[发明专利]成像设备和成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种成像设备和一种成像系统。

背景技术

已提议了不包括选择晶体管、并且多个光电转换单元共享一个重置晶体管和一个放大晶体管的像素单元，用于减小诸如CMOS图像传感器之类的成像设备中的像素面积，如日本专利特开第2004-172950号中所公开的。

在日本专利特开第2004-172950号中所公开的技术中，全局选择信号线被设置为低电位，在每次读出信号时所有像素单元的重置晶体管导通，从而使所有像素单元成为未选择状态。然后，全局选择信号线被设置为高电位，被选择的像素单元的重置晶体管导通，从而只选择被选择的像素单元。即，必须频繁地转换全局选择信号线的电位。全局选择信号线连接到所有像素单元。由于该原因，当像素单元数量增大时，线路的寄生电容增大，并且充电/放电时间变长。因此，从像素单元读出信号时需要很长的时间来切换电位。因此很难高速地从像素单元读出信号。

发明内容

本发明提供一种成像设备和一种成像系统，它们可以高速地从像素单元读出信号。

根据本发明的第一方面，提供一种成像设备，其包括具有二维排列的多个像素单元的像素单元阵列和驱动该像素单元阵列的驱动单元，其特征在于，各像素单元包括多个光电转换单元、所述多个光电转换单元所共用的电荷-电压转换器、把由所述多个光电转换单元生成的电荷传输给电荷-电压转换器的多个传输单元、把基于传输给电荷-电压转换器的电荷的信号输出到信号线的输出单元、以及设置电荷-电压转换器的电位的设置单元，各像素单元根据由设置单元在电荷-电压转换器中设置的电位而被选择或不被选择，所述驱动单元驱动像素单元阵列，以便输出单元连续地将基于由被选择的像素单元中的多个光电转换单元生成的电荷的信号输出到信号线，而不执行使所述被选择的像素单元成为未选择状态的操作。

根据本发明的第二方面，提供一种成像系统，其特征在于包括根据本发明第一方面的成像设备、把光导向该成像设备的像素阵列的光学系统、以及处理从该成像设备输出的信号以生成图像数据的信号处理单元。

根据本发明，能够高速地从像素单元读出信号。

参考附图，根据下列示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施例的成像设备的布置的电路图；

图2是示出驱动单元的电子快门操作的视图；

图3是示出驱动单元的驱动序列的视图；

图4是示出根据本发明的该实施例的成像设备的驱动时序的时序图；

图5是示出根据一个比较例的成像设备的驱动时序的时序图；

图6是示出图4和图5中的驱动时序之间的对比的示意视图；

图7是示出根据本发明的该实施例的变型的成像设备的驱动时序的时序图；和

图8是示出使用根据该实施例的成像设备的成像系统的布置的框图。

具体实施方式

将参考图1描述根据本发明的一个实施例的成像设备100。图1是示出根据本发明的该实施例的成像设备100的布置的电路图。图1中所示的所有MOS晶体管都是N型。MOS晶体管在栅极电位为高时导通，在栅极电位为低时关断。

成像设备100包括像素单元阵列PA和驱动单元103，如图1所示。

驱动单元103布置在像素单元阵列PA的外围。驱动单元103驱动像素单元阵列PA中的多个像素单元。驱动单元103例如是沿着垂直方向扫描像素单元阵列PA的垂直移位寄存器。

图1没有示出用于读出输出到各列的列信号线10的信号的读出电路，和用于沿着水平方向扫描该读出电路的水平移位寄存器。

像素单元阵列PA包括沿着行和列方向排列(二维排列)的多个像素单元(1，21，......)。

像素单元1包括多个光电转换单元(2和3)、电荷-电压转换器8、多个传输单元(4和5)、输出单元7、以及设置单元6。即，在像素单元1中，输出单元7和设置单元6被公共地提供给多个像素(多个光电转换单元)。

所述多个光电转换单元(2和3)包括第一光电转换单元2和第二光电转换单元3。第一光电转换单元2生成和累积对应于入射光的电荷。第一光电转换单元2例如是用于累积负电荷(电子)的光电二极管(PD)。第二光电转换单元3生成和累积对应于入射光的电荷。第二光电转换单元3例如是用于累积负电荷(电子)的光电二极管(PD)。