[发明专利]固态成像设备、驱动固态成像设备的方法和固态成像系统

说明书

技术领域

本发明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。 

背景技术

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CDS）。 

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Cfd。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。 

发明内容

根据本发明实施例的一个方面，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。 

根据本发明的另一方面，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一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。 

参照附图阅读示例性实施例的以下详细说明，本发明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1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是示出根据另一示例性实施例的固态成像设备的框图。 

图6是示出根据又一示例性实施例的固态成像设备的框图。 

图7是示出根据又一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是示出根据又一示例性实施例的固态成像设备的框图。