\V2上升到高电 平。因此，单位单元组11-1的选择单元3-1选择中间保持单元2-G(G成分)；单位单元组 11-2的选择单元3-2选择中间保持单元2-R(R成分)；并且单位单元组11_3的选择单元 3-3选择中间保持单元2-B(B成分)。于是，被保持在所选定的中间保持单元2的中间保持 电容器31中的信号写入在保持单元5的保持电容器51中。在控制信号(pCH2上升到高电平时，耦接到单位单元组11-1的保持单元5经由切换单元12连接到相应的公共输出线 8_G(G成分)。此外，耦接到单位单元组11-2的保持单元5经由切换单元12连接到公共输 出线8-R(R成分)；并且耦接到单位单元组11-3的保持单元5经由切换单元12连接到公 共输出线8-B (B成分)。然后，执行第二次的水平传送操作(P13-2)以使得相继读出保持在 保持单元5中的信号并且将其输出到相应的公共输出线8。
接着，执行第二次的第一判定操作(P141)。这里，由于第一计数器的计数值X为 2，其被判定为否，于是将该计数值X向上计数(X = X+1 = 3)。然后，与上述的操作类似地， 执行第三次的第二垂直传送操作(P12-3)以及第三次的水平传送操作(P13-;3)。在该第三 次的第二垂直传送操作以及该第三次的水平传送操作中，控制信号(|)S\V3和(pCH3适当 地分别上升到高电平。
接着，执行第三次的第一判定操作(PHD。这里，由于第一计数器的计数值X为 3，其被判定为“是”，于是执行第二判定操作(P15-1)。这里，由于第二计数器的计数值Z为 1，因此其被判定为“是”，并且从积累到读出的一个周期(cycle)完成。这里，已经读出了来 自所有像素的信号。在上述的操作中，通过图8中由信号V0UT-R、V0UT_G和VOUT-B所示的 次序读出来自像素1的信号。在如上所述的从一个公共输出线仅输出一个颜色成分的情况 下，对于所有的公共输出线同时地并行读出来自不同区域的不同颜色的信号。
这里，通常，在后级接收来自固态成像设备的信号时，在每一水平扫描期间中，来 自被遮光的像素(在下文中，也称为光学黑像素)的输出被钳位，并且根据所钳位的信号电 平设置用于行的黑基准值。该钳位操作(在下文中，也称为OB钳位)使得能够去除偏移成 分。在进行模拟式OB钳位时，如图9中的时序流中所示，需在一个水平扫描期间的开始处 输出来自光学黑像素的信号，以确定用于随后的未被遮光的(以下，也称作未被遮蔽的)像 素(也称作有效像素)的黑基准值。图9示出了第一垂直传送操作71、第二垂直传送操作 72-1、72-2和72-3，以及水平传送操作74_1、74_2和74_3。示出了传送操作的框体下的字 母数字(R1、R2等等)表示通过所述传送操作向其传送信号的像素。在其中在上述的配置 中在一个水平传送操作的开始处从光学黑像素输出信号的情况下，通过第一次的第二垂直 传送操作72-1传送所述信号，并通过第一次的水平传送操作74-1将所述信号从相应的公 共输出线8输出。框体73-1、73-2和73-3表示用于开始扫描电路6_1、6_2和6_3的扫描 的开始脉冲(|>SP。在执行了第二垂直传送操作72-1、72-2和72-3之后，开始脉冲(|)SP被输 出到扫描电路6，并且作为响应，扫描开始并执行水平传送操作74-1、74-2和74-3。
图10是示出了用于实现所述驱动的配置的示意图。为了简单起见，图10中仅示 出了 R像素。在图10中，通过相同的参考字母数字表示具有与图1和5中所示的部件相同 的作用的部件，并省略了对其重复的描述。如从图1和9中清楚看出的，在考虑所有的R、G 和B像素时，对于像素中的每一个像素，将开始脉冲(pSP输入到扫描电路6-1、6-2和6-3中 三次。在仅考虑R像素时，如图10中所示的，将开始脉冲(pSP输入到扫描电路6-1、6-2和 6-3中一次。由于在单位单元组11-1中包含R成分的光学黑像素(该图中的0BR1)，因此 通过来自扫描电路6-1的扫描信号7在水平传送操作中读出来自该光学黑像素的信号。G 像素和B像素也分别具有光学黑像素。
接着，将描述在驱动上述的包含所述光学黑像素的固态成像设备过程中由于拖尾 而导致的图像劣化的影响。这里，假设六个像素中的有效像素的布置为使得在第一和第二9像素中输入黑色信号，在第三和第四像素中输入深绿色信号，而在第五和第六像素中输入 浅绿色信号。还假定其中既没有R成分也没有B成分，并且信号VOUT-R和VOUT-B输出黑 色。还假定这里出现的拖尾导致对于光强的‘上浮’偏移，并且还假定在放大电路42输出 光信号时出现拖尾。
例如，如图IlA中所示地输出信号V0UT-R。还假定纵坐标轴的正向与图IlA中的 光振幅方向相同。在第一次的第二垂直传送72-1中，来自光学黑像素0BR1、R像素Rl和R 像素R2的信号2被与来自G像素G5和G像素G6 (其对应于浅绿色区域)的信号同时地传 送。因此，与第二次的第二垂直传送72-2和第三次的第二垂直传送72-3相比，在这里由于 拖尾导致的偏移在所述‘上浮’方向上出现最强。在第二次的第二垂直传送72-2中，由于 来自R像素R3和R像素R4的信号被与来自G像素Gl和G像素G2 (其对应于黑区域)的 信号同时地传送，因此并未出现由于拖尾导致的偏移并且拖尾处于最低水平。
如果在该输出过程中执行上述的OB钳位，则在信号VOUT-R中，来自R像素Rl和R 像素R2的信号与黑基准值相符，并且来自R像素R3至R6的信号剩余作为偏移成分，如图 IlA中所示。在该示例中，由于没有除绿色以外的颜色成分，因此信号VOUT-R应输出一定的 黑色，但是未被移除的偏移成分导致R像素R2和R像素R3以及R像素R4和R像素R5之 间的差。类似地，在其中考虑信号VOUT-B的情况下的输出中，存在B像素B2和B像素B3 以及B像素B4和B像素B5之间的差，如图IlB中所示。由于上述的机制，在不应出现这种 差的位置出现了差，并且结果使得所获得的图像的质量劣化。
于是，根据该实施例的固态成像设备防止出现不应出现的差，以便减少由于上述 的伪像(诸如，拖尾)而引起的图像质量的劣化。
图12是示出了根据该实施例的固态成像设备的配置示例的示意图。为了简单起 见，图12中仅示出了 R像素。在图12中，通过相同的参考字母数字表示具有与图1、5和10 中所示的部件相同的作用的部件，并省略了对其重复的描述。图12中所示的配置不同于图 10中所示的配置之处在于光学黑像素是三个像素(0BR1、0BR2和0BR3)，并且有效像素区 域和光学黑像素区域被分别划分成三个区域。单位单元组11-1具有光学黑像素OBRl和R 像素(有效像素)Rl和R2 ；而单位单元组11-2具有光学黑像素0BR2和R像素(有效像素) R3和R4。单位单元组11-3具有光学黑像素0BR3和R像素(有效像素)R5和R6。根据单 位单元11的组合来将来自扫描电路6-1、6-2和6-3的扫描信号7施加到相应列中的传送 开关53。尽管这里未示出，但是类似地，对于G像素和B像素，光学黑像素和有效像素的组 被组合作为单位单元组11-1至11-3。
图13是根据该实施例的固态成像设备的时序流程图，在图12中部分示出了该固 态成像设备的配置。图13示出了第一垂直传送操作81，第二垂直传送操作82-1、82-2和82-3，以及水平传送操作84-1、84-2和84-3。该图还示出了开始脉冲(pSP83_1、83_2和83-3，其分别用于开始扫描电路6-1、6-2和6-3的扫描。示出了传送操作的框体下面的字 母数字(0BR1、R1、R2等等)表示通过所述传送操作向其传送信号的像素。
如图13中所示的，在该实施例中，分别通过第二垂直传送82-1、82_2和82-3以及 水平传送84-1、84-2和84-3传送来自三个光学黑像素OBRl、0BR2和0BR3的信号。也即， 通过第一次的第二垂直传送82-1和水平传送84-1传送来自光学黑像素OBRl、R像素Rl和 R像素R2的信号，并将其输出作为信号V0UT-R。通过第二次的第二垂直传送82-2和水平传送84-2传送来自光学黑像素0BR2、R像素R3和R像素R4的信号，并将其输出作为信号 VOUT-R0类似地，通过第三次的第二垂直传送82-3和水平传送84-3传送来自光学黑像素 0BR3、R像素R5和R像素R6的信号，并将其输出作为信号V0UT-R。
这里，每次在这三次的水平传送84-1、84_2和84-3中输出信号时都执行固态成像 设备的后面的OB钳位，并且在每次输出时，基于来自所述光学黑像素的输出决定黑色基准 值。利用所述操作，如果在相应的输出处出现不同的偏移，则如图14中所示通过所述黑色 基准值来正确地去除偏移。结果，在最终获得的图像中未出现由于拖尾等等导致的差，从而 可以降低图像质量的劣化。图14也是基于如下的假定的，S卩，假定在六个比特中有效像素 的布置为使得在第一和第二比特中输入黑色图像，在第三和第四比特中输入深绿色图像， 而在第五和第六比特中输入浅绿色图像。
尽管图12示出了把被遮蔽的光学黑像素布置于未被遮蔽的有效像素列的左侧来 作为示例，然而光学黑像素可以布置于有效像素列的右侧。即使在后者的情况下，扫描电路 6对来自于其的信号进行扫描的像素的次序(扫描次序)优选与上述的次序相同。假设，在 上述的描述中，执行模拟OB钳位；如果通过利用A/D (模拟-数字)转换后的数字值执行所 述OB钳位，则来自光学黑像素的信号并不必需在每一水平传送的开始处。尽管作为示例， 该图示出了具有三个光学黑像素和六个有效像素(其每一都以行方向布置)的固态成像设 备，但是像素的数目并无限制。优选的是，例如，光学黑像素的数目(包含光学黑像素的单 位单元的总数)以及有效像素的数目(包含有效像素的单位单元的总数)两者是单位单元 组11的数目的倍数(在该示例中，为3的倍数)。还优选的是，例如，单位单元组11中的包 含所述光学黑像素的单位单元的数目和包含所述有效像素的单位单元的数目的和与单位 单元组11的数目相同。还优选的是，准备足够数目的每一水平传送时的光学黑像素以用于 执行后面的OB钳位。
尽管在该实施例中描述了可以降低由于布置用于每一列的放大电路所导致的伪 像(如，拖尾)而引起的图像质量的劣化，然而本发明不限于此。例如，如果所述伪像由另 一个读出电路所引起并且该读出电路执行划分了一定次数的读出操作，那么可以通过在划 分之后在每一重复操作中并行读出来自光学黑像素和有效像素的信号来获得与本发明相 同的优点。作为其他的读出电路，可以考虑像素中的源极跟随器电路(其导致如本发明所 要解决的问题中所描述的拖尾)、保持电容器等等。
根据该实施例，在执行所述垂直传送和水平传送多次以读出并输出来自像素的信 号时，每次都输出来自被遮蔽的光学黑像素的信号和来自未被遮蔽的有效像素的信号。因 此，如果在各次输出出现不同的偏移，则可以正确地去除所述偏移从而可以降低由于伪像 (如，拖尾)而引起的图像质量的劣化。
上述的实施例仅仅是实现本发明的一种示例，并且本发明技术范围不应受实施例 的限制。也即，本发明可以以多种形式实现而不偏离其技术思想或主要特征。
尽管在本说明书中以放大电路42作为导致水平拖尾的单元的示例，但是并不限 于此。水平拖尾可以出现在任何具有用于并行地对来自多个像素的信号进行处理或采样保 持的电路的单元中。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开 的示例性实施例。下面的权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以包括所有这些修改以及等效的结构和功能。
权利要求
1.一种固态成像设备，包括多个单位单元组，每一单位单元组包括多个单位单元，每一单位单元包括具有彼此不 同的光谱敏感度的多个像素；以及多个保持电容器，信号从所述单位单元传送到所述保持电容器，其中 所述固态成像设备执行用于将来自所述单位单元的信号传送到所述保持电容器的垂 直传送操作以及用于相继读取所述保持电容器中的信号的水平传送操作，以使得来自每一单位单元组中所包括的光学黑像素和有效像素的信号被通过所述垂直传送 操作分别传送到所述保持电容器，并且通过所述垂直传送操作传送的信号被通过所述水平 传送操作相继读出。
2.如权利要求1所述的固态成像设备，其中 所述像素包括源极跟随器电路。
3.如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述垂直传送操作包括通过放大电路传送所述信号。
4.如权利要求2所述的固态成像设备，其中所述垂直传送操作包括通过所述源极跟随器电路传送所述信号。
5.如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述垂直传送操作包括将所述信号传送到所述保持电容器。
6.如权利要求1所述的固态成像设备，其中执行所述水平传送操作以使得在读出从所述有效像素传送的信号之前，读出从所述 光学黑像素传送的信号。
7.如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述单位单元组包括所述光学黑像素，使得由所述光学黑像素形成的单位单元的总数 和由所述有效像素形成的单位单元的总数的和等于所述单位单元组的数目。
8.如权利要求1所述的固态成像设备，其中 所述单位单元还包括多个中间保持单元O)，其分别对应于所述具有彼此不同的光谱敏感度的像素，以及 选择单元(3)，其布置在每一所述中间保持单元和所述保持电容器之间，并且 所述固态成像设备还包括 多个公共输出线，以及切换单元，其布置在所述保持电容器和每一所述公共输出线之间。
9.一种固态成像设备，包括多个单位单元组，每一单位单元组包括多个单位单元，每一单位单元包括多个像素；以及多个保持电容器，信号从所述单位单元传送到所述保持电容器，其中 每一单位单元组包括其中布置了被遮光的光学黑像素的单位单元、以及其中布置了具 有彼此不同的光谱敏感度的未被遮光的有效像素的单位单元。
10.一种驱动固态成像设备的方法，所述固态成像设备包括多个单位单元组，每一单位单元组包括多个单位单元，每一单位单元包括具有彼此不 同的光谱敏感度的多个像素；以及多个保持电容器，信号从所述单位单元传送到所述保持电容器，其中 所述方法包括垂直传送步骤，用于将来自所述单位单元的信号传送到所述保持电容器，以及 水平传送步骤，用于相继读取所述保持电容器中的信号，从而 在所述垂直传送步骤中，将来自每一单位单元组中所包括的光学黑像素和有效像素的 信号分别传送到所述保持电容器，并且在所述水平传送步骤中相继读出在所述垂直传送步 骤中传送的信号。
全文摘要
一种固态成像设备，包括多个包括多个单位单元的单位单元组，每一单位单元包括多个被遮光的光学黑像素、未被遮光的有效像素以及用于放大来自所述像素的信号的放大电路；以及保持电容器，每一保持电容器接收来自相应的单位单元的信号，从而通过垂直传送操作和水平传送操作传送来自全部所述像素的信号(所述垂直传送操作和水平传送操作中的每一个被重复与所述单位单元组的数目相等的次数)，以使得通过所述垂直传送操作分别传送来自光学黑像素和有效像素的信号，并通过所述水平传送操作相继读出通过所述垂直传送操作传送的信号，以通过正确地去除对于每一输出都变化的偏移(如果其出现的话)来降低由于伪像而引起的图像质量的劣化。
文档编号H04N5/369GK102036021SQ20101029646
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月29日 优先权日2009年10月7日
发明者户塚洋史 申请人:佳能株式会社