CN101715040B - 固态成像装置的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种固态成像装置的驱动方法，该固态成像装置包括：各与预定数量的信号保持单元对应地布置、以通过选择单元向信号保持单元的输出节点供给基准电平的多个基准电平供给单元，其中，该方法包括以下步骤：在将基准电平从基准电平供给单元供给到输出节点的同时，通过一次对于选择单元中的每一个、或一次对于各组的选择单元在分开的定时中依次终止要供给到选择单元的接通脉冲，执行用于在信号保持单元中采样和保持信号的箝位操作；以及通过依次向选择单元供给接通脉冲，执行通过选择单元来选择信号保持单元的操作，以从选择的信号保持单元依次读出信号。

Description

固态成像装置的驱动方法

技术领域

本发明涉及固态成像装置。

背景技术

近年来，MOS型固态成像装置已被广泛用于数字照相机和扫描仪中。这部分地是由于这种类型的装置已能够提供高的S/N比。为了提供高的S/N比，对于像素矩阵阵列的各列的各读出电路设置放大器是有用的。由于装置通过各列处的放大器提供增益以抑制在后级处给出增益，因此不必要放大在后级处发生的噪声。因此，装置可实现较高的S/N比。

在日本专利申请公开No.2003-228457(以下，称为专利文献1)中，多个列适于共享通常对于各列设置的放大单元，使得电路元件的数量减少，由此减小芯片的面积。

如在专利文献1中描述的那样，当对于放大单元执行复位操作时，各采样电容器的放大单元侧的电极的电势经由采样开关被固定到基准电势。通过同时对于第一和第二采样开关执行开/关操作以将像素的复位信号写入各采样电容器中，执行用于以这种状态将来自像素的两个列的光学信号保持到第一和第二采样电容器中的箝位操作。以下，通过开操作接通开关被称为ON操作，并且通过关操作关断开关被称为OFF操作。开/关操作被称为ON/OFF操作。

在取消放大单元的复位并使像素进入复位状态之后，通过接通/关断第一采样开关而从放大单元读出第一列处的像素信号。在将放大单元再次复位之后，通过接通/关断第二采样开关而读出第二列处的像素信号。ON/OFF操作由输入各采样开关中的驱动脉冲控制。

在日本专利申请公开No.2007-194720(以下，称为专利文献2)中，公开了这样一种配置，即，一行中的像素区域被分成第一组和第二组的两组，使得同时执行向第一组的存储单元的垂直传送和用于从第二组的存储单元读出的水平传送，并且同时执行第二组的垂直传送和第一组的水平传送。

形成共用节点的差分(differential)放大器电路的反相(inversion)输入端子和输出端子在箝位操作期间被短路。例如，当差分放大器电路是由MOS晶体管制成的差分对时，输出端子和与基准电势连接的非反相输入端子通过MOS晶体管的栅极和漏极之间的寄生电容相互电容耦合。由于基准电势布线通常被所有的差分放大器电路共享，因此，随着列数增加，与基准电势布线电容耦合的共用节点的数量和在箝位操作期间执行ON/OFF操作的采样开关的数量均增加。因此，列数越多，则各共用节点的电压变化使基准电势改变得就越多。由于被改变的基准电势根据由基准电压源的驱动力以及基准电势布线的寄生电容和寄生电阻确定的时间常数而返回原始电势，因此被改变的基准电势与上述共用节点同样地改变。由于在箝位操作期间共用节点伴随基准电势的变化而改变，因此，共用节点的上述变化被放大。即，具有越多的列数的大的固态成像装置产生越大的固定模式噪声(fixedpattern noise)(以下，称为FPN)。

当在由专利文献2公开的配置中对于两个组分开地执行扫描时，可在同一组中出现上述问题。

这里，上述问题不限于出现在放大单元经由开关与采样电容器连接的配置中。图14A专门示出上述的电路部分。如图所示，由于连接在差分放大器电路的反相输入端子和输出端子之间的复位开关在箝位操作期间处于导通状态，因此两个端子均被短路。由于非反相输入端子和反相输入端子基本上(substantially)接地，因此差分放大器电路通过自身调整输出端子的电压，以保持两个端子处于相同的电势。但是，如图14B所示，能容易地理解，对于基准电压源简单地(simply)与用于向采样电容器的输出节点供给基准电平的复位开关连接的配置，也可出现所有的上述电势变化。

鉴于上述问题，提出本发明，并且，本发明的目的是，给固态成像装置提供具有减小的固定模式噪声的驱动方法，所述固态成像装置对于各组的信号保持单元，通过选择单元向预定数量的信号保持单元的输出节点供给基准电平。

发明内容

为了解决上述问题，本发明是一种固态成像装置的驱动方法，该固态成像装置包括：多个信号保持单元，从像素的输出节点向其各输入节点供给信号；选择单元，各与所述信号保持单元中的各个对应地布置，以传送保持在所述信号保持单元中的信号；和多个基准电平供给单元，各与预定数量的所述信号保持单元对应地布置，以通过所述选择单元向所述信号保持单元的输出节点供给基准电平，其中，该驱动方法包括以下步骤：在将基准电平从基准电平供给单元通过选择单元供给到输出节点的同时，一次对于所述信号保持单元中的每一个或一次对于各组的所述信号保持单元，在分开的(separate)定时中依次执行用于在信号保持单元中采样和保持来自像素的信号的箝位操作；以及在分开的定时中依次执行通过选择单元来选择信号保持单元的操作，以从选择的信号保持单元依次读出信号。

通过参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的进一步的特征将变得明显。

附图说明

图1示出根据本发明第一实施例的固态成像装置的示例性配置。

图2示出像素的示例性配置。

图3示出根据本发明第一实施例的固态成像装置的驱动方法。

图4示出根据本发明第一实施例的固态成像装置的另一驱动方法。

图5示出根据本发明第二实施例的固态成像装置的驱动方法。

图6示出根据本发明第二实施例的固态成像装置的另一驱动方法。

图7示出根据本发明第三实施例的固态成像装置的示例性配置。

图8示出根据本发明第三实施例的固态成像装置的驱动方法。

图9示出根据本发明第四实施例的固态成像装置的示例性配置。

图10示出根据本发明第四实施例的固态成像装置的驱动方法。

图11示出像素的另一示例性配置。

图12示出根据本发明第五实施例的固态成像装置的驱动方法。

图13是示出问题的原因的示图。

图14A和图14B是放大单元的电路图和没有放大电路的电路图。

具体实施方式

将参照附图描述根据本发明实施例的固态成像装置的驱动方法。本发明不被实施例限制。

(第一实施例)

图1示出根据本发明第一实施例的固态成像装置的示例性配置。附图标记1表示M行×N列的像素阵列，2表示形成像素阵列1的、用于执行光电转换处理的像素，并且，像素2-N-M表示M行N列处的像素。对于各像素输出应用各列共用的输出线(以下，称为共用输出线)，并且，从电流源3-1至3-N向各共用输出线供给电流。附图标记4-1至4-(N/L)表示箝位单元，各箝位单元可对于具有根据对各列输出的像素的入射光量的幅度(amplitude)的光学信号(以下，称为S信号)和对于像素的复位信号(以下，称为N信号)执行差分运算放大，并且各箝位单元被各组的列(各组的L列)共享。第一到第L列共享箝位单元4-1、第L+I到第2L列共享箝位单元4-2、...、并且第N-L+1到第N列共享箝位单元4-(N/L)，因此箝位单元的总数为N/L。

附图标记5表示用于向箝位单元4供给基准电势(以下，称为VREF)的基准电势供给布线。附图标记6表示用于控制是否向箝位单元4供给基准电平的控制信号布线(以下，称为

)。附图标记7表示用于在共享的列之中选择要输出的列的驱动布线组。形成驱动布线组7的驱动布线的总数是由SW-1、SW-2、...、SW-L构成的L。

现在描述箝位单元4的示例性内部配置。附图标记10表示基准电平供给单元；并且，11-1至L中的各个(each of 11-1 to L)表示与各列的共用输出线连接并用作信号保持单元的箝位电容器。来自像素的输出节点的信号被供给到信号保持单元的输入节点。附图标记12-1至L中的各个表示其端子中的一个相应地与箝位电容器11-1至L中的各个连接并用作选择单元的选择开关。相应地对于信号保持单元中的各个设置选择开关，以向后级处的处理电路传送保持在信号保持单元中的信号。

基准电平供给单元10由放大电路形成。具体而言，在其中形成差分放大器电路13以及差分放大器电路13的反相输入端子和输出端子之间的反馈路径。在反馈路径上设置开关15。与反馈路径并联设置的电路径具有设置在其上的反馈电容器14。选择开关12-1至L中的各个被驱动布线SW-1至L中的各个相应地控制，以向与其共同连接的差分放大器电路13的反相输入端子输出来自所选择的箝位电容器11-1至L中的各个的信号。向各差分放大器电路13的非反相输入端子供给基准电势VREF。这里，基准电平供给单元10可如图14B所示的那样具有没有放大功能的简单配置。对于预定数量的信号保持单元设置基准电平供给单元，以经由选择开关向信号保持单元的输出节点供给基准电平。

图2示出像素2的配置的具体例子。附图标记21表示光电转换元件；22表示用于响应传送信号而传送已在光电转换元件21中转换和积累的信号电荷的传送开关；23表示用于将向其传送的电荷转变成电压信号的浮置(floating)扩散区域(以下，称为FD区域)。附图标记24表示用于至少向FD区域23供给复位电压VRES的像素复位开关；25表示用于输出来自FD区域23的电压信号的像素源极跟随器晶体管(以下，称为SF)。附图标记26表示通过用于选择输出行的行选择信号VSEL而开关的行选择开关。虽然这里像素复位开关和像素SF 25分别使漏极端子具有不同的电压，但是，只要电路的动态范围不受影响，那么像素复位开关和像素SF 25两者可使相同的端子具有相同的电势。在以下的说明书中，假定所有的开关是NMOS晶体管，其当各控制信号处于高电平时处于导通状态(ON)，并当各控制信号处于低电平时处于非导通状态(OFF)。以下，不仅开关的ON/OFF操作而且操作为指示高/低的控制信号将被表达为控制信号的ON/OFF操作。

现在，参照图3的时序图描述驱动方法。虽然这里仅关于一个行描述操作，但是，在实际情况中，当各行的VSEL电压变为高时，对于该行重复相同的操作。

(N箝位时段(period))时间t0至t2

在时间t0处，

并且FD区域23处于其中FD区域23被固定到复位电压VRES的复位状态中。当

脉冲上升为高并且开关15被接通时，差分放大器电路13的反相输入端子和输出端子被短路。差分放大器电路13进入非反相输入端子和反相输入端子基本上接地并且反相输入端子具有基准电势VREF处的电压的单增益(singlegain)模式。在描述中将省略差分放大器电路的偏移(offset)。单增益模式还被用作用于输出执行箝位操作时的基准电平的模式。

在时间t1处，

脉冲下降为低，并且FD区域23的复位被取消。由于

脉冲在该时刻为低，因此来自光电转换元件21的信号还没有被传送，并且，FD区域23仍保持在复位状态中。在该时刻，被移动(shift)像素SF 25的栅极和源极之间的电压VGS的电压作为像素复位信号被输出到共用输出线。

当要向SW-1供给的驱动脉冲上升为高时，与各箝位单元4对应的选择开关12-1被接通，并且，箝位电容器11-1的选择开关12-1侧的端子(箝位电容器的输出节点)被固定到VREF。然后，如上所述，箝位电容器11-1的另一端子(箝位电容器的输入节点)被固定到来自像素的复位信号。当要向SW-1供给的驱动脉冲下降为低时，箝位电容器11-1的输出节点进入浮置状态，并且复位信号被保持。该操作被称为箝位操作。随后，以相同的方式依次对SW-2、...、SW-L重复该操作，使得在各箝位电容器11中对各列的像素复位信号(VN)进行箝位。即，在经由选择开关12-1从基准电平供给单元10向采样电容器的输出节点供给基准电平的同时，对于各采样电容器在分开的定时依次执行用于在采样电容器中采样和保持来自像素的信号的箝位操作。换句话说，在实施例中，一次(at once)只使得与相同的差分放大器电路13连接的选择开关中的一个执行ON/OFF操作。在整个固态成像装置中，使得一次执行ON/OFF操作的选择开关的数量限于N/L。因此，该方法可减少FPN。

在时间T＝t2处，

脉冲下降为低，并且差分放大器电路13将模式从单增益模式切换到用于根据放大器增益G＝(箝位电容器的电容值)/(反馈电容器的电容值)而放大信号的放大模式。即，差分放大器电路13适于能够通过在用于输出基准电平的模式和放大模式之间切换模式而操作，在所述放大模式中，放大因子由被假定为输入电容的采样电容器的电容值与反馈电容器的电容值的比而确定。

一直到这里的时段被统称为N箝位时段。

(电荷传送时段)时间t3至t4

脉冲上升为高，在光电转换元件21中积累的信号电荷被传送到FD区域23，在FD区域23中，信号电荷根据FD区域23的电容值被转换成电压信号。与像素被复位的情况类似，从该电压移动VGS的电压作为像素光学信号(VS)被输出到共用输出线。由于箝位电容器11的输出节点在该时刻浮置，因此箝位电容器11的输出节点为VREF-ΔVS。这里，假定ΔVS＝VN-VS。然后，随后终止

脉冲。

(S读出时段)时间t4至t5

在

脉冲被终止之后，要向SW-1供给的驱动脉冲上升为高。由于差分放大器电路13在该时刻处于放大模式中，因此从差分放大器电路13输出作为幅度ΔVS乘以放大器增益G的幅度G·ΔVS。此后是以相同的方式对SW-2、...、SW-L依次重复的操作，并且，从各列输出的像素信号被放大和输出。即，通过在用于选择采样电容器的选择操作中依次向各选择开关供给接通脉冲，依次从所选择的箝位电容器读出信号。

该时段被统称为S读出时段。

(复位和积累时段)时间t6-

脉冲和

脉冲上升为高，并且，FD区域23和光电转换元件21被复位。随后，

脉冲下降为低，并且，在光电转换元件21中积累开始。

通过当选择开关12在实施例的N箝位时段期间依次操作的同时限制一次执行ON/OFF操作的选择开关的数量，可以抑制电压的变化。

在专利文献1描述的固态成像装置的情况下，要添加到各驱动布线的寄生电容取决于如下而不同：形成各自的采样开关的晶体管的阈值的变动、用于供给驱动各采样开关的驱动脉冲的布线布局的非对称性等。这是各自的驱动脉冲的实际波形相互稍微不同的原因。布线布局的非对称性的原因包含由于输入焊盘(pad)位置的多样化(variety)而导致的布线长度的多样化。上述差异包含诸如各驱动脉冲的上升或下降梯度(gradient)的波形的差异、各驱动脉冲的延迟量的差异等。如在背景技术中提到的那样，虽然各自的驱动脉冲本质上需要在箝位操作期间处于相同的波形，但是，由于波形和延迟量的差异，箝位操作期间各自的采样开关的保持定时实际上不匹配。

在由例如MOS晶体管制成的开关的情况下，由于诸如时钟馈通(clock feed through)或电荷注入的现象，当开关被关断时，源极和漏极的节点电压改变。

如果箝位操作期间各自的采样开关的保持定时完全匹配，那么电压的变化均等地影响各自的采样电容器。因此，所述变化作为偏移分量均匀地叠加于各自的采样电容器上。只要对于放大电路和后级电路保证足够的动态范围，那么均匀叠加的偏移分量就不是大的问题。

例如，如果使用在专利文献1中描述的、其中非反相输入端子与基准电势连接的差分放大器电路，那么多个采样电容器经由采样开关与差分放大器电路的反相输入端子连接。由于反相输入端子的电压相对于非反相输入端子基本上接地，因此差分放大器电路通过自身将由于箝位操作期间采样开关的关断操作导致的变化量返回基准电势值。参照图13描述该现象。在图13中，SAMPLE 1表示要供给到第一采样开关的脉冲，SAMPLE 2表示要供给到第二开关的脉冲，并且，共用节点表示与差分放大器电路的反相输入端子和采样电容器的输出节点连接的节点的电势变化。由于多个采样电容器的输出节点与其连接，因此这里所述节点被称为共用。

图13示出SAMPLE 1和SAMPLE 2中的驱动脉冲的波形不匹配的情况。对于SAMPLE 1的关断操作导致共用节点的电势变化。被改变的电势根据由差分放大器电路和共用节点中的寄生元件确定的时间常数而返回基准电势。如果在共用节点的电势已完全返回基准电势之前对于SAMPLE 2执行关断操作，那么如图所示的那样，对于第一采样电容器和第二采样电容器保持不同的值。已假定采样开关是NMOS晶体管并且在负侧出现电势变化。还假定两个驱动脉冲都理想地垂直下降，仅具有一延迟。对于各采样电容器不同的偏移作为FPN(固定模式噪声)被从放大单元放大并且输出。FPN使固态成像装置取得的图像质量劣化。对于驱动布线设置用于驱动脉冲的产生电路。随着驱动布线上的位置变得离产生电路更远一个列，采样开关的输入电容、列间距(pitch)的布线电容和布线电阻作为负载电容相对于驱动布线而增加。由于电容和电阻如分布常数那样逐步增加，因此，与接近产生电路的区域中的驱动脉冲波形相比，离产生电路一段距离的区域中的驱动脉冲波形被延迟，并且采取更钝的形状。因此，较接近产生电路的区域中的驱动脉冲被较早地保持，并且，离产生电路较远的区域中的驱动脉冲被晚些保持。即，FPN如在原点在第一列处的阴影(shading)形状中那样被叠加。

为了抑制共用节点和基准电势VREF的变化，仅需要在由对选择开关12-1的关断操作引起的共用节点和基准电势VREF的电压变化已稳定下来并且已恢复理想电压值之后，向下一SW-2供给驱动脉冲。在这种控制下，可以在箝位电容器11-2中执行箝位操作，而不被由前面的选择开关12-1的操作引起的电压变化所影响。即，可通过使依次操作的驱动脉冲之间的间隔大于一定的时间段，进一步抑制FPN的出现。该一定的时间段取决于从基准电势VREF的布线和电压源决定的时间常数、以及各差分放大器电路13的时间常数。例如，如果基准电势VREF的布线寄生电容是10nF，电压源的驱动电流为100μA，并且电压的变化量是10mV，那么选择信号之间的间隔大于约1μ秒。

图4是示出另一驱动方法的时序图。由于配置、控制信号等与图1所示的相同，因此它们的描述被省略。由于图4与图3的不同之处仅在于在箝位时段期间要向选择开关供给的驱动脉冲，因此专门对N箝位时段进行描述。一直到时间t1的操作与图3所示的相同。在

脉冲上升为高之后，SW-1和SW-2同时执行ON/OFF操作，由此，在箝位电容器11-1和11-2中对来自像素的信号进行箝位。其后是响应于分别由两个驱动布线供给的驱动脉冲由两个信号保持单元同时执行的箝位操作。该操作也可同时由两个或更多个组群(set)执行。即，在箝位操作期间，对于多个选择开关在分开的定时依次终止要供给到选择开关的接通脉冲。为了使得各自组群的选择开关中的偏移量尽可能地均匀，更希望对于所有的组群使构成组群的开关的数量相同，由此，希望该数量为L的约数。

可通过使得多个选择开关同时操作，来缩短N箝位时段的时间。

为了在实施例中进一步减少FPN，以下是有效的：例如通过增加或添加基准电势VREF的接地电容，或通过使用具有较大驱动力的基准电压源使得基准电势在较短时间内从被改变的电势恢复，来抑制基准电势VREF的变化量。必须根据其上安装固态成像装置的系统所允许的FPN水平以及需要的读出时间，来选择驱动方法或附加措施。

如上所述，本发明的第一实施例可提供这样的固态成像装置的驱动方法，其可通过限制在箝位操作期间同时执行ON/OFF操作的选择开关的数量来抑制FPN。该实施例可通过使得依次操作的选择开关之间的间隔大于一定的时间段来进一步抑制FPN的出现。

(第二实施例)

图5是示出根据本发明第二实施例的固态成像装置的驱动方法的时序图。由于配置、控制信号等与第一实施例的那些相同，因此它们的描述被省略。第二实施例与第一实施例的不同之处仅在于N箝位时段期间的选择信号的操作。一直到时间t1的操作与第一实施例的相同。在

脉冲上升为高之后，要供给到所有的SW-1至L的驱动脉冲同时上升。然后，要供给到SW-1的驱动脉冲下降为低，并且，在箝位电容器11-1中保持像素复位信号。随后，要供给到SW-2、...、SW-L的驱动脉冲被依次终止，由此在各箝位电容器中对来自各列的像素复位信号(VN)进行箝位。即，在箝位操作期间要供给到选择开关的接通脉冲相对于所有的选择开关同时上升，并且对于各选择开关被依次终止。

如上所述，触发FPN的电压变化由箝位操作中要供给到选择开关的驱动脉冲的终止定时差异导致。在要供给到选择开关的驱动脉冲的高时段期间，即，在采样操作期间，如果箝位电容器的输入节点和输出节点以及基准电势VREF是稳定的，那么信号可被正常采样，并且，由此，采样操作可进行到下一保持操作。如图5所示，要供给到所有的选择开关SW-1至L的驱动脉冲同时上升为高，并且，在预定时段之后，要供给到SW-1的驱动脉冲被终止为低，由此像素复位信号被保持。所述预定时段应为箝位电容器的输入节点和输出节点以及基准电势VREF变得稳定的时段。然后，由要供给到SW-1的驱动脉冲的终止操作引起的箝位电容器的输出节点以及基准电势VREF的电压变化被稳定下来。应进行控制，以在电压已返回理想的电压值之后，对于要供给到作为下一驱动布线的SW-2的驱动脉冲执行终止操作。在这种控制下，可以执行保持操作，而不被由供给到前面的选择开关的驱动脉冲引起的电压变化所影响。来自电压变化的影响如果没有被完全稳定下来，仅需要被减小。即，可通过使要供给到依次执行保持操作的选择开关的驱动脉冲的终止之间的间隔大于一定的时间段，来抑制FPN的出现。可取决于从基准电势VREF的布线及其电压源确定的时间常数、以及各差分放大器电路13的时间常数，来确定该一定的时间段。

与第一实施例相比，第二实施例可进一步减少N箝位时段的时间。这可有助于加速图像拾取操作。

图6是示出第二实施例的另一驱动方法的时序图。由于配置、控制信号等与图1所示的相同，因此它们的描述被省略。在该驱动方法中，用于所有选择开关的驱动脉冲在箝位操作期间同时上升，并且，通过对于各组的选择开关依次终止驱动脉冲来执行保持操作。通过以这种方式驱动，减小FPN的效果被限制，并且，整个信号读出时段可被进一步减小。

(第三实施例)

图7示出根据本发明第三实施例的固态成像装置的示例性配置。与第一实施例的图1所示的组件共同的组件由相同的附图标记表示，并且它们的描述被省略。附图标记101表示M(行)×N(列)的像素阵列，其与图1所示的像素阵列1的不同之处在于，对于各像素相应地设置输出线，并且，各输出线相应地提供有电流源3-1-1至3-N-M中的各个。附图标记104-1至N表示箝位单元，这些箝位单元中的每一个与图1所示的箝位单元4的不同之处在于，各单元被来自M行的像素的输出线共享，这意味着M(行)×N(列)的固态成像装置具有N个箝位单元。除了箝位电容器11和选择开关12的数量不是L而是与像素阵列的行数相同的M以外，箝位单元104的内部配置与图1所示的相同。因此，选择信号组107中的选择信号的数量也不是L，而是与行数相同的M。可以在具有多种不同的谱(spectral)特性的彩色线传感器(line sensor)中使用这种配置。彩色线传感器具有多行的像素，并且，与对于各行读出的面传感器的不同之处在于，彩色线传感器可从所有的像素同时且集体读出。

虽然图中没有示出，但是形成像素阵列101的像素102的内部配置与图2所示的内部配置相同。可以使用与图2所示的配置相同的配置，但也可以采用没有行选择开关26的配置。

图8是示出根据第三实施例的驱动方法的时序图。图8与图3的不同之处在于选择信号的数量，所述选择信号在这里为SW-1至M。由于具体的操作与图3所示的相同，因此其描述在这里被省略。

作为实施例的另一驱动方法，虽然图中没有示出，但是存在如图5所示的那样同时升高要供给到N箝位时段期间的驱动布线SW-1至M的驱动脉冲并在终止驱动脉冲时依次执行保持操作的配置。

作为另一驱动方法，虽然图中没有示出，但是存在如图4或图6所示的那样使得一定数量的驱动脉冲的组能够执行箝位操作的配置。

与第一实施例和第二实施例同样，可通过在N箝位时段期间的驱动脉冲的依次操作之间设定一定的间隔，来进一步抑制FPN的出现。

如上所述，在第三实施例中，在同时且集体读出所有像素的配置中，也可通过限制在箝位操作期间同时执行ON/OFF操作的选择开关的数量，来提供可减少FPN的固态成像装置的驱动方法。另外，可通过使得依次操作的驱动脉冲之间的间隔大于一定的时间段，来进一步抑制FPN的出现。

(第四实施例)

图9示出根据本发明第四实施例的固态成像装置的示例性配置。与图1所示的组件共同的组件由相同的附图标记表示，并且它们的描述被省略。图9与图1的不同之处在于驱动布线组207中的驱动布线的数量以及驱动布线与箝位单元4-1至4-N的对应性。驱动布线的数量是与图1中的L不同的2L。像素阵列1被分成两个区域，使得驱动布线SW-1至L与连接一个区域的列的箝位单元4连接，而驱动布线SW2-1至L与连接另一区域的列的箝位单元4连接。像素阵列可以在中心处以左右被划分，或者可以通过交替的(alternative)列被划分成多个区域。虽然在实施例中像素阵列被划分成两个，但是它可以被划分成任意数量。在这种情况下，驱动布线的数量也是一定的划分数的倍数。这里，在本描述中，假定像素阵列以左右被划分，左半部分被称为第一组，右半部分被称为第二组。

附图标记210-1至210-N表示用于保持来自箝位单元4-1至4-N的输出信号的存储单元。附图标记211表示用于控制对于第一组和第二组中的存储单元210的采样和保持操作的存储控制信号线(以下，第一组中的存储控制信号被称为

第二组中的存储控制信号被称为)。附图标记212-1至212-N表示用于控制保持在各自的存储单元210-1至210-N中的信号的读出的移位寄存器。附图标记213表示水平输出线，214-1至214-N表示用于响应来自移位寄存器212的控制信号而向水平输出线213读出保持在存储单元中的信号的读出开关。附图标记215表示用于放大和输出水平输出线的信号的输出电路。

将基于图10所示的时序图描述图9所示的固态成像装置的驱动方法。

(N箝位时段)时间t20至t22

在N箝位时段期间同时操作的驱动布线组群是SW-1和SW2-1、SW-2和SW2-2、...、SW-L和SW2-L。通过该配置，在一个基准电平供给单元10中一次只有一个选择开关12执行ON/OFF操作。在第三实施例中，如果制作在N箝位时段期间同时操作的驱动布线组群，那么在一个箝位单元4中多个选择开关同时执行ON/OFF操作。这会增加FPN，但是，可如在本实施例中那样通过同时驱动来自不同组群的选择开关来抑制其有害影响。

如在第一到第三实施例中那样，可通过在N箝位时段期间的驱动布线的依次操作之间设定一定的间隔，来进一步抑制FPN的出现。

(S读出时段)时间t22至t29

现在描述S读出时段。一直到第三实施例，直到从箝位单元输出的操作已被描述。由于在本实施例的描述中也包含其后的操作，因此，通过将时段分成作为垂直传送时段的直到经由差分放大器电路13从各自的箝位电容器11向存储单元210-1至210-N写入的时段、和作为水平传送时段的直到经由水平输出线213从存储单元210-1至210-N及从输出电路215输出的时段，来描述所述操作。由于时间t22至t23期间的电荷传送时段与直到第三实施例描述的那些相同，因此其描述被省略。

(第一次的第一组垂直传送时段)时间t23至t24

当要供给到SW-1的驱动脉冲上升为高时，从差分放大器电路13输出保持在第一组中的箝位单元4中每一个的箝位电容器11-1中的像素信号。通过使要供给到

的脉冲同时升高为高，来自差分放大器电路13的输出信号被写入第一组中的存储单元210-1中。然后，通过将要供给到SW-1和

的脉冲终止为低，决定存储单元210-1中的保持值。这里，可首先升高要供给到

的脉冲和要供给到SW-1的脉冲中的任一个。同样地，可首先终止脉冲中的任一个。如果考虑到选择开关12-1的ON/OFF操作的电势变化对于输出信号将施加的影响，那么希望在要供给到SW-1的脉冲的终止之后终止要供给到

的脉冲。以下，其它采样信号与要供给到或

的脉冲之间的在升高和终止时间方面的关系与这里描述的那些相同。

(第一次的第二组垂直传送时段和第一次的第一组水平传送时段)时间t24至t25

当SW-(L+1)和

执行ON/OFF操作时，在存储单元210-1中写入第二组中的箝位电容器11-1的信号值。在同一时段中，根据来自第一组中的移位寄存器212的移位时钟，从第一组中的存储单元210-1向水平输出线读出信号并经由输出电路215输出它。这里，移位时钟在图10中被表示为

(第二次的第一组垂直传送时段和第一次的第二组水平传送时段)时间t25至t26

当SW-2和执行ON/OFF操作时，在存储单元210-2中写入第一组中的箝位电容器11-2的信号值。另外，根据来自第二组中的移位寄存器的移位时钟，读出保持在第二组中的存储单元210-2中的信号。这里，进行控制，以在第一组中的最后的移位时钟和第二组中的移位时钟之间不产生间隔，以下，在时间t27之后，还通过同时执行垂直传送和水平传送来读出所有像素的信号。

当考虑在第一到第三实施例中描述的驱动方法中执行直到水平读出时，相应的水平读出需要在垂直传送之后被执行。出于这种目的，水平读出需要被中断以执行下一垂直传送，这引起延长总读取时间的问题。通过如在本实施例中那样驱动，可以连续执行水平读出，并且还可抑制在N箝位时段期间出现的FPN。虽然在本实施例中在N箝位时段期间对于两个驱动布线同时执行ON/OFF操作，但是，可以对于每一个驱动布线或者同时地三个或更多个驱动布线的各组执行ON/OFF操作。

作为本实施例的另一例子，如在第三实施例中那样，即使需要集体读出所有像素的线传感器也可执行相同的驱动。

如上所述，在本发明的第四实施例中，通过将像素区域分成两个或更多个区域并交替读出像素信号，可以读出像素信号而不在水平传送时段中产生任何额外的间隔。由于即使在两个或更多个被形成组以同时执行箝位操作的情况下一个箝位单元也一次具有一个执行ON/OFF操作的选择开关，因此，与不划分像素区域而执行读出的情况相比，可以进一步抑制FPN。

(第五实施例)

图11示出在从第一到第四的所有实施例中可被图2所示的电路替代的像素的另一示例性配置。图11与图2的不同之处在于，图11没有传送开关22。在光电转换元件21中产生的电荷根据从光电转换元件21、复位开关24、像素SF 25和布线确定的寄生电容被转换成电压，并经由像素SF 25从输出线被输出。这里，作为例子，关于对于图1所示的第一实施例应用该示例性配置的情况进行描述。这里省略关于其它实施例的描述。将参照图12所示的时序图描述本实施例中的固态成像装置的驱动方法。

(S箝位时段)时间t10至t11

在时间t10处，要供给到

的脉冲上升为高，并且，差分放大器电路13进入单增益模式，并且，反相输入端子的电压变为基准电势VREF。

在各列中经由像素SF 25和共用输出线向各箝位电容器11的输入节点供给像素光学信号(VS)。当要供给到SW-1的脉冲上升为高时，箝位电容器11-1的输入节点被固定为VREF。响应要供给到SW-1的驱动脉冲终止为低，完成箝位电容器11-1中的箝位操作。随后，以相同的方式对于SW-2、...、SW-L依次重复该操作，使得在各箝位电容器11中对各列的像素光学信号(VS)进行箝位。

在时间t11处，要供给到

的脉冲终止为低，并且，差分放大器电路13将模式变为放大模式。直到这里的时段被统称为S箝位时段。

当在本实施例所示的像素配置中执行信号读出时，在S箝位时段期间同时执行ON/OFF操作的选择开关的数量影响FPN的大小。如上所述，可通过将同时操作的选择开关的数量限制为N/L来减少FPN。

(复位和N读出时段)时间t12至t15

在时间t12处，要供给到

的脉冲上升为高，并且，光电转换元件21被复位。在各列中经由像素SF 25和共用输出线向各箝位电容器11的输入节点供给像素复位信号(VN)。由于箝位电容器11的输出节点在该时刻浮置，因此箝位电容器11的输出节点为VREF-ΔVN。这里，ΔVN＝VS-VN。

当在时间t13处要供给到SW-1的驱动脉冲上升为高时，由于差分放大器电路13处于放大模式中，因此从差分放大器电路输出作为幅度ΔVN乘以放大器增益G的幅度G·ΔVN。随后，以相同的方式对于SW-2、...、SW-L依次重复该操作，使得从各列输出的像素信号被放大和输出。从时间t13到t14的时段被统称为N读出时段。

在时间t15处，要供给到

的脉冲被终止为低，并且，在光电转换元件21中开始积累。

与第一实施例同样，可通过使得S箝位时段期间的选择开关12的依次操作之间的间隔大于一定的时间段，来进一步抑制FPN的出现。并且，与第一实施例同样，也可通过使得任意组群的选择开关同时操作来减少S箝位时段的时间。

如上所述，在本发明的第五实施例中，也可在另一像素配置中提供具有与在第一到第四实施例中示出的优点相同的优点的固态成像装置的驱动方法。

虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (6)

1.一种固态成像装置的驱动方法，所述固态成像装置包括：

多个信号保持单元，各具有输入节点，从像素的输出节点向所述输入节点供给信号；

选择单元，所述选择单元中的每一个与所述信号保持单元中的每一个对应地布置，以传送保持在信号保持单元中的信号；和

多个基准电平供给单元，各与预定数量的所述信号保持单元对应地布置，以通过所述选择单元向所述信号保持单元的输出节点供给基准电平，其中，所述驱动方法包括以下步骤：

通过一次对于所述选择单元中的每一个或一次对于所述选择单元的每个组在分开的定时中依次终止要供给到所述选择单元的接通脉冲，执行用于在所述信号保持单元中采样和保持来自像素的信号的箝位操作；以及

通过依次向所述选择单元供给接通脉冲，执行通过所述选择单元来选择所述信号保持单元的操作，以从选择的所述信号保持单元依次读出信号。

2.根据权利要求1的固态成像装置的驱动方法，其中，

在所述箝位操作期间供给到所述选择单元的驱动脉冲对于所有的所述选择单元同时上升，并且，一次对于所述选择单元中的每一个或一次对于所述选择单元的每个组在分开的定时依次衰减。

3.根据权利要求1的固态成像装置的驱动方法，其中，

所述基准电平供给单元包含放大器电路，

所述放大器电路具有反相输入端子、非反相输入端子和输出端子，

通过所述选择单元从所述信号保持单元向所述反相输入端子供给信号，向所述非反相输入端子供给基准电势，在所述反相输入端子和所述输出端子之间形成反馈路径，并且，

在通过所述反馈路径向所述反相输入端子供给来自所述输出端子的信号的条件下，通过接通所述选择单元在所述信号保持单元中执行来自像素的信号的所述箝位操作。

4.根据权利要求3的固态成像装置的驱动方法，其中，

通过在以下的模式之间切换而操作所述放大器电路：

输出用于执行所述箝位操作的基准电平的模式；和

放大模式，其中，所述信号保持单元形成输入电容器，放大因子由所述输入电容器的电容值与布置在与所述反馈路径并联连接的电路中的反馈电容器的电容值的比确定。

5.根据权利要求1的固态成像装置的驱动方法，其中，

在所述箝位操作期间从像素输出的信号是复位信号。

6.根据权利要求1的固态成像装置的驱动方法，其中，

在所述箝位操作之后并且在依次读出信号之前，从像素向所述信号保持单元的输入节点供给基于入射光的信号。

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