專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置和圖像拾取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置。特別地，本發(fā)明涉及具有使信號(hào)相加的功能的光電轉(zhuǎn)換裝置和圖像拾取系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光電轉(zhuǎn)換裝置被用于諸如數(shù)字靜止照相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的光電轉(zhuǎn)換裝置中。對(duì)于光電轉(zhuǎn)換裝置提出各種要求。要求之一是提高輸出比率。為了實(shí)現(xiàn)高的輸出比率，提出其中使得基于光電轉(zhuǎn)換裝置中的多個(gè)像素的信號(hào)彼此相加以減少從光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的信號(hào)的數(shù)量的技術(shù)。通過使得信號(hào)彼此相加，能夠在抑制由分辨率降低導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降的同時(shí)獲得高的輸出比率。日本專利公開N0.2010-68123公開了被配置為針對(duì)以矩陣方式布置的像素沿行方向和列方向使信號(hào)相加的圖像拾取裝置。日本專利公開N0.2010-68123公開了沿水平方向(即，行方向)進(jìn)行的加權(quán)相加。但是，根據(jù)在日本專利公開N0.2010-68123中公開的配置，連接的開關(guān)的數(shù)量在對(duì)于像素的各列設(shè)置的兩個(gè)保持電容器之間改變，并且，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)保持電容器之間的電容值的差值。結(jié)果，保持在各保持電容器中的電荷量會(huì)相互不同，并且，產(chǎn)生的圖像的圖像質(zhì)量會(huì)劣化
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在抑制圖像質(zhì)量的劣化。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的光電轉(zhuǎn)換裝置包括:在多個(gè)列中布置的多個(gè)像素；分別被設(shè)置為與列對(duì)應(yīng)的多個(gè)信號(hào)處理單元；和信號(hào)線，所述信號(hào)處理單元包含:保持基于對(duì)應(yīng)的列上的像素的信號(hào)的第一電容和第二電容；設(shè)置在第一電容與所述信號(hào)線之間的開關(guān)；與第二電容電連接的電容調(diào)整單元；和被配置為連接對(duì)于信號(hào)處理單元中的一個(gè)設(shè)置的第一電容與對(duì)于信號(hào)處理單元中的另一個(gè)設(shè)置的第二電容的連接單元。參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下說明，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。


圖1示出根據(jù)實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的配置例子。圖2A和圖2B示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的信號(hào)處理單元的配置例子。圖3示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的所有像素讀取模式中的操作例子。圖4A、圖4B和圖4C示出水平方向的相加的概念。圖5示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的加權(quán)相加模式中的操作例子。圖6示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的信號(hào)處理單元的另一配置例子。圖7示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例的信號(hào)處理單元的另一配置例子。圖8示出根據(jù)第二示例性實(shí)施例的所有像素讀取模式中的操作例子。
圖9示出根據(jù)第二示例性實(shí)施例的加權(quán)相加模式中的操作例子圖10示出根據(jù)第三示例性實(shí)施例的信號(hào)處理單元的配置例子。圖11示出根據(jù)第三示例性實(shí)施例的所有像素讀取模式中的操作例子。圖12示出根據(jù)第三示例性實(shí)施例的加權(quán)相加模式中的操作例子。圖13示出根據(jù)實(shí)施例的圖像拾取系統(tǒng)的配置例子。
具體實(shí)施例方式一般地，可以與信號(hào)的相加同義地使用信號(hào)的平均。在以下的示例性實(shí)施例中，平均和相加被統(tǒng)稱為相加。第一示例性實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例，將作為例子描述除了與第一操作模式對(duì)應(yīng)的所有像素讀取模式以外還以與第二操作模式對(duì)應(yīng)的水平方向的加權(quán)相加模式操作的光電轉(zhuǎn)換裝置。水平方向指的是以矩陣方式布置像素的像素陣列中的行方向。首先，參照?qǐng)D1，將描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的配置例子。在像素陣列110中，以矩陣方式布置像素100。這里，示出3行X4列的像素陣列。與控制單元對(duì)應(yīng)的行選擇電路120被配置為向像素陣列供給信號(hào)Read、Reset和Select以控制像素100的操作。從像素100輸出的信號(hào)被傳送到第一垂直信號(hào)線130。輸出到第一垂直信號(hào)線130的信號(hào)在與讀取單元對(duì)應(yīng)的 信號(hào)處理單元150a和150b中被處理。在信號(hào)處理單元150a和150b中處理的信號(hào)通過水平信號(hào)170a和170b被傳送到對(duì)應(yīng)的輸出放大器180a和180b，以從輸出端子OUTl和0UT2被輸出。信號(hào)處理單元150a和150b具有與各像素的列對(duì)應(yīng)的電路。列選擇電路160a和160b被配置為輸出用于選擇在包含于信號(hào)處理單兀150a和150b中的電路之間的列的信號(hào)。負(fù)載晶體管單兀140a和140b、信號(hào)處理單兀150a和150b、以及列選擇電路160a和160b被設(shè)置為夾著像素陣列110。通過信號(hào)處理單元150a從輸出端子OUTl輸出來自從像素陣列左側(cè)起的奇數(shù)的列(以下，將稱為奇數(shù)列)中的像素的信號(hào)，并且，通過信號(hào)處理單元150b從輸出端子0UT2輸出來自從像素陣列左側(cè)起的偶數(shù)的列(以下，將稱為偶數(shù)列)中的像素的信號(hào)。當(dāng)考慮單色光電轉(zhuǎn)換裝置時(shí)，由于以拜耳(Bayer)圖案每隔一個(gè)像素地布置同一顏色的過濾器，因此，如果關(guān)注某行，那么，當(dāng)關(guān)注輸出端子OUTl和0UT2中的每一個(gè)時(shí),僅輸出基于同一顏色的像素的信號(hào)。行選擇電路120和列選擇電路160均被稱為控制單元。此外，例如，在如信號(hào)處理單元150a和150b那樣提到多個(gè)部件的情況下，使用類似于信號(hào)處理單元150的表示法。下面，將描述像素100的配置。包含于像素陣列110中的各像素100包含光電二極管101、傳送晶體管102、復(fù)位晶體管104、FD (浮置擴(kuò)散)單元106、放大晶體管103和選擇晶體管105。與光電轉(zhuǎn)換單兀對(duì)應(yīng)的光電二極管101被配置為根據(jù)入射的光量產(chǎn)生并蓄積電荷。與傳送單元對(duì)應(yīng)的傳送晶體管102被配置為切換光電二極管101和FD單元106之間的導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)。與像素輸出單元對(duì)應(yīng)的放大晶體管103的柵電極與FD單元106連接。與復(fù)位單元對(duì)應(yīng)的復(fù)位晶體管104被配置為切換電源VDD與放大晶體管103的柵極端子之間的導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)傳送晶體管102和復(fù)位晶體管104同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，光電二極管101通過電源VDD被復(fù)位。在與像素選擇單元對(duì)應(yīng)的選擇晶體管105處于導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)段期間，放大晶體管103與包含于負(fù)載晶體管單元140中的恒流源一起形成源極跟隨器電路。由此，關(guān)于與第一信號(hào)線對(duì)應(yīng)的第一垂直信號(hào)線130，在該第一垂直信號(hào)線上出現(xiàn)根據(jù)此時(shí)的放大晶體管103處的柵極電勢(shì)(換句話說，F(xiàn)D單元106處的電勢(shì))的輸出。用于控制傳送晶體管102的信號(hào)Read、用于控制復(fù)位晶體管104的信號(hào)Reset和用于控制選擇晶體管105的信號(hào)Select從行選擇電路120被共同提供給包含于同一行中的像素。圖2A和圖2B示出與讀取單元對(duì)應(yīng)的信號(hào)處理單元150a和150b的更具體的配置例子。這里，提取與像素的第m列到第(m+5)列對(duì)應(yīng)的部分。雖然信號(hào)處理單元150a和150b被布置為夾著像素陣列110，但是，除了所連接的像素列不同以外，信號(hào)處理單元150b的配置與信號(hào)處理單元150a的配置相同，因此將省略其描述。像素的各列包含采樣保持開關(guān)200、采樣電容器260 265、箝位電容器210、箝位開關(guān)240、信號(hào)寫入開關(guān)230、相加控制開關(guān)270 276、列選擇開關(guān)250和偽(dummy)開關(guān)251。第一垂直信號(hào)線130通過米樣保持開關(guān)200和箝位電容器210與第二垂直信號(hào)線220連接。采樣電容器260 265分別通過開關(guān)230與第二垂直信號(hào)線220連接。相加控制開關(guān)270 276還與采樣電容器260 265連接。此外，采樣電容器260、262和264分別通過列選擇開關(guān)250與水平信號(hào)線280連接。水平信號(hào)線電容290是 對(duì)于水平信號(hào)線280設(shè)置的電容器。水平信號(hào)線電容290包含與水平信號(hào)線280的布線相關(guān)聯(lián)的寄生電容和通過開關(guān)250的連接產(chǎn)生的MOS晶體管的結(jié)電容。另一方面，偽開關(guān)251與采樣電容器261、263和265連接。通過設(shè)置偽開關(guān)251，與采樣電容器260 265連接的開關(guān)的數(shù)量被設(shè)定為是統(tǒng)一的，并且，減少從采樣電容器260 265觀察到的電容成分的差異。此外，偽開關(guān)251的源極和漏極之間的部分被短路。與列選擇開關(guān)250不同，偽開關(guān)251不與水平信號(hào)線280連接，所以不增加水平信號(hào)線電容290，并且，下面將描述的電路增益的減小被抑制。這里，采樣電容器260、262和264被設(shè)為第一電容，并且，采樣電容器261、263和265被設(shè)為第二電容。此外，如開關(guān)272和274那樣，使不同列中的第一電容和第二電容相互連接的開關(guān)被稱為連接單元。下面，將描述具有圖1和圖2A、圖2B所示的配置的光電轉(zhuǎn)換裝置中的信號(hào)讀取操作。所有像素讀取模式首先，將參照?qǐng)D3描述不實(shí)施相加運(yùn)算的操作模式。在本文中，該模式被稱為所有像素讀取模式。但是，可以不讀出像素陣列中的所有像素，并且，該模式意味著不在像素之間實(shí)施相加運(yùn)算。在時(shí)間tl，信號(hào)Select (η)處于高電平。由此，由于包含于第η行中的像素中的選擇晶體管105被接通并執(zhí)行源極跟隨器操作，因此，在第一垂直信號(hào)線130上出現(xiàn)與放大晶體管103的柵電極處的電勢(shì)(S卩，F(xiàn)D單元106處的電勢(shì))對(duì)應(yīng)的電平。即，在時(shí)間tl，開始選擇第η行中的像素的狀態(tài)。此外，在時(shí)間tl，由于信號(hào)SP和CLP處于高電平，因此，建立箝位電容器210具有在第一垂直信號(hào)線上出現(xiàn)的電平與電壓CPDC之間的電勢(shì)差的狀態(tài)。當(dāng)信號(hào)Reset (η)從時(shí)間t2以脈沖方式處于高電平時(shí)，F(xiàn)D單元106處的電勢(shì)根據(jù)電源電壓VDD被復(fù)位。由此，在第一垂直信號(hào)線130和箝位電容器210的端子A上出現(xiàn)與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平。當(dāng)信號(hào)CLP在時(shí)間t3處于低電平時(shí)，由于箝位開關(guān)240被置于非導(dǎo)通狀態(tài)，因此，第二垂直信號(hào)線220是電氣浮置的。由此，箝位電容器210保持與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平和電壓CPDC之間的電勢(shì)差。當(dāng)信號(hào)Read (η)在時(shí)間t4處于高電平時(shí)，蓄積于光電二極管101中的電荷被傳送到FD單元106。FD單元106處的電勢(shì)根據(jù)傳送的電荷量改變，并且，在第一垂直信號(hào)線130上出現(xiàn)與FD單元106處的電勢(shì)對(duì)應(yīng)的電平。箝位電容器210繼續(xù)保持與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平和電壓CPDC之間的電勢(shì)差。因此，第二垂直信號(hào)線220處的電勢(shì)以如下的量波動(dòng):該量為通過在與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平和與從光電二極管101向FD單元106進(jìn)行的電荷的傳送對(duì)應(yīng)的電平之間的差值A(chǔ)Vin上施加由電容決定的增益而獲得的。當(dāng)箝位電容器210的電容值被設(shè)為Ccp并且各采樣電容器的電容值被設(shè)為Csp時(shí)，在第二垂直信號(hào)線220中產(chǎn)生的電壓變化AV被表示如下。AV = (Ccp/ (Ccp+2.Csp) X ΔVin...(I)與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平包含由復(fù)位晶體管104的開關(guān)導(dǎo)致的噪聲成分和構(gòu)成像素的晶體管特有的噪聲成分。此外，由于該噪聲成分也疊加于由電荷從光電二極管101向FD單元106的傳送而獲得的電平上，因此，能夠通過使用箝位電容器210實(shí)施上述的操作來減少噪聲。當(dāng)信號(hào)SP在時(shí)間t5處于低電平時(shí)，采樣保持開關(guān)200處于非導(dǎo)通狀態(tài)，并且，箝位電容器210和第一垂直信號(hào)線130被置于非導(dǎo)通狀態(tài)。由此,在米樣電容器260 265中保持A V。信號(hào)Select (η)在時(shí)間t6處于低電平，并且，包含于第η行上的像素100中的放大晶體管103和第一垂直信號(hào)線130被置于非導(dǎo)通狀態(tài)，使得源極跟隨器操作結(jié)束。具體而言，選擇第η行中的像素的狀態(tài)結(jié)束。在時(shí)間t8，ADDHlb、ADDH2b和ADDHla處于高電平。此時(shí)，如圖2A和圖2B所示，對(duì)于各列設(shè)置的米樣電容器(即，米樣電容器260和261、米樣電容器262和263、以及米樣電容器264和265)在分別被并聯(lián)連接的狀態(tài)下被讀出。當(dāng)從時(shí)間t9依次供給信號(hào)CSEL (m)、CSEL (m+1)、-,CSEL (m+5)時(shí)，保持于各列上的米樣電容器260 265中的信號(hào)被輸出到水平信號(hào)線280。當(dāng)保持于米樣電容器260 265中的信號(hào)被輸出到水平信號(hào)線280時(shí)，施加由電容的比率決定的增益。當(dāng)水平信號(hào)線電容290的電容值被設(shè)為Ccom并且輸出放大器180的增益被設(shè)為Gamp時(shí)，在輸出端子OUT處出現(xiàn)的輸出Vout被表不如下:Vout = AVX [Csp/ (Csp+Ccom)]XGan5r..(2)通過設(shè)置偽開關(guān)251,由于米樣電容器260 265的電容值可被視為相同，因此,如上所述，采樣電容器的所有電容值均被設(shè)為Csp。在時(shí)段“第(n+1)行”、時(shí)段“第(n+2)行”和隨后的時(shí)段中重復(fù)進(jìn)行類似的操作。加權(quán)相加模式以下，將描述用于實(shí)施相加的沿水平方向進(jìn)行加權(quán)的操作模式。在解釋加權(quán)相加運(yùn)算之前，將描述不進(jìn)行加權(quán)的相加運(yùn)算。圖4C示出一般在彩色光電轉(zhuǎn)換裝置中使用的拜耳圖案濾色器的陣列。R、G和B表示分別透過紅色、綠色和藍(lán)色的光的過濾器。圖4A示出這些之中的第η行上的陣列的提取。后綴表示從圖的左側(cè)計(jì)數(shù)的像素的位置，并且，括號(hào)中的數(shù)字表示相加時(shí)的 比率。一般地，在具有濾色器的光電轉(zhuǎn)換裝置中，在進(jìn)行行方向的相加的情況下，來自同一顏色的像素之中的相鄰像素的信號(hào)被彼此相加。因此，在圖4A中，例如，以Gl和G3、R2和R4、G5和G7、R6和R8…的組合進(jìn)行相加。如果以1:1的比率使兩個(gè)像素的信號(hào)彼此相加，那么Gl和G3彼此相加之后的信號(hào)的空間重心位置在由位于Gl與G3中間的G2表示的位置。類似地，R2和R4、G5和G7以及R6和R8相加之后的信號(hào)的空間重心位置分別出現(xiàn)于R3、G6和R7上。因此，通過位于光電轉(zhuǎn)換裝置外面的圖像信號(hào)處理電路等合成的圖像的第η行上的信號(hào)具有圖4Α的右側(cè)所示的布置。具體而言，相加之后的G像素和R像素的空間位置不具有相等的節(jié)距(pitch),而具有G像素和R像素相互接近的偏心(eccentric)布置。當(dāng)拾取具有聞的空間頻率的對(duì)象的圖像時(shí)，上述的顏色重心的偏心可能是假信號(hào)(alias)的原因。用于改善上述的偏心的方法包括加權(quán)相加。通過利用圖4B，將描述加權(quán)相加的概念。在加權(quán)相加中，相鄰地設(shè)置的三個(gè)R像素以1:2:1的比率彼此相加。即，在像素R2、R4和R6的情況下，像素以1:2:1的比率彼此相加。由此，相加之后的R像素的空間重心位置處于由R4表示的位置。類似地，像素R6、R8和RlO以1:2:1的比率彼此相加。另一方面，與現(xiàn)有技術(shù)類似地，G像素以1:1的比率彼此相加。因此，通過設(shè)置在輸出端子OUT隨后的級(jí)中的圖像信號(hào)處理電路獲得的第η行上的信號(hào)具有圖4B的右側(cè)所示的布置，并且，G像素和R像素相互以相等的節(jié)距被配置。由此，獲得這樣的優(yōu)點(diǎn):即，更可能避免產(chǎn)生在不進(jìn)行加權(quán)的相加運(yùn)算的情況下產(chǎn)生的假信號(hào)。圖5示出圖1和圖2Α、圖2Β所示的光電轉(zhuǎn)換裝置中的加權(quán)相加模式中的操作定時(shí)的例子。這里，將主要描述與圖3所示的所有像素讀取模式中的操作的不同點(diǎn)。在所有像素讀取模式中對(duì)于各列設(shè)置的米樣電容器之中，米樣電容器260和261、米樣電容器262和263以及米樣電容器264和265被視為用于保持來自一個(gè)像素的信號(hào)的一對(duì)電容器。與此相對(duì)照地，不同在于，采樣電容器被分成要在加權(quán)相加模式中使用的兩個(gè)。將基于圖2Α和圖2Β描述信號(hào)處理單兀150a和150b的各操作。在圖5所不的時(shí)序圖中，用于信號(hào)ADDH2和ADDH3的定時(shí)與所有像素讀取模式不同。首先，在信號(hào)處理單元150a中，輸出相鄰兩列的相加平均信號(hào)。ADDHla和ADDH3a在時(shí)間t8處于高電平，并且，相加開關(guān)271、272、273、275和276被置于導(dǎo)通狀態(tài)。由于采樣電容器260、261、262和263被并聯(lián)連接，因此，信號(hào)被彼此相加。然后，ADDH3在時(shí)間t9處于低電平，保持于采樣電容器260、261、262和263中的信號(hào)的平均值被保持。具體而言，第(m)列和第(m+2)列以1:1的比率被彼此相加。然后，當(dāng)CSEL (m)在時(shí)間tlO處于高電平時(shí)，它以由式(2)表示的電路增益被傳送到水平信號(hào)線280。下面，將描述信號(hào)處理單元150b的操作。ADDHlb和ADDH3b在時(shí)間t8處于高電平，并且，相加開關(guān)270、272、273、274和276被置于導(dǎo)通狀態(tài)。由于采樣電容器261、262、263和264被并聯(lián)連接，因此，信號(hào)被彼此相加。然后，ADDH3b在時(shí)間t9處于低電平，保持于采樣電容器261、262、263和264中的信號(hào)的平均值被保持。具體而言，第(m+Ι)列、第(m+3)列和第(m+5)列上的信號(hào)以1:2:1的比率彼此相加。在本例子中，通過設(shè)置偽開關(guān)251，由于采樣電容器261、262、263和264的電容值被調(diào)整為基本上相同，因此，能夠以上述的1:2:1的比率精確地實(shí)現(xiàn)平均。例如，在不設(shè)置偽開關(guān)251的情況下，以與該開關(guān)對(duì)應(yīng)的量在寄生電容中出現(xiàn)波動(dòng)。在列選擇開關(guān)250的結(jié)電容被設(shè)為ACp的情況下，在上述的相加中被相加的采樣電容器的比率為(Csp+Λ Cp):(2XCsp+Λ Cp):Csp。加權(quán)的平衡從1:2:1瓦解，這會(huì)導(dǎo)致獲得的圖像的圖像質(zhì)量降低。特別地，在由于元件的小型化等而使得采樣電容器260 265的值不被設(shè)為高的情況下，來自包含該開關(guān)的結(jié)電容的寄生電容的影響是不可忽視的。然后，當(dāng)CSEL (m+3)在時(shí)間tlO處于高電平時(shí)，以式(2)所示的電路增益，它被傳送到水平信號(hào)線280。隨后，通過類似的操作依次讀出信號(hào)。通過上述的操作，G像素和R像素的相加之后的重心相互以相等的節(jié)距被布置，并且，更可能避免由顏色重心的位移導(dǎo)致的假信號(hào)的產(chǎn)生。上述的列選擇開關(guān)250和偽開關(guān)251均可由MOS晶體管構(gòu)成。此時(shí)，通過將兩種開關(guān)的尺寸設(shè)為相同，更容易地相互匹配與第一和第二電容相關(guān)聯(lián)的電容值。注意，作為根據(jù)本示例性實(shí)施例被配置為抑制各列上的采樣電容器260 265的電容值的差值的單元，設(shè)置偽開關(guān)，但是，可以不使用偽開關(guān)。例如，通過以(采樣電容器262的電容值X (采樣電容器263的電容值)的方式設(shè)定采樣電容器262和263的電容值，也能夠抑制與讀取開關(guān)250的結(jié)電容相當(dāng)?shù)牟钪?。即，通過設(shè)置被配置為減少兩個(gè)采樣電容器的電容值的差值的電容調(diào)整單元，能夠精確地進(jìn)行加權(quán)相加，并且，可以從獲得的圖像抑制假信號(hào)。電容調(diào)整單元可由電容器元件構(gòu)成，并且，這同樣適用于以下的示例性實(shí)施例。此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例，偽開關(guān)的源極端子和漏極端子之間的主電極被短路，使得水平信號(hào)線電容290的數(shù)量不增加。例如，與 圖6所示的一個(gè)列的等價(jià)電路同樣，采用通過連接源極與固定電勢(shì)而不增加水平信號(hào)線電容290的數(shù)量的配置會(huì)是足夠的。第二示例性實(shí)施例根據(jù)第一示例性實(shí)施例，描述了通過使用包含于信號(hào)處理單元中的箝位電容器來抑制源自像素的噪聲成分的配置。根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例，將描述不僅抑制源自像素的噪聲成分而且可以放大信號(hào)的配置。同樣，根據(jù)本示例性實(shí)施例，將以除了與第一操作模式對(duì)應(yīng)的所有像素讀取模式以外還可在與第二模式對(duì)應(yīng)的加權(quán)相加模式中操作的光電轉(zhuǎn)換裝置為例，進(jìn)行描述。圖7示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的信號(hào)處理單元中的用于一個(gè)列的電路的提取。列放大單元Amp包含箝位電容器710、計(jì)算放大單元760、短路開關(guān)740和反饋電容器750。箝位電容器710的端子A與第一垂直信號(hào)線130連接，并且，箝位電容器710的另一端子B與計(jì)算放大單元760的反相輸入端子連接，并且還與反饋電容器750的一個(gè)端子和短路開關(guān)740的一個(gè)電極連接。反饋電容器750的另一端子與短路開關(guān)740的另一電極和計(jì)算放大單元760的輸出端子連接。計(jì)算放大單元760的非反相輸入端子被供給基準(zhǔn)電壓VC0R。此夕卜，通過信號(hào)PCOR控制短路開關(guān)。例如從圖中未示出的定時(shí)控制電路單元供給信號(hào)PC0R。通過設(shè)置列放大單元Amp的多個(gè)反饋電容器及其開關(guān)連接，能夠設(shè)定列放大單元Amp的可變放大因子。此外，如下所述，箝位電容器710還用作噪聲減少單元。采樣電容器260s和261s以及采樣電容器260η和261η分別通過開關(guān)700和701與計(jì)算放大單元760的輸出端子(即，列放大單元Amp的輸出端子)連接。相加控制開關(guān)270s,271s和272s和相加控制開關(guān)270n、271n和272η也分別與采樣電容器連接，并且，分別通過列選擇開關(guān)250與水平信號(hào)線280s和280η連接。水平信號(hào)線280s和280η具有電容值Ccom。水平信號(hào)線電容示意性地表示第一水平信號(hào)線具有的電容。水平信號(hào)線280s與輸出單元中的差分放大器790的非反相輸入端子連接，并且，水平信號(hào)線280η與差分放大器790的反相輸入端子連接。米樣電容器260s和261s分別與根據(jù)第一不例性實(shí)施例描述的第一電容和第二電容對(duì)應(yīng)。類似地，采樣電容器260η和261η分別與根據(jù)第一示例性實(shí)施例描述的第一電容和第二電容對(duì)應(yīng)。這些采樣電容器通過開關(guān)270和272與其它列上的采樣電容器中的第二電容或第一電容連接。由于圖1中的信號(hào)處理單元150a和150b基本上具有相同的配置，因此，圖7示出信號(hào)處理單元150a和150b。圖7示出信號(hào)ADDH1、ADDH2和ADDH3。在以下描述的時(shí)序圖中，在信號(hào)處理單元150a的情況下，給出ADDHla、ADDH2a和ADDH3a，并且，在信號(hào)處理單元150b的情況下，給出ADDHlb、ADDH2b和ADDH3b。這同樣適用于本示例性實(shí)施例后面的示例性實(shí)施例。所有像素讀取模式下面，參照?qǐng)D8，將描述所有像素讀取模式中的操作。注意，與第一垂直信號(hào)線130連接的像素區(qū)域與圖1所示的類似。當(dāng)信號(hào)Select (η)在時(shí)間tl處于高電平時(shí)，包含于第η行中的像素中的選擇晶體管被置于導(dǎo)通狀態(tài)， 并且，放大晶體管執(zhí)行源極跟隨器操作，使得在第一垂直信號(hào)上出現(xiàn)與放大晶體管的柵電極處的電勢(shì)(即，F(xiàn)D單元106處的電勢(shì))對(duì)應(yīng)的電平。當(dāng)信號(hào)Reset (η)從時(shí)間t2以脈沖方式處于高電平時(shí)，F(xiàn)D單元106處的電勢(shì)根據(jù)電源電壓VDD被復(fù)位。由此，在第一垂直信號(hào)線和箝位電容器的端子A上出現(xiàn)與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平。當(dāng)信號(hào)PCOR從時(shí)間t3以脈沖方式處于高電平時(shí)，計(jì)算放大單元760的反相輸入端子與輸出端子通過短路開關(guān)740被短路。此時(shí)，通過計(jì)算放大單元760的虛擬接地，計(jì)算放大單元760的反相輸入端子具有VCOR的電勢(shì)。具體而言，反饋電容器750的兩端均被復(fù)位為VC0R，并且，箝位電容器710的端子B也具有VC0R。由于信號(hào)SHS和SHN也在時(shí)間t3處于高電平，因此，采樣電容器通過此時(shí)的計(jì)算放大器的輸出被復(fù)位。隨后，當(dāng)信號(hào)PCOR處于低電平時(shí)，由于箝位電容器的端子B是電氣浮置的，因此箝位電容器保持與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平和電壓VCOR之間的電壓差。當(dāng)信號(hào)SHN從時(shí)間t4以脈沖方式處于高電平時(shí)，此時(shí)的列放大單元Amp的輸出保持在米樣電容器260η和261η中。保持于米樣電容器260η和261η中的信號(hào)包含源自列放大單元Amp的偏置(offset)成分。當(dāng)信號(hào)Read(n)從時(shí)間t5以脈沖方式處于高電平時(shí)，在光電二極管101中蓄積的電荷被傳送到FD單元106。FD單元106處的電勢(shì)根據(jù)傳送的電荷量改變，并且，在第一垂直信號(hào)線130上出現(xiàn)與其對(duì)應(yīng)的電平。由于箝位電容器繼續(xù)保持與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平和電壓PCOR之間的電勢(shì)差，因此，箝位電容器的端子B處的電勢(shì)以與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平和與從光電二極管101向FD單元106的電荷傳送對(duì)應(yīng)的電平之間的差值A(chǔ)Vin改變。與第一示例性實(shí)施例的不同在于，可以在AVin上施加由箝位電容器與反饋電容的電容值的比率決定的增益。具體而言，當(dāng)箝位電容器的電容值被設(shè)為CO并且反饋電容的電容值被設(shè)為Cf時(shí),列信號(hào)單兀Amp的輸出AmpOUT被表不如下。AmpOUT = (C0/Cf) X AVin...(3)與FD單元的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平包含由復(fù)位晶體管104的開關(guān)導(dǎo)致的噪聲成分和構(gòu)成像素的晶體管特有的噪聲成分。因此，能夠通過用箝位電容器實(shí)施上述的操作來抑制源自像素的噪聲成分。此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例，可通過CO/Cf的增益來放大電壓變化Δ Vin0信號(hào)SHS從時(shí)間t6處于高電平，然后，當(dāng)信號(hào)SHS處于低電平時(shí)，在采樣電容器中保持由式(3)表不的電壓。保持于米樣電容器中的信號(hào)包含列信號(hào)單兀Amp的輸出偏置(offset)。信號(hào)Select (η)在時(shí)間t7處于低電平，并且，包含于第η行上的像素100中的放大晶體管103和第一垂直信號(hào)線130被置于非導(dǎo)通狀態(tài)，使得源極跟隨器操作結(jié)束。換句話說，選擇第η行中的像素的狀態(tài)結(jié)束。相加控制開關(guān)在時(shí)間t7處于高電平，并且，各列上的采樣電容器被連接。從時(shí)間t8，當(dāng)依次供給信號(hào)CSEL (m)和CSEL (m+Ι)時(shí)，保持于采樣電容器中的信號(hào)被輸出到水平信號(hào)線。為了向水平信號(hào)線輸出保持于采樣電容器中的信號(hào)，施加由電容的比率決定的增益。當(dāng)水平信號(hào)線的電容值被設(shè)為CCom時(shí)，在水平信號(hào)線上出現(xiàn)的電壓Vsl被表示如下。Vsl = [Csp/ (Csp+CCom) ] X (CO/Cf) X ΔVin...(4)類似地，保持于采樣電容器中的信號(hào)被輸出到水平信號(hào)線，并且，也施加由電容的比率決定的增益。當(dāng)水平信號(hào)線的電容值被設(shè)為CCom時(shí)，在水平信號(hào)線上出現(xiàn)的電壓Vnl被表示如下。Vnl = [Csp/ (Csp+CCom) ] X (CO/Cf) XVCOR…(5)從輸出端子OUT輸出被輸入到差分放大器的Vsl與Vnl之間的差值。由于Vsl和Vnl均包含列放大單元Amp的輸出偏置，因此，從輸出端子OUT輸出其中抑制了列放大單元Amp的輸出偏置的信號(hào)。加權(quán)相加模式 下面，將描述加權(quán)相加模式。圖9示出加權(quán)相加模式中的驅(qū)動(dòng)模式。將信號(hào)寫入到采樣電容器的操作與所有像素讀取模式類似，并且，將省略其描述。這里，將主要描述與圖8所示的所有像素讀取模式的不同點(diǎn)。在所有像素讀取模式中，各列上的兩個(gè)采樣電容器被視為一個(gè)電容器。與此相對(duì)照地，在加權(quán)相加模式中，不同在于，采樣電容器分別被分割以被利用。與第一示例性實(shí)施例中類似，與所有像素讀取模式的不同在于對(duì)于相加平均時(shí)段的信號(hào)控制。在通過米樣電容器260s和261s構(gòu)建的信號(hào)路徑和通過米樣電容器260η和261η構(gòu)建的信號(hào)路徑中的每一個(gè)中，與在根據(jù)第一示例性實(shí)施例的圖5中示出的操作類似地進(jìn)行相加平均操作和信號(hào)輸出。通過上述的根據(jù)本發(fā)明的本示例性實(shí)施例的配置，可以在讀取電路中施加增益的同時(shí)進(jìn)行輸出，并且，能夠在進(jìn)一步提高S/N比的同時(shí)精確地實(shí)施加權(quán)相加。同樣，根據(jù)本不例性實(shí)施例，通過設(shè)置偽開關(guān)251,米樣電容器260s、261s、260n和261η的電容值被調(diào)整為基本上相同。注意，同樣，根據(jù)本示例性實(shí)施例，通過以(采樣電容器262的電容值K (采樣電容器263的電容值)的方式設(shè)定采樣電容器262和263的電容值，也能夠抑制與讀取開關(guān)250的結(jié)電容相當(dāng)?shù)牟钪?。即，通過設(shè)置被配置為減少兩個(gè)采樣電容器的電容值的差值的電容調(diào)整單元，能夠精確地進(jìn)行加權(quán)相加，并且，可以從獲得的圖像抑制假信號(hào)。此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例，偽開關(guān)的源極和漏極之間的部分被短路，使得水平信號(hào)線電容290的數(shù)量不增加。例如，與圖6所示的一個(gè)列的等價(jià)電路同樣，采用通過連接源極與固定電勢(shì)以不增加水平信號(hào)線電容290的數(shù)量的配置會(huì)是足夠的。第三示例性實(shí)施例下面，將描述本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例。與第二示例性實(shí)施例的明顯的不同在于信號(hào)處理單元的配置。根據(jù)本示例性實(shí)施例的信號(hào)處理單元具有第三電容以及第一和第二電容。另外，其特征在于，至少部分地在時(shí)間上并行地實(shí)施在第三電容中保持從第一垂直信號(hào)線供給的信號(hào)的第一處理和將保持于第一電容中的信號(hào)輸出到信號(hào)線的第二處理。根據(jù)本示例性實(shí)施例，可以實(shí)施垂直相加運(yùn)算和水平相加平均運(yùn)算。圖10示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的信號(hào)處理單元的一個(gè)列的配置。與第二示例性實(shí)施例不同的點(diǎn)在于相互并聯(lián)地設(shè)置與第一保持單元對(duì)應(yīng)的第三電容1010s、1011s和1012s以及第三電容1010n、1011n和1012η。用作緩沖器單元的差分放大器1040被設(shè)置在
第三保持電容器與第一和第二電容之間。在這兩對(duì)的第三電容1010s、IOlls和1012s以及第三電容1010n、IOlln和1012η中，一側(cè)端子被相互短路并且與差分放大器1040的反相輸入端子連接。第三電容的另一側(cè)端子分別通過開關(guān)1051s、 1052s和1053s以及開關(guān)1051η、1052η和1053η與共用節(jié)點(diǎn)1060s和1060η連接。此外，這些其它端子通過1070s和1070η與差分放大器1040的輸出端子連接。米樣電容器260s和261s分別與根據(jù)第一不例性實(shí)施例描述的第一電容和第二電容對(duì)應(yīng)。類似地，采樣電容器260η和261η分別與根據(jù)第一示例性實(shí)施例描述的第一電容和第二電容對(duì)應(yīng)。這些采樣電容器通過開關(guān)270和272與其它列上的采樣電容器之中的第二電容或第一電容連接。如上述的式(2)所表示的，由于傳送到信號(hào)線的信號(hào)上的增益不被減小，因此，難以將第一和第二電容設(shè)為低，但這不適用于第三電容。因此，第三電容的電容值可被設(shè)為比第一電容的電容值低。所有像素讀取模式圖11示出用于描述所有像素讀取模式時(shí)的操作的時(shí)序圖。與第一垂直信號(hào)線130連接的像素區(qū)域與圖1所示的類似。當(dāng)信號(hào)Select (η)在時(shí)間tl處于高電平時(shí)，包含于第η行中的像素中的選擇晶體管被置于導(dǎo)通狀態(tài)，并且，實(shí)施源極跟隨器操作。因此，在第一垂直信號(hào)線上出現(xiàn)與放大器晶體管的柵電極處的電勢(shì)(即，F(xiàn)D單元106處的電勢(shì))對(duì)應(yīng)的電平。當(dāng)信號(hào)Reset (η)從時(shí)間t2以脈沖方式處于高電平時(shí)，F(xiàn)D單元106處的電勢(shì)根據(jù)電源電壓VDD被復(fù)位。由此，在第一垂直信號(hào)線和箝位電容器的端子A上出現(xiàn)與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平。當(dāng)信號(hào)PCOR從時(shí)間t3以脈沖方式處于高電平時(shí)，計(jì)算放大單元760的反相輸入端子和輸出端子通過短路開關(guān)740被短路。此時(shí)，計(jì)算放大單元760的反相輸入端子通過計(jì)算放大單元760的虛擬接地具有VCOR的電勢(shì)。具體而言，反饋電容器750的兩端被復(fù)位為VC0R，并且，箝位電容器710的端子B也具有VC0R。由于信號(hào)SHS1、SHS2和SHS3以及信號(hào)SHN1、SHN2和SHN3在時(shí)間t3也處于高電平，因此，采樣電容器通過此時(shí)的計(jì)算放大器的輸出被復(fù)位。隨后，當(dāng)信號(hào)PCOR處于低電平時(shí)，由于箝位電容器的端子B是電氣浮置的，因此，箝位電容器保持與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平與電壓VCOR之間的電壓差。
從時(shí)間t4,信號(hào)SHNl以脈沖方式處于高電平,此時(shí)的列放大單兀Amp的輸出保持于第一保持電容器IOlOnUOlIn和1012η中。保持于第一保持電容器IOlOnUOlIn和1012η中的信號(hào)包含列放大單元Amp的輸出偏置。當(dāng)信號(hào)Read (η)在時(shí)間t5以脈沖方式處于高電平時(shí)，蓄積于光電二極管101中的電荷被傳送到FD單元106。FD單元106處的電勢(shì)根據(jù)傳送的電荷量改變，并且，在第一垂直信號(hào)線130上出現(xiàn)與FD單兀106處的電勢(shì)對(duì)應(yīng)的電平。由于箝位電容器繼續(xù)保持與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平和電壓PCOR之間的電勢(shì)差，因此，箝位電容器的端子B處的電勢(shì)以與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平和與電荷從光電二極管101向FD單元106的傳送對(duì)應(yīng)的電平之間的差值A(chǔ)Vin改變?？赏ㄟ^根據(jù)第二示例性實(shí)施例描述的式(3)表不這一點(diǎn)。信號(hào)SHSl從時(shí)間t6處于高電平，然后，當(dāng)信號(hào)SHSl處于低電平時(shí)，由式(3)表不的電壓保持于第一保持電容器IOlOs中。保持于第一保持電容器IOlOs中的信號(hào)包含列信號(hào)單兀Amp的輸出偏置。信號(hào)Select (η)在時(shí) 間t7處于低電平，并且，包含于第η行上的像素100中的放大晶體管103和第一垂直信號(hào)線130被置于非導(dǎo)通狀態(tài)，使得源極跟隨器操作結(jié)束。另一方面,信號(hào)FB在時(shí)間tl處于高電平，并且,開關(guān)1060s和1060η被置于導(dǎo)電狀態(tài)。由此，與差分放大器1040的反相輸入端子連接的第一保持電容器的電極處的電勢(shì)VClAmp處于上面疊加了差分放大器1040的輸出偏置的電平。在時(shí)間t8，信號(hào)FB處于低電平，并且，信號(hào)FBO處于高電平。然后，建立差分放大器1040的輸出端子與第二保持電容器電連接的狀態(tài)，這里，信號(hào)VADDl在時(shí)間t9處于高電平，并且信號(hào)SW2在時(shí)間tlO處于高電平。通過該操作，在差分放大器1040的輸出端子上出現(xiàn)其中去除了差分放大器1040的輸出偏置的信號(hào)。從時(shí)間tl2和隨后的時(shí)間，與第二示例性實(shí)施例類似，信號(hào)從第二保持電容器被讀出到水平信號(hào)線。另一方面，從時(shí)間tl5開始“第(n+1)行”的讀取。通過從時(shí)間tl到時(shí)間t7示出的“第η行”上的操作，與在第一保持電容器中保持“第(n+1)行”上的信號(hào)的操作并行地進(jìn)行將“第η行”上的信號(hào)從第二保持電容器讀取到水平信號(hào)線的操作的一部分。根據(jù)本示例性實(shí)施例，由于至少部分地以重疊的方式實(shí)施在第一保持電容器中保持來自像素的信號(hào)的第一處理和將保持于第二保持電容器中的信號(hào)輸出到水平輸出線的第二處理，因此，不輸出信號(hào)的時(shí)段從時(shí)間t8跨到時(shí)間tl3，使得可以提高像素信號(hào)的讀取速度。加權(quán)相加模式下面，參照?qǐng)D12的時(shí)序圖，將描述垂直三行相加模式和加權(quán)相加模式。當(dāng)信號(hào)Select在時(shí)間tl處于高電平時(shí)，包含于第η行中的像素中的選擇晶體管被置于導(dǎo)通狀態(tài)，并且，放大晶體管器執(zhí)行源極跟隨器操作，使得在第一垂直信號(hào)線上出現(xiàn)與放大晶體管的柵電極處的電勢(shì)(即，F(xiàn)D單元106處的電勢(shì))對(duì)應(yīng)的電平。當(dāng)信號(hào)Reset從時(shí)間t2以脈沖方式處于高電平時(shí)，F(xiàn)D單元106處的電勢(shì)根據(jù)電源電壓VDD被復(fù)位。由此，在第一垂直信號(hào)線和箝位電容器的端子A上出現(xiàn)與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平。當(dāng)信號(hào)PCOR從時(shí)間t3以脈沖方式處于高電平時(shí)，計(jì)算放大單元760的反相輸入端子和輸出端子通過短路開關(guān)740被短路。此時(shí)，通過計(jì)算放大單元760的虛擬接地，計(jì)算放大單元760的反相輸入端子具有VCOR的電勢(shì)。具體而言，反饋電容器750的兩端均被復(fù)位為VC0R，并且，箝位電容器710的端子B也具有VC0R。由于信號(hào)SHS1、SHS2和SHS3以及信號(hào)SHN1、SHN2和SHN3也在時(shí)間t3處于高電平，因此，采樣電容器通過此時(shí)的計(jì)算放大器的輸出被復(fù)位。隨后，當(dāng)信號(hào)PCOR處于低電平時(shí)，由于箝位電容器的端子B是電氣浮置的，因此箝位電容器保持與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平和電壓VCOR之間的電壓差。從時(shí)間t4，如果信號(hào)SHNl以脈沖方式處于高電平，那么，如在所有像素讀取模式中描述的那樣，此時(shí)的列放大單兀Amp的輸出保持在第一保持電容器IOlOn中。從時(shí)間t5,信號(hào)Read (η)以脈沖方式處于高電平,蓄積于光電二極管101中的電荷被傳送到FD單兀106。FD單元106處的電勢(shì)根據(jù)傳送的電荷量改變，并且，在第一垂直信號(hào)線130上出現(xiàn)與FD單元106處的電勢(shì)對(duì)應(yīng)的電平。由于箝位電容器保持與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平和電壓PCOR之間的電勢(shì)差，因此，箝位電容器的端子B處的電勢(shì)以與FD單元106的復(fù)位對(duì)應(yīng)的電平和與從光電二極管101向FD單元106的電荷傳送對(duì)應(yīng)的電平之間的差值A(chǔ)Vin改變。如根據(jù)第二不例性實(shí)施例描述的那樣，列放大單兀的輸出由式(3)表不。信號(hào)SHSl從時(shí)間t6處于高電平， 然后，當(dāng)SHSl處于低電平時(shí)，由式(3)表示的電壓保持于米樣電容器IOlOs中。Select在時(shí)間t7以脈沖方式處于高電平，并且，重復(fù)進(jìn)行上述的操作，使得采樣電容器IOlln和IOlls分別保持第(n+1)行上的像素的復(fù)位信號(hào)和光學(xué)信號(hào)。從時(shí)間t8，類似地，第一保持電容器1012η和1012s分別保持第(n+2)行上的像素的復(fù)位信號(hào)和光學(xué)信號(hào)。在時(shí)間t9，信號(hào)FB處于低電平，并且，信號(hào)FBO處于高電平。然后，當(dāng)信號(hào)VADD1、VADD2和VADD3在時(shí)間tlO處于高電平時(shí)，第一保持電容器的電極被電氣保持，并且，保持于第一保持電容器1010s、1011s和1012s以及第一保持電容器1010n、1011n和1012η中的三個(gè)行的信號(hào)分別被平均化。此外，在時(shí)間tll，由于SW2處于高電平，因此，第二保持電容器和采樣電容器260s和261s保持第一保持電容器1010s、IOlls和1012s的平均化的信號(hào)，并且，采樣電容器260η和261η保持第一保持電容器1010η、IOlln和1012η的平均化的信號(hào)。此外，在與根據(jù)第一示例性實(shí)施例描述的操作類似的操作中，分別執(zhí)行時(shí)間112處的水平方向的像素信號(hào)的相加平均和從時(shí)間tl3向水平輸出線的信號(hào)讀取。另一方面，與所有像素讀取模式類似，在時(shí)間tl4，至少部分地在時(shí)間上并行地實(shí)施在第一保持電容器中保持來自像素的信號(hào)的第一處理和將保持于第二保持電容器中的信號(hào)輸出到水平輸出線的第二處理。同樣，根據(jù)本不例性實(shí)施例，通過設(shè)置偽開關(guān)251,米樣電容器260s、261s、260n和261η的電容值被調(diào)整為基本上相同。注意，根據(jù)本示例性實(shí)施例，同樣，通過以(采樣電容器262的電容值K (采樣電容器263的電容值)的方式設(shè)定采樣電容器262和263的電容值，也能夠抑制與讀取開關(guān)250的結(jié)電容相當(dāng)?shù)牟钪怠＜?，通過設(shè)置被配置為減少兩個(gè)采樣電容器的電容值的差值的電容調(diào)整單元，能夠精確地進(jìn)行加權(quán)相加，并且，可以從獲得的圖像抑制假信號(hào)。此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例，偽開關(guān)的源極和漏極之間的部分被短路，使得水平信號(hào)線電容290的數(shù)量不增加。例如，與圖6所示的一個(gè)列的等價(jià)電路同樣，采用通過連接源極與固定電勢(shì)以不增加水平信號(hào)線電容290的數(shù)量的配置會(huì)是足夠的。根據(jù)本示例性實(shí)施例，在第一保持電容器中進(jìn)行垂直方向的平均化，并且，能夠抑制鋸齒化(jaggy)。至少部分地以并行的方式實(shí)施在第一保持電容器中保持來自像素的信號(hào)的第一處理和將保持于第二保持電容器中的信號(hào)輸出到水平輸出線的第三處理。由此，由于可以在彼此相加來自同一列上的多個(gè)像素的信號(hào)的同時(shí)讀出信號(hào)，因此，能夠在抑制鋸齒化的同時(shí)提高幀速率。第四示例性實(shí)施例下面，將通過使用圖13來描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的圖像拾取系統(tǒng)的概要。圖像拾取系統(tǒng)800包括例如光學(xué)單元810、圖像拾取裝置1000、圖像信號(hào)處理電路單元830、記錄和通信單元840、定時(shí)控制電路單元850、系統(tǒng)控制電路單元860、以及再現(xiàn)和顯示單元870。對(duì)于圖像拾取裝置1000，使用根據(jù)上述的各示例性實(shí)施例描述的光電轉(zhuǎn)換裝置。這里，將例示在定時(shí)控制電路單元850而不是圖像拾取裝置中包括定時(shí)發(fā)生器的情況。 與諸如透鏡的光學(xué)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的光學(xué)單元810將來自對(duì)象的光的圖像形成于其中以二維方式布置多個(gè)像素的圖像拾取裝置1000的像素陣列上，以形成對(duì)象的圖像。圖像拾取裝置1000在基于來自定時(shí)控制電路單元850的信號(hào)的定時(shí)輸出根據(jù)在像素單元上成像的光的信號(hào)。從圖像拾取裝置1000輸出的信號(hào)被輸入到用作圖像信號(hào)處理單元的圖像信號(hào)處理電路單元830，并且，圖像信號(hào)處理電路單元830在遵循由程序等確定的方法的同時(shí)對(duì)于輸入的電信號(hào)執(zhí)行諸如AD轉(zhuǎn)換的處理。通過圖像信號(hào)處理電路單元中的處理獲得的信號(hào)作為圖像數(shù)據(jù)被發(fā)送到記錄和通信單元840。記錄和通信單元840向再現(xiàn)和顯示單元870發(fā)送用于形成圖像的信號(hào)，并且，在再現(xiàn)和顯示單元870上再現(xiàn)和顯示動(dòng)畫或靜止圖像。記錄和通信單元從圖像信號(hào)處理電路單元830接收信號(hào)，并且，還與系統(tǒng)控制電路單元860通信，并且還執(zhí)行在圖中未示出的記錄介質(zhì)中記錄用于形成圖像的信號(hào)的操作。系統(tǒng)控制電路單元860被配置為以總體的方式控制圖像拾取系統(tǒng)的操作，并且，控制光學(xué)單元810、定時(shí)控制電路單元850、記錄和通信單元840、以及再現(xiàn)和顯示單元870的驅(qū)動(dòng)。此外，系統(tǒng)控制電路單元860具有例如與圖中未示出并且在其中記錄用于控制圖像拾取系統(tǒng)的操作的程序等的記錄介質(zhì)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)裝置。此外，系統(tǒng)控制電路單元860在圖像拾取系統(tǒng)內(nèi)供給例如用于根據(jù)用戶操作切換驅(qū)動(dòng)模式的信號(hào)。作為具體例子，所述控制包含改變要讀取的行或要復(fù)位的行、改變與電子變焦相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)角、偏移與電子圖像穩(wěn)定化相關(guān)聯(lián)的場(chǎng)角等。定時(shí)控制電路單元850被配置為基于與控制單元對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)控制電路單元860的控制來控制圖像拾取裝置1000和圖像信號(hào)處理電路單元830的驅(qū)動(dòng)定時(shí)。圖像信號(hào)處理電路單元830保持根據(jù)各上述的示例性實(shí)施例描述的校正系數(shù)，并且，對(duì)于從圖像拾取裝置1000輸出的信號(hào)執(zhí)行校正處理。雖然已參照示例性實(shí)施例說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有這樣的變更方式以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括: 以矩陣形式布置的多個(gè)像素； 多個(gè)信號(hào)處理單元，每一個(gè)信號(hào)處理單元與所述矩陣的列對(duì)應(yīng)；以及 信號(hào)線， 所述多個(gè)信號(hào)處理單元中的每一個(gè)包含: 保持基于對(duì)應(yīng)的列的像素的信號(hào)的第一電容和第二電容； 電連接第一電容與所述信號(hào)線的開關(guān)； 與第二電容電連接的電容調(diào)整單元；以及 連接單元，被配置為相互并聯(lián)地電連接信號(hào)處理單元中的一個(gè)信號(hào)處理單元的第一電容與信號(hào)處理單元中的另一個(gè)信號(hào)處理單元的第二電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，所述電容調(diào)整單元包含其中主電極中的一個(gè)主電極與第二電容電連接并且主電極中的另一個(gè)主電極與電源或主電極中的所述一個(gè)主電極電連接的MOS晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，所述開關(guān)是MOS晶體管，并且，該MOS晶體管具有與包含于所述電容調(diào)整單元中的MOS晶體管的尺寸相同的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光電轉(zhuǎn)換裝置，` 其中，所述電容調(diào)整單元是電容器元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，所述電容調(diào)整單元的電容值等于與所述開關(guān)相關(guān)聯(lián)的電容值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，第一電容和第二電容具有相等的電容值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，信號(hào)處理單元還包含被配置為放大基于像素的信號(hào)的放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，所述放大器具有可變放大因子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，信號(hào)處理單元還包含被配置為從基于像素的信號(hào)減少噪聲的噪聲減少單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，信號(hào)處理單元還包含: 保持基于像素的信號(hào)的第三電容；和 被配置為向第一電容或第二電容傳輸由第三電容保持的信號(hào)的緩沖器單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，第三電容的電容值比第一電容的電容值低。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，多個(gè)列中的每一個(gè)包含多個(gè)像素，并且， 至少部分地并行實(shí)施將基于像素中的一個(gè)像素的信號(hào)從第一電容傳輸?shù)叫盘?hào)線的操作和在第三電容中保持基于像素中的另一個(gè)像素的信號(hào)的操作。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述光電轉(zhuǎn)換裝置以第一操作模式和以第二操作模式操作，在所述第一操作模式中，通過所述連接單元使基于不同列上的像素的信號(hào)彼此相加，在所述第二操作模式中，不通過所述連接單元使基于不同列上的像素的信號(hào)彼此相加。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的光電轉(zhuǎn)換裝置， 其中，信號(hào)處理單元還在第一操作模式中使基于對(duì)應(yīng)列上的多個(gè)像素的像素信號(hào)彼此相加。
15.—種圖像拾取系統(tǒng),包括: 根據(jù)權(quán)利要求1的光電轉(zhuǎn)換裝置； 被配置為在多個(gè)像素上形成圖像的光學(xué)系統(tǒng)；和 被配置為通過處理從所述光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的信號(hào)而產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的圖像信號(hào)處理單元。
16.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括: 以矩陣形式布置的多個(gè)像素； 多個(gè)信號(hào)處理單元，每個(gè)信號(hào)處理單元與所述矩陣的列對(duì)應(yīng)；以及 信號(hào)線， 所述多個(gè)信號(hào)處理單元中的每一個(gè)包含: 保持基于對(duì)應(yīng)的列的像素的信號(hào)的第一電容和第二電容； 電連接第一電容與所述信號(hào)線的開關(guān)； 與第二電容電連接的MOS晶體管；以及 連接單元，被配置為相互并聯(lián)地電連接信號(hào)處理單元中的一個(gè)信號(hào)處理單元的第一電容與信號(hào)處理單元中的另一個(gè)信號(hào)處理單元的第二電容， 其中，所述MOS晶體管的源極端子和漏極端子被短路。
17.—種圖像拾取系統(tǒng),包括: 根據(jù)權(quán)利要求16的光電轉(zhuǎn)換裝置； 被配置為在多個(gè)像素上形成圖像的光學(xué)系統(tǒng)；和 被配置為通過處理從所述光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的信號(hào)而產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的圖像信號(hào)處理單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置和圖像拾取系統(tǒng)。所述光電轉(zhuǎn)換裝置包括保持信號(hào)的第一電容和第二電容、設(shè)置在信號(hào)線與第一電容之間的開關(guān)、與第二電容電連接的電容調(diào)整單元、以及被配置為電連接對(duì)于信號(hào)處理單元中的一個(gè)設(shè)置的第一電容與對(duì)于信號(hào)處理單元中的另一個(gè)設(shè)置的第二電容的連接單元。
文檔編號(hào)H04N5/378GK103227906SQ201310043409
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月31日
發(fā)明者領(lǐng)木達(dá)也, 大下內(nèi)和樹 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社