CN103155540B - 固态成像装置 - Google Patents

Abstract

提供一种固态成像装置，该固态成像装置包括：用于通过光电转换产生信号的按矩阵布置的多个像素（101）；多个列放大器单元（102），各列放大器单元（102）与所述多个像素的各列对应地布置，用于输出第一信号和第二信号，第一信号是通过以第一增益放大来自所述多个像素的信号而产生的，第二信号是通过以第二增益放大来自所述多个像素的信号而产生的；以及模数转换单元（108），用于选择第一信号和第二信号中的一个信号进行模数转换。

Description

固态成像装置

技术领域

本发明涉及一种固态成像装置。

背景技术

要求固态成像装置具有改进的S/N比和增大的动态范围。为了满足这样的要求，在PTL1中，按矩阵布置的像素的各列中的放大器电路和检测电路对于各列被设置，该检测电路检测每个像素信号的信号电平。通过这样的配置，避免了各列放大器电路中的信号饱和，像素信号的增益被控制为使得小振幅的像素信号不引起饱和，并且在下游电路中使增益返回到原始值。

在PTL2中，用于每一列的列放大器电路从来自成像器件的每个像素信号产生低增益信号和高增益信号。通过使高增益信号返回到与低增益信号的增益相同的增益而获得的信号和低增益信号被选择性地组合，以在保持S/N比的同时增大动态范围。

然而，在PTL1中公开的技术中，对于各像素列提供用于检测像素信号的检测电路，并且这些列具有不同的增益。用于控制这样的配置的电路更加复杂，并且固态成像装置占用大的面积。另外，像素可具有不同的S/N比。

在PTL2中公开的技术中，对从多个图像信号中的每一个产生的具有不同增益的信号都进行AD转换。这导致用于经过AD转换的信号的数据传送线的数量增加以及成本增加。如果交替地并且相继地执行对于不同增益中的一个增益的数据传送和对于另一个增益的数据传送，则传送时间翻倍，并且拍摄速度降低。

引文列表

专利文献

PTL1：日本专利申请公开No.2004-015701

PTL2：日本专利申请公开No.2010-16416

发明内容

根据本发明的一方面的固态成像装置包括：多个像素，所述多个像素按矩阵布置，用于通过光电转换产生信号；多个列放大器单元，所述多个列放大器单元中的各列放大器单元与所述多个像素的各列对应地布置，用于输出第一信号和第二信号，第一信号是通过以第一增益放大来自所述多个像素的信号而产生的，第二信号是通过以第二增益放大来自所述多个像素的信号而产生的；以及模数转换单元，所述模数转换单元用于选择性地将第一信号和第二信号中的一个信号从模拟信号转换为数字信号。

附图说明

图1是用于描述本发明的实施例的信号电平图。

图2是根据本发明的第一实施例的固态成像装置的整体的框图。

图3是示出根据本发明的第一实施例的比特处理单元的示意性配置的示图。

图4是示出具有不同增益的经过AD转换的信号的多组比特之间的切换的示图。

图5是示出根据本发明的第一实施例的固态成像器件的示意性配置的示图。

图6是根据本发明的实施例的两个列放大器单元的示意性电路图。

图7是根据图6的实施例的示意性时序图。

图8是根据本发明的实施例的一个列放大器单元的示意性电路图。

图9是根据图8中的实施例的示意性时序图。

图10是用于描述根据第一实施例的固态成像装置的成像时序的图。

图11是示出根据第二实施例的参考信号输入电路的示意性配置的示图。

图12是示出根据第三实施例的参考信号输入电路的示意性配置的示图。

图13是示出根据第二实施例的固态成像器件的示意性配置的示图。

图14是用于描述根据第二实施例的固态成像装置的成像时序的图。

图15是示出根据第四实施例的固态成像器件的示意性配置的示图。

图16是示出根据第五实施例的比特处理单元的示意性配置的示图。

图17是示出根据第六实施例的固态成像器件的示意性配置的示图。

图18是用于描述增益误差的信号电平图。

具体实施方式

第一实施例

为了阐明本发明的第一实施例的特征，将更详细地描述PTL1和2中公开的方法的可能问题。考虑当准备具有两个不同增益的设计（例如，增益为1的设计G1和增益为8的设计G8）时的信号电平误差和模数（AD）转换误差。

图18示出用于描述增益误差的信号电平图。在图18中，横坐标表示从对象反射的光量，而纵坐标表示该光量下的像素信号电平。设计G8#通过使设计G8返回到与设计G1的增益相同的增益而获得。因为在列放大器电路的增益之间存在由于半导体工艺而引起的误差，所以如果如图18所示，G1所指示的线的小信号部分（小光量部分）在下游电路中被G8#所指示的线取代，则发生与光量对应的、相对于设计G1的信号电平的信号电平差。如果基于设计G8的信号的完全饱和信号的邻域（neighborhood）VH(a)来进行当G1所指示的线的小信号部分被G8#所指示的线取代时的确定，则每个列放大器单元中的像素信号的信号饱和度或信号非线性度也是误差因素。

增益误差将用简单的表达式表达。设a和b为设计G1和G8中的增益误差，α为AD转换单元中的转换误差。假定增益误差和转换误差是几个百分比，则通过对增益G1和G8进行AD转换而获得的数据DA(G1)和数据DA(G8)通过以下表达式(1)和(2)被近似值地给出。

DA(G1)=(1+a)(1+α)≈1+a+α(1)

DA(G8)=(8+b)(1+α)≈8(1+α)+b(2)

用于使数据DA(G8)返回到原始增益1的表达式在下面被作为表达式(3)而给出，表达式(3)与表达式(1)之间的差值ΔV由以下表达式(4)给出。

DA(G8/8)=DA(G8)×1/8=1+α+b/8(3)

ΔV=DA(G8/8)-DA(G1)=b/8-a(4)

即使表达式(4)中的差值ΔV是几个百分比，在图像被组成之后，差值ΔV在视觉上也被辨识为该图像中的电平差。因为人的眼睛对这样的电平差敏感，所以图像质量的劣化被清楚地辨识。

将描述本发明的原理。图1是用于描述本实施例的信号电平图。完全饱和信号电平VH(a)是在第二信号G8完全饱和的光量a下的第二信号G8的信号电平。具有两个不同增益的信号被用于改进像素信号的S/N比和增大动态范围。本发明旨在检测由于列放大器单元、AD转换单元等的不同信号处理而导致的增益误差并且通过使用信号电平差作为偏移电压来校正误差或执行偏移校正。在图1中，第一信号G1（以下称为信号G1）是增益为1的信号，第二信号G8（以下称为信号G8）是增益为8的信号。信号G8#是通过将经信号处理之后的信号G8的增益电平移位（levelshift）到信号G1的增益而获得的信号。信号G8#和信号G1具有不同的斜率。这些斜率之间的差值对应于增益误差。基于光量b下的具有良好信号线性度的信号电平来执行根据本实施例的增益误差检测。第一信号电平VH(b)是第二信号G8在光量b下的信号电平，并且是小于饱和开始信号电平的信号电平，光量b小于第二信号G8开始饱和时的光量。信号电平VL(b)是第一信号G1在光量b下的信号电平。信号电平VH(b)#是信号G8#在光量b下的信号电平。因为增益误差为(VH(b)#/VL(b))，所以校正系数K用以下表达式(5)表示，表达式(5)是增益误差的倒数。

K=VL(b)/VH(b)#(5)

因为信号电平差为VH(b)#-VL(b)，所以偏移电压的校正值Voffset用以下表达式表示。

Voffset=-(VH(b)#-VL(b))(6)

可通过将信号G8#乘以校正系数K来将信号G8#转换为信号电平与信号G1的信号电平相同的信号G8##。可替换地，可通过使用表达式(6)所表示的偏移电压校正值对不小于信号G1的V1(b)的信号电平执行偏移校正来减小信号之间的电平差。通过利用信号处理使信号G8返回到信号G1的增益，由信号处理电路引起的小振幅信号中的噪声可减小到1/G8。增益误差检测不是在信号电平不是饱和信号电平时执行的，而是在信号电平是具有良好线性度的信号电平时执行的，并且校正系数被计算。因此，可减小信号组合时的信号电平差（即，图像中的缝隙）。

图2示出根据本发明的第一实施例的固态成像装置的整体的框图。该固态成像装置包括固态成像器件1、信号处理单元2和记录单元（介质）3，固态成像器件1并行输出拍摄图像的不同增益信号，信号处理单元2对来自固态成像器件1的信号进行处理，在记录单元3上记录有来自信号处理单元2的图像信号。固态成像装置还包括显示单元4和CPU5，显示单元4显示来自信号处理单元2的图像信号、来自记录单元3的图像信号等，CPU5控制上述组成单元。信号处理单元2包括模数转换单元（AD转换单元）21和比特处理单元22，模数转换单元21将来自固态成像器件1的、具有不同增益的第一信号G1和第二信号G8从模拟形式转换为数字形式，比特处理单元22从AD转换单元21输出的信号形成组合信号。信号处理单元2还包括DSP23和时序产生器（TG）24，DSP23对来自比特处理单元22的信号执行照相机信号处理，TG24产生用于AD转换单元21、比特处理单元22和DSP23的信号处理时序脉冲。AD转换单元21用不同的AD转换单元将第一信号G1和第二信号G8从模拟形式转换为数字形式。

图3是示出根据本发明的第一实施例的比特处理单元22的示意性配置的示图。将来自固态成像器件1的模拟信号转换为数字信号的AD转换单元21的输出信号DATA1是通过对具有低增益的第一信号G1进行12比特AD转换而获得的信号，输出信号DATA2是通过对具有高增益的第二信号G8进行12比特AD转换而获得的信号。如参照图1所述的，比特移位单元221在不大于b的光量下执行用于用第二信号DATA2（G8）取代第一信号DATA1（G1）的增益转换。因为固态成像器件1的每个列放大器单元中的两个信号之间的增益比为（G1/G8=1/8），所以比特移位单元221输出第三信号G8#，第三信号G8#通过将第二信号DATA2（G8）电平移位到与第一信号DATA1（G1）的增益水平相同的增益水平而获得。更具体地讲，比特移位单元221通过将信号DATA2（G8）数字地电平移位3个比特来将第二信号DATA2（G8）乘以因子1/8，并输出信号G8#。尽管高增益信号的增益在本实施例中被设置为8，但是可根据拍摄情形改变该高增益。例如，在使用照明相对暗的对象进行拍摄并且要求高如16的增益作为成像灵敏度的情况下，因为增益比为16，所以执行4比特电平移位。

比较电平确定单元222确定信号DATA2（G8）在光量b下是否不大于第一信号电平VH(b)，并将指示光量b的信号输出到比较单元224。比较单元224从比较电平确定单元222接收信号，将来自比特移位单元221的输出信号G8#与光量b下的信号DATA1（G1）进行比较，并输出信号DATA1（G1）与信号G8#之间的差值ΔV。如图1所示，在光量b下，信号G8不饱和，并且信号线性度良好。因此，比较单元224可通过检测光量b下的增益误差ΔV来以高精度检测增益误差ΔV。如表达式(4)中那样，增益误差ΔV用“b/8-a”表示。增益误差ΔV根据列放大器单元（稍后将描述）以及是提供单个AD转换单元还是提供多个分离的AD转换单元而变化，但是基本上主要是受低增益的增益误差a影响。这里的增益误差由与列放大器的增益设计值（目标增益）的差值、在半导体工艺中被设计电路器件之间的变化等引起。

如参照图1所述的，比较器224检测的增益误差ΔV为（VH(b)#/VL(b)）。增益误差ΔV的倒数被作为增益误差校正系数K或者偏移电压校正值存储在校正数据存储单元225中。校正单元226输出信号DATA21（G8##），信号DATA21（G8##）具有通过将从比特移位单元221输出的第三信号G8#乘以校正数据存储单元225中的校正系数K而校正的增益误差、或者通过加上或减去偏移电压校正值而校正的信号电平差。校正单元226基于校正系数K对第三信号G8#进行校正。指出，校正单元226可基于校正系数K或偏移电压校正值对第一信号DATA1（G1）和第二信号DATA2（G8）中的一个进行校正。

当第二信号DATA2（G8）具有不大于在光量b下的第一信号电平VH(b)的信号电平时，切换标志单元223将高电平的选择信号输出到比特切换单元227。当第二信号DATA2（G8）大于在光量b下的第一信号电平VH(b)时，切换标志单元223将低电平的选择信号输出到比特切换单元227。可替换地，当第一信号DATA1（G1）不大于在光量b下的信号电平VL(b)时，切换标志单元223将高电平的选择信号输出到比特切换单元227，并且在其他情况下，输出低电平的选择信号。比特切换单元227在从标志单元223接收到低电平的选择信号时选择并输出信号DATA1（G1），在从标志单元223接收到高电平的选择信号时选择并输出信号DATA21（G8##）。

以上信号切换的含义如下。在以低拍摄灵敏度（低ISO速度和低增益）拍摄（意指明亮条件下的拍摄）的情况下，以高光量（不低于光量a）获得信号G1。如果光量大于光量b，则不进行信号切换就输出具有高S/N比的信号DATA1（G1）。通过这个操作，获得宽动态范围内的信号。在以高拍摄灵敏度（高ISO速度和高增益）拍摄（意指暗状态下的拍摄）的情况下，以不大于光量b的光量输出通过对高增益信号G8进行校正而获得的S/N比高的信号DATA21（G8##）。这种配置使得能够防止信号G8在不小于光量b且不大于光量a的光量下作为列放大器单元中的饱和区中的或者非线性区域中的信号被不利地影响。

不同增益的校正数据的容许校正数据范围通过实验进行了调查。调查结果表明，在光量b下，当信号G8##的信号电平VH(b)大于信号G1的信号电平VL(b)时，图像中的电平差从仅为大约1%的差值开始变得明显。当信号G8##的信号电平VH(b)更小时，图像中的电平差从大约几个百分比的差值开始变得明显。这似乎是因为人的视觉在特性上对于更亮的变化（即，图像在该图像中的缝隙处逐渐变得更亮的现象）具有耐受性，而对于更暗的变化不具有耐受性。因此，通过将上述校正系数K与例如99%相乘来对上述校正系数K进行校正更有效。即使不是使用校正系数K进行校正，而是执行偏移校正，也可使这样的电平差变得不明显。因为使用偏移电压校正值的校正是加法/减法处理，并且具有使校正处理更容易的优点。

图4是示出比特切换单元227的配置的例子的示图。已参照图3描述了比特移位单元221将信号DATA2移位3个比特（将信号DATA2与因子1/8相乘）的情况。在图4中，信号DATA21将被描述为已相对于信号DATA1被电平移位3个比特并且被输入到比特切换单元227的信号。信号DATA1和DATA21均被假定具有12个比特的分辨率。输出端子Da0至Da11和Db0至Db11分别是数据DATA1的各比特的输出端子和数据DATA21的各比特的输出端子。输出端子Dc0至Dc14是来自比特切换单元227的输出信号DATA3的各比特的输出端子。端子Da8至Da11与输出端子Dc11至Dc14连接。选择信号是切换标志单元223输出的信号。当选择信号为低电平时，开关将具有固定数据（例如，0）的节点CNST和端子Da0至Da8与输出端子Dc0至Dc11连接。另一方面，当选择信号为高电平时，开关将端子Db0至Db11与输出端子Dc0至Dc11连接。根据来自切换标志单元223的选择信号来控制两个输入信号DATA1与DATA21之间的切换。因为信号DATA21与信号DATA1的增益比为8，所以信号DATA1通过3比特移位而被乘以因子8。如上所述，可从两个12比特的图像信号DATA1和DATA21获取15比特的宽动态范围信号DATA3。通过以高精度检测不同增益之间的增益误差并执行增益校正，即使两个图像被组合为一个，仍可使图像中的电平差难以在视觉上辨识。

图5示出根据本发明的第一实施例的固态成像器件1的示意性配置。固态成像器件1包括像素单元10、列放大器单元102、存储单元103和输出单元104，在像素单元10中，多个像素101按矩阵布置。每个像素101包括通过光电转换产生信号（电荷）的光电转换元件（光电二极管），并且还可包括像素输出单元和像素选择单元，像素输出单元将光电转换元件中产生的电荷转换为电压信号，并输出该电压信号，像素选择单元用于选择像素101。尽管为了简单起见，仅示出了四个像素101，但是在像素单元10中存在m行n列的像素101。各列放大器单元102被与像素101的各列对应地提供。列放大器单元102输出第一信号G1和第二信号G8，第一信号G1通过以第一增益（例如，增益1）放大来自多个像素101的信号而产生，第二信号G8通过以大于第一增益的第二增益（例如，增益8）放大这些信号而产生。在本实施例中，每个列放大器单元102包括用于每列的具有不同增益的两个放大器单元。每个放大器单元的增益是可变的。存储单元103临时存储来自对应的列放大器单元102的具有不同增益的信号。输出单元104包括例如输出放大器1042，并且通过输出放大器1042将信号输出到固态成像器件1的外部。同一列中提供的像素101通过同一垂直信号线VL与对应的列放大器单元102连接。为多个像素101的每列提供垂直信号线VL，以将所述多个像素101与对应的列放大器单元102连接。即使对于每列存在多根垂直信号线VL，本实施例的精神也不改变。当像素101被垂直扫描电路105选择时，每个像素101将信号输出到对应的垂直信号线VL，并且该信号被对应的列放大器单元102放大。放大的信号被保存在对应的存储单元103中。当连接存储单元103和水平信号线HL的开关通过水平扫描电路1041被控制为接通时，被列放大器单元102放大的信号通过输出放大器1042输出到固态成像器件1的外部。时序产生器106被配置为将信号供给垂直扫描电路105和水平扫描电路1041。时序产生器106可供给用于控制列放大器单元102和存储单元103的信号。指出，时序产生器106可设置在固态成像器件1的外部。

关于图5所示的固态成像器件1，已参照图1描述了从固态成像器件1输出的信号电平与入射在每个像素101上的光量的关系，从固态成像器件1输出的信号电平是当每个列放大器单元102的增益为1和8时的信号电平。将省略该关系的描述。当每个列放大器单元102具有低增益时，来自对应的输出放大器1042的噪声大于来自每个像素101的噪声。为了降低输出噪声，产生高增益信号。在AD转换之后，使高增益信号返回到原始信号电平以改进S/N比。

图6示出根据本发明的第一实施例的每个列放大器单元102中的两个列放大器单元102-1和102-2的示意电路图。图6示出某像素列中的一个提取像素，并且为每根垂直信号线VL提供两个列放大器单元102-1和102-2。假定列放大器单元102-1和102-2的输入电容器C0具有相同的电容值。列放大器单元102-1和102-2关于反馈电容器的电容的幅值是不同的，所述反馈电容器设置在运算放大器Amp的反相输入端子与输出端子之间的反馈路径中。反馈电容器C1和C2与列放大器单元102-1连接，反馈电容器C3和C4与列放大器单元102-2连接。反馈电容器C1、C2、C3和C4的电容值分别被假定为输入电容C0的电容值的1倍、1/2倍、1/8倍和1/16倍。也就是说，在本实施例中，每列的列放大器单元102包括其增益被设置为彼此不同的两个列放大器单元102-1和102-2。每个列放大器单元102用不同的列放大器单元102-1和102-2放大并输出第一信号G1和第二信号S8。可使用可被设置为具有彼此相等的增益的列放大器单元，只要这些列放大器单元可被设置为具有彼此不同的增益即可。保持电容器CTS1和CTS2由信号控制，而保持电容器CTN1和CTN2由信号控制。

将参照图7来描述根据本实施例的操作。图7是示出当对于按矩阵布置的某行像素中的一个像素当从固态成像器件获取信号时的时序图。这里假定列放大器单元102-1的增益为1，列放大器单元102-2的增益为8。

首先，在时间t0，除信号和之外的所有信号都转变为（shiftto）高电平。当信号变为高电平时，使像素选择单元SEL导通。像素输出单元SF的源极端子和恒流源Iconst电连接形成源极跟随器电路。该形成使与像素输出单元SF的栅极端子的电势对应的电平作为垂直信号线VL上的信号出现。因为信号此时为高电平，所以使重置单元RES导通，并且与像素输出单元SF的栅极端子被重置的状态对应的电平作为垂直信号线VL上的信号出现。另外，信号 和变为高电平，这使每个运算放大器Amp的反相输入端子和输出端子短路并且使反馈电容器C1、C2、C3和C4被重置。因为每个运算放大器Amp中的虚拟接地现象，反馈电容器C1和C3的端子的电势可被认为是与电源电势Vref相同的电势。因为信号和为高电平，所以保持电容器CTN1、CTS1、CTN2和CTS2被运算放大器Amp的输出重置。

在时间t1，信号转变为低电平。使重置单元RES不导通，并且使像素输出单元SF的栅极端子解除重置状态。由重置状态的解除引起的噪声分量导致像素噪声n。

在时间t2，信号 和转变为低电平，并且使与这些信号对应的开关不导通。

信号在时间t3转变为低电平使每个运算放大器解除输入端子与输出端子之间的短路状态。与像素输出单元SF的栅极端子的重置对应的电平在每个输入电容器C0处被电源电势Vref箝位。

信号和在时间t4变为高电平，信号在时间t5变为低电平。这些转变使列放大器单元102-1当时的输出保持在保持电容CTN1中并且使列放大器单元102-2当时的输出保持在保持电容CTN2中。保持电容CTN1和CTN2所保持的信号包括源于对应的列放大器单元102的偏移分量。

当信号在时间t6转变为高电平时，光电二极管PD中所累积的电荷被传送到像素输出单元SF的栅极端子。因为像素输出单元SF的栅极端子处的电势改变，所以垂直信号线VL上出现的电平也改变。此时，每个输入电容器C0处于浮置状态，并且仅与垂直信号线VL上在时间t1被箝位的电平的差值输入到对应的运算放大器Amp的反相输入端子。也就是说，可通过箝位操作来降低箝位电容器的上游产生的噪声分量，并且基于光电转换的信号输入到运算放大器Amp。

信号从时间t7起以脉冲形状保持高电平。当信号变为低电平时，开关断开，并且从列放大器单元102-1输出的信号和从列放大器单元102-2输出的信号分别被保持在保持电容CTS1和CTS2中。如保持电容CTN1和CTN2中那样，保持电容CTS1和CTS2所保持的信号包括源于对应的列放大器单元102的偏移分量。

在信号和转变为低电平之后，信号在时间t8变为低电平。该转变使像素选择单元SEL不导通，并且使像素101解除选定状态。

信号从时间t9起相继变为高电平，并且信号通过差动放大器D.Amp1和D.Amp2从成一行的像素101输出。差动放大器D.Amp1从保持电容CTS1处的像素信号减去保持电容CTN1处的偏移信号，以输出移除偏移之后的像素信号S1。差动放大器D.Amp2从保持电容CTS2处的像素信号减去保持电容CTN2处的偏移信号，以输出减小偏移之后的像素信号S2。因为保持电容器CTS1、CTS2、CTN1和CTN2所保持的信号包括源于列放大器单元102的偏移，所以可通过差动放大器D.Amp1和D.Amp2获得差值来减小偏移分量。以增益1放大的信号S1从差动放大器D.Amp1输出，以增益8放大的信号S2从差动放大器D.Amp2输出。信号S1和S2包括如上所述的输出噪声N。

在本实施例中，为每列提供列放大器单元102使得成一行的像素能够被并行处理。也就是说，列放大器102可以被以比输出放大器1042的速度低的速度驱动，并且具有不可能变为噪声源的优点。

本实施例使得能够增大固态成像器件1的动态范围并且改进固态成像装置的S/N比。可通过在DSP23中执行与和列放大器单元102的增益对应的γ值的相乘来获得有利图像。因为对于每根垂直信号线VL提供具有不同增益的多个列放大器单元1021-1和102-2，所以本实施例具有能够执行并行处理的优点。也就是说，本实施例适合于高速操作。

将参照图8来描述这样的实施例，在该实施例中，对于根据本发明的第一实施例的固态成像器件1中的、图5中的各像素101提供一个列放大器单元102。图8示出根据本实施例的一个列放大器单元102的示意电路图。每个像素101包括光电二极管PD和传送单元TX，光电二极管PD是光电转换元件，传送单元TX将光电二极管PD中累积的电荷传送到构成像素输出单元SF的MOS晶体管的栅极端子。作为像素输出单元SF的输入部分的栅极端子通过重置单元RES与电源VDD连接。像素输出单元SF的源极端子通过像素选择单元SEL与恒流源Iconst连接以及与列放大器单元102的输入电容器C0的一个端子连接。

列放大器单元102包括运算放大器Amp。运算放大器Amp的反相输入端子与输入电容器C0的另一端子连接。反馈电容器C1、C2和C3被提供以便通过开关将运算放大器Amp的反相输入端子和输出端子连接。还提供了用于使运算放大器Amp的反相输入端子和输出端子短路的开关。电源电势Vref施加于运算放大器Amp的非反相输入端子。从像素101输出到垂直信号线VL的信号被以这样的增益放大，该增益由与运算放大器Amp的反馈路径连接的反馈电容器C1、C2和C3的电容值与输入电容器C0的电容值的比率确定。反馈电容器C1、C2和C3的电容值分别被假定为输入电容器C0的电容值的1倍、1/8倍和1/16倍。也就是说，在本实施例中，提供具有可变增益的列放大器单元102。如稍后将描述的，源于像素101的噪声通过输入电容器C0被减小。输入电容器C0、运算放大器Amp和信号被输入到其的开关将统称为第一CDS电路。

被列放大器单元102放大的信号被选择性地发送到保持电容器CTS1、CTN1、CTS2和CTN2，并且被保持在保持电容器CTS1、CTN1、CTS2和CTN2中。保持电容器CTS1和CTS2保持基于通过光电二极管PD中的光电转换而获得的电荷的信号，保持电容器CTN1和CTN2保持基于像素输出单元SF的重置的信号。保持电容器CTS1、CTN1、CTS2和CTN2分别与不同的水平线HL1至HL4连接。保持电容器CTS1和CTN1中保持的信号分别通过开关与差动放大器D.Amp1的不同输入端子连接。保持电容器CTS2和CTN2中保持的信号分别通过开关与差动放大器D.Amp2的不同输入端子连接。当信号 ...从水平扫描电路1041输入时，保持电容器CTS1、CTN1、CTS2和CTN2中保持的信号通过水平信号线HL1至HL4输入到对应的差动放大器D.Amp1和D.Amp2。保持电容器CTS1和CTN1中保持的信号之间的差值从差动放大器D.Amp1输出。保持电容器CTS2和CTN2中保持的信号之间的差值从差动放大器D.Amp2输出。保持电容器CTS1、CTN1、CTS2和CTN2以及差动放大器D.Amp1和D.Amp2将被统称为第二CDS电路。第二CDS电路减小源于列放大器单元102的偏移。

将参照图9来描述根据本实施例的操作，图9是图8中的实施例的示意性时序图。这里假定使用反馈电容器C1和C2，并且反馈电容器C1和C2的电容值分别为输入电容器C0的电容值的1倍和1/8倍。也就是说，将描述一个信号被以增益1和增益8放大的情况。在图8中，输入到TX、RES和SEL所指示的开关的信号分别是信号 和并且当这些信号为高电平时，这些开关导通。供给存在于反馈电容器C1、C2和C3与运算放大器Amp的反相输入端子之间的开关的信号分别是信号 和并且当这些信号为高电平时，这些开关导通。供给存在于保持电容器CTS1、CTN1、CTS2和CTN2与列放大器单元102的输出端子之间的开关的信号分别是信号 和并且当这些信号为高电平时，这些开关导通。

首先，在时间t0，除信号和之外的所有信号都转变为高电平。当信号变为高电平时，使像素选择单元SEL导通。像素输出单元SF的源极端子和恒流源Iconst电连接形成源极跟随器电路。该形成使与像素输出单元SF的栅极端子的电势对应的电平作为垂直信号线VL上的信号出现。因为信号此时为高电平，所以使重置单元RES导通，并且与像素输出单元SF的栅极端子被重置的状态对应的电平出现在垂直信号线VL上。另外，信号 和变为高电平，这使运算放大器Amp的反相输入端子和输出端子短路并且使反馈电容器C1、C2和C3被重置。因为运算放大器Amp中的虚拟接地现象，反馈电容器C1和C2的端子的电势可被认为是与电源电势Vref相同的电势。因为信号 和为高电平，所以使对应的开关导通，并且保持电容器CTN1、CTS1、CTN2和CTS2被运算放大器Amp的输出重置。

在时间t1，信号转变为低电平。使重置单元RES断开，并且使像素输出单元SF的栅极端子解除重置状态。由重置状态的解除引起的噪声分量导致像素噪声n。

在时间t2，信号 和变为低电平，并且使与这些信号对应的开关不导通。

此后，信号在时间t3转变为低电平使运算放大器解除输入端子与输出端子之间的短路状态。与像素输出单元SF的栅极端子的重置对应的电平在输入电容器C0处被电源电势Vref箝位。

信号和在时间t4变为高电平，信号在时间t5变为低电平。这些转变使列放大器单元102当时的输出保持在保持电容器CTN1中。因为信号为高电平，所以仅反馈电容器C1与运算放大器Amp的周期路径电连接。也就是说，列放大器单元102的增益为C0/C1=C0/C0=1。保持电容器CTN1中保持的信号包括源于列放大器单元102的偏移分量。

信号在时间t6转变为低电平，信号在时间t7转变为高电平。通过这些转变，仅反馈电容器C2与运算放大器Amp的反馈路径电连接。也就是说，列放大器单元102的增益为C0/C2=C0/(C0/8)=8。

信号从时间t7起以脉冲形状保持高电平。当信号变为低电平时，包括源于列放大器单元102的偏移分量的信号被保持在保持电容器CTN2中。

当信号在时间t8转变为高电平时，光电二极管PD中累积的电荷被传送到像素输出单元SF的栅极端子。因为像素输出单元SF的栅极端子处的电势改变，所以垂直信号线VL上出现的电平也改变。此时，输入电容器C0处于浮置状态，并且仅与垂直信号线VL上在时间t1被箝位的电平的电势差输入到运算放大器Amp的反相输入端子。也就是说，在箝位电容器的上游产生的噪声分量之中，在垂直信号线VL上在时间t3的电平与在时间t8或以后时间的电平之间具有相关性的噪声分量可通过箝位操作被减小。因此，基于光电转换的信号输入到运算放大器Amp。因为流过恒流源Iconst的电流中的波动、像素输出单元SF中产生的被称为1/f噪声的噪声等在时间t1与时间t8之间不同（彼此不具有相关性），所以这些波动、噪声等不能通过箝位操作被减小。在本实施例中，没有相关性的噪声分量对应于像素噪声n。

在时间t8，仅电容值为输入电容器C0的电容值的1/8倍的反馈电容器C2存在于运算放大器Amp的反馈路径中，并且基于光电转换的信号被以增益8放大。信号从时间t8起以脉冲形状保持高电平，并且信号转变为低电平使被列放大器单元102以增益8放大的信号保持在保持电容器CTS2中。如保持电容器CTN2的情况那样，保持电容器CTS2所保持的信号包括源于列放大器单元102的偏移。

信号在时间t9转变为低电平，信号在时间t10转变为高电平。通过这些转变，仅反馈电容器C1与运算放大器Amp的反馈路径电连接。因为反馈电容器C1的电容值等于输入电容器C0的电容值，所以输入到列放大器单元102的信号被以增益1放大。

信号在时间t10变为高电平。当信号转变为低电平时，通过以增益1放大垂直信号线VL上出现的电平而获得的信号被保持在保持电容器CTS1中。如保持电容器CTN1的情况那样，保持电容器CTS1中所保持的信号包括源于列放大器单元102的偏移。

此后，信号变为低电平，这使像素选择单元SEL不导通，并使像素101解除选定状态。

信号从时间t11起相继变为高电平，并且信号相继通过差动放大器D.Amp1和D.Amp2从成一行的像素101输出。因为保持电容器CTS1、CTN1、CTS2和CTN2中所保持的信号包括源于列放大器单元102的偏移，所以可通过差动放大器D.Amp1和D.Amp2获得差值来减小偏移分量。以增益1放大的信号S1从差动放大器D.Amp1输出，以增益8放大的信号S2从差动放大器D.Amp2输出。信号S1和S2包括如上所述的输出噪声N。

列放大器单元102用同一列放大器单元相继放大第一信号G1和第二信号G2，并输出这些信号。在本实施例中，为每列提供列放大器单元102使得成一行的像素101能够被并行处理。也就是说，列放大器单元102可以被以比输出放大器1042的速度低的速度驱动，并且具有不可能变为噪声源的优点。

将描述根据本发明的第一实施例的固态成像装置的操作。图10是用于描述根据第一实施例的固态成像装置的成像时序的图。首先将描述使用于形成增益误差校正信号的对象成像并产生校正系数K的处理。在时间段T1期间，执行曝光。在时间段T2期间，读取每个像素101的重置信号，并且该重置信号在列放大器单元102的输入部分被箝位。在时间段T3期间，读取像素101处的曝光信号，并且CDS电路中的CDS操作结束。通过CDS操作获得的信号输出到固态成像器件1的外部。在时间段T4期间，AD转换单元21将信号从模拟形式转换为数字形式。通过参照图3描述的信号处理，比较单元224在时间段T5期间将这两个信号的电平进行比较，在时间段T6期间基于增益误差ΔV来产生校正系数K，并且在时间段T7期间将校正系数K存储在校正数据存储单元225中。通过类似的操作，将用于每种增益组合的校正系数K保存在照相机中。

将描述成像时的处理。在时间段T1至T4期间，执行与产生校正系数K时的一系列操作相同的一系列操作。此后，在时间段T8期间，校正单元226使用存储的校正系数来校正信号DATA2。在时间段T9期间，通过比特切换标志执行信号DATA1与信号DATA2之间的切换，以输出15比特的数字信号DATA3。如上所述，相继从固态成像器件1的像素单元10读取像素信号，校正单元226基于校正系数K来校正增益误差，并执行比特切换（时间段T2至T4、T8和T9）。通过这些操作，获得图像数据。在时间段T10期间，DSP23执行校正信号DATA3的信号处理，并将得到的信号记录在记录单元3上。通过该成像时序，记录图像中的电平差难以在视觉上辨识的宽动态信号。

第二实施例

将描述本发明的第二实施例。在第一实施例中，使用于校正信号形成的对象成像，并检测增益误差。每个列放大器单元102或存储单元103具有由于半导体工艺变化而导致的固定模式的偏移噪声和增益误差，这导致图像性能降低。本发明的第二实施例的目的是消除上述噪声并且通过将参考信号输入到每根垂直信号线VL来省去用于校正信号形成的对象的成像。以下将描述本实施例与第一实施例之间的差别。

图11示出根据本发明的第二实施例的包括参考信号输入电路（参考信号输入单元）107的固态成像器件1的示意性配置。列放大器单元102包括列放大器单元102-1和102-2。每根垂直信号线VL通过由脉冲控制的开关与参考信号输入电路107的参考信号线1072连接。参考信号输入电路107在成像之前（或者当用于拍摄的电源开启时）使由脉冲控制的开关导通并且控制由脉冲控制的开关。通过这种配置，输入具有与成像灵敏度对应的振幅的参考信号来检测下游信号处理系统中的增益误差和偏移噪声。参考信号输入电路107包括具有两个电源电压Vs1和Vs2的信号源1071，信号源1071选择性地将参考信号电压Vs1和Vs2输出到每根垂直信号线VL。电源电压Vs2被可变地控制。信号源1071用脉冲控制开关的导通/不导通，这样在每根垂直信号线VL上产生信号Vs1-Vs2。当信号Vs1-Vs2被列放大器单元102以高增益放大时，该信号被设置为具有不大于信号电平VH(b)的信号电平。

参考信号电压Vs1是与像素101的重置电平对应的电势，参考信号电压Vs2是与来自每个像素101的曝光信号对应的电势。通过执行参照图6和图8描述的CDS处理和每个列放大器单元102中的增益处理，可检测不同增益之间的增益误差。如果使用数模（DA）转换单元来准备电源Vs2，则信号Vs1-Vs2的信号电平可容易地变为与每个列放大器单元102的每个增益对应的信号电平。如果每个列放大器单元102具有大增益，则需要使参考信号电压Vs2非常低，以使得参考信号电平不饱和。DA转换单元可容易地产生这样的低电势。如上所述，因为可用具有非常简单的配置的参考信号输入电路107来检测增益误差，所以成像之前的增益误差检测非常有效。

将参照图14来描述根据本实施例的固态成像装置的成像时序。首先将描述产生校正系数K的处理。在时间段T1期间，开启对于固态成像装置的供电。在时间段T2期间，参考信号输入电路107将与每个像素101的重置信号对应的参考信号电压Vs1输出到垂直信号线VL。在时间段T3期间，参考信号输入电路107将与像素101处的曝光信号对应的参考信号电压Vs2输出到垂直信号线VL。列放大器单元102以第一增益和第二增益放大参考信号Vs1-Vs2，并输出第一信号G1和第二信号G8。在时间段T4期间，AD转换单元21将第一信号G1和第二信号G8从模拟形式转换为数字形式。通过图3中的信号处理，比较单元224在时间段T5期间将这两个信号的电平进行比较，在时间段T6期间基于增益误差ΔV来产生校正系数K，并且在时间段T7期间将用于每列和每个增益误差的校正系数K存储在校正数据存储单元225中。如上所述，当电源开启时，每个列放大器单元102输出通过放大参考信号Vs1-Vs2而获得的第一信号G1和G8，比较单元224检测第三信号G8#与第一信号G1之间的增益误差ΔV，并产生校正系数K。

将描述成像时的处理。当在生产点（比如，工厂）上生产成像系统时，或者当在成像系统的初始化时获取校正系数时，执行与参照图10所述的成像时序的一系列操作类似的一系列操作。另一方面，当每次执行成像就更新校正系数时，在紧接着开启向成像系统的供电之后的时间段T1期间开始曝光之前计算校正系数，并将这些校正系数保存在存储器中。在时间段T2或以后的时间段期间，以与图10中的时序相同的时序执行操作。

如上所述，多个像素101按矩阵布置，以通过光电转换产生信号。参考信号输入电路107产生参考信号Vs1-Vs2。为多个像素101的每列提供列放大器单元102，以输出第一信号G1和第二信号G8，第一信号G1通过以第一增益放大来自所述多个像素101的信号和参考信号Vs1-Vs2而获得，第二信号G8通过以大于第一增益的第二增益放大该信号而获得。AD转换单元21将第一信号G1和第二信号G8从模拟形式转换为数字形式。当列放大器单元102输出通过放大参考信号Vs1-Vs2而获得的第一信号G1和第二信号G8时，比较单元224检测第三信号G8#与第一信号G1之间的增益误差ΔV，第三信号G8#通过将第二信号G8电平移位到与信号G1的增益水平相同的增益水平而获得。当列放大器单元102输出通过放大所述多个像素101中的每个处的信号而获得的第一信号G1和第二信号G8时，校正单元226基于增益误差ΔV来校正第一信号G1以及第二信号G8和第三信号G8#中的一个。

第三实施例

将描述本发明的第三实施例。图12是示出根据本发明的第三实施例的包括参考信号输入电路的像素101的示意性配置的示图。在第二实施例（图11）中，使用来自参考信号输入电路107的参考信号来检测列放大器单元102等中的增益误差。在本实施例中，每个像素101包括输出参考信号的参考信号输入电路。以下将描述本实施例与第二实施例之间的差别。开关根据信号将重置开关RES与电源电势VDD处的节点和参考电势Vs2处的节点中的一个连接。在重置时，重置开关RES与电源VDD处的节点连接，并且像素输出部分SF的栅极端子被电源电势VDD重置。相反，在参考信号读取时，通过光电二极管PD中的曝光而获得的电荷不被供给。重置开关RES与参考电势Vs2处的节点连接，并且参考电势Vs2反而被供给像素输出部分SF的栅极端子。参考电势输出到垂直信号线VL。用于参考电势Vs2的电源可以是DA转换单元。如上所述，通过从像素单元10输入参考信号来检测每个列放大器单元102、AD转换单元21等中的误差。误差的校正使得能够获取良好图像。

如上所述，每个像素101包括光电二极管（光电转换元件）PD、传送开关TX和场效应晶体管SF。光电二极管PD通过光电转换产生信号。传送开关TX与光电转换元件PD连接。场效应晶体管SF具有通过传送开关TX与光电二极管PD连接的栅极、与电源电势VDD处的节点连接的漏极、以及通过像素选择单元SEL将信号输出到列放大器单元102的源极。参考信号输入电路包括用于参考电势Vs2的电源和控制信号的开关，并且选择性地将参考信号Vs2和VDD输出到场效应晶体管SF的栅极。参考信号VDD对于场效应晶体管SF的供给对应于第二实施例中的参考信号电压Vs1的供给。参考信号Vs2对于场效应晶体管SF的栅极的供给对应于第二实施例中的参考信号电压Vs2的供给。根据本实施例的操作与根据第二实施例的操作相同。

第四实施例

图13是示出根据本发明的第四实施例的固态成像器件1的示意性配置的示图。本实施例通过将列放大器单元102下游的AD转换单元108和如图11中的实施例中的参考信号输入电路107添加到图5中的第一实施例而获得。以下将描述本实施例与第二实施例之间的差别。在每个AD转换单元108中，列放大器单元102的放大器单元将输出信号从模拟形式转换为数字形式。AD转换单元108用不同的AD转换单元将第一信号G1和第二信号G8从模拟形式转换为数字形式。在固态成像器件1中为来自列放大器单元102的两个增益信号中的每个提供AD转换单元108使得能够进行更高处理。根据图3中的实施例的比特处理单元22用作根据第四实施例的比特处理单元22（图2）。每个列放大器单元102的增益在拍摄灵敏度设置中设置，参考信号的电平根据这些增益设置，并且参考信号被输入。因此，在增益误差检测时，比较电平确定单元222（图3）不是必要的。时序产生器（TG）24控制比较单元224。在实际成像中，时序产生器24作为用于信号DATA2（G8）的比较电平确定单元222操作。即使具有稍大增益误差的AD转换单元108设置在固态成像器件1中，参考信号的输入也使得能够精确地检测和校正列放大器单元102和AD转换单元108中的信号误差。

图14是用于描述根据本实施例的固态成像装置的成像时序的图。将描述根据本实施例的产生校正系数K的方法与第二实施例之间的差别。在时间段T4期间，每个AD转换单元108将第一信号G1和第二信号G8从模拟形式转换为数字形式。通过图3中的信号处理，比较单元224在时间段T5期间将这两个信号的电平进行比较，在时间段T6期间基于增益误差ΔV来产生校正系数K，并且在时间段T7期间将用于每列和每个增益误差的校正系数K存储在校正数据存储单元225中。成像的时序与第二实施例中的时序相同。

第五实施例

图15是示出根据本发明的第五实施例的固态成像器件1的示意性配置的示图。本发明的特征在于，与第四实施例（图13）不同的是，为每个像素列提供一个AD转换单元108。以下将描述本实施例与第四实施例之间的差别。列放大器单元102包括输出具有低增益的第一信号G1的列放大器单元102-1和输出具有高增益的第二信号G8的列放大器单元102-2，并且用不同的列放大器单元102-1和102-2放大并输出第一信号G1和第二信号G8。信号选择单元109通过开关控制来选择具有低增益的第一信号G1和具有高增益的第二信号G8中的一个。AD转换单元108将信号选择单元109选择的第一信号G1和第二信号G8中的所述一个从模拟形式转换为数字形式。当第二信号G8不大于第一信号电平VH(b)时，信号选择单元109选择第二信号G8，当第二信号G8大于第一信号电平VH(b)时，信号选择单元109选择第一信号G1。AD转换单元108用单个AD转换单元相继将第一信号G1和第二信号G8中的一个信号从模拟形式转换为数字形式。信号选择单元109通过AD转换单元108与上述数字信号并行地将如图3中的选择信号传送到水平信号线HLB。选择信号是指示第一信号G1和第二信号G8中的哪个被选择的信号。如第一实施例中那样，当第一信号G1被选择时，选择信号为低电平，当第二信号G8被选择时，选择信号为高电平。比特切换单元227设置在水平信号线HLB上。第一信号G1和第二信号G8中的一个根据每列的像素信号电平与选择信号一起从AD转换单元108和信号选择单元109传送到水平信号线HLB，并且输出到比特切换单元227。比特切换单元227具有与图4中的比特切换单元227的配置相同的配置，并且以相同的方式操作。也就是说，当选择信号为高电平时，比特切换单元227选择第二信号G8并输出高增益信号，当选择信号为低电平时，比特切换单元227输出第一信号G1作为低增益信号。固态成像器件1将选择信号与低增益信号和高增益信号中的一个一起输出。选择信号可与第一信号G1和第二信号G8中的一个并行传送，或者可被串行传送。比特处理单元22-1（稍后将描述）（图16）检测从比特切换单元227输出的数据中的增益误差ΔV，并校正该数据。

指出，如图8所示，每个列放大器单元102可用单个列放大器相继放大并输出第一信号G1和第二信号G8。在这种情况下，列放大器单元102首先输出以高增益放大的第二信号G8，其次输出以低增益放大的第一信号G1。信号选择单元109通过确定第二信号G8的信号电平来选择将被AD转换的信号。因为使用以高增益放大的第二信号来执行信号电平确定，所以用于确定信号电平的电路不必需具有高精度。

根据本实施例，每个AD转换单元108中的AD转换单元的数量可减半。所述减少导致固态成像器件1的大小减小和功耗降低。因为来自AD转换单元108的数据块的数量可减半，所以固态成像器件1的封装中的端子的数量也可减少。本实施例因此是成本有效的。

图16是示出根据本发明的第五实施例的比特处理单元22-1的示意性配置的示图。比特处理单元22-1代替图2中的AD转换单元21和比特处理单元22被提供，并且接收从固态成像器件1输出的信号。以下将描述比特处理单元22-1与图3中的比特处理单元22之间的差别。

首先将描述产生校正系数K的处理。当对于固态成像装置的供电开启时，参考信号输入电路107将参考信号输出到垂直信号线VL。每个信号选择单元109相继选择第一信号G1和第二信号G8，而不管第二信号G8的信号电平如何。当第一信号G1被选择时，选择信号为低电平，当第二信号G8被选择时，选择信号为高电平。比特切换单元227相继输出低增益信号和高增益信号。数据同步单元228相继接收低增益信号和高增益信号，并且并行地输出信号DATA1和DATA2。信号DATA1是比特切换单元227输出的低增益信号，而信号DATA2是比特切换单元227输出的高增益信号。比较单元224将信号DATA1与DATA2进行比较，检测增益误差ΔV，并将增益误差ΔV的倒数作为增益误差校正系数K存储在校正数据存储单元225中。也就是说，比较单元224检测当第一信号G1和第二信号G8被电平转变为相同增益水平时第一信号G1与第二信号G8之间的增益误差ΔV。校正系数K的产生需要至少两个信号，即，第一信号和第二信号。第一信号和第二信号使得能够计算用于所有列放大器单元中的每个的校正系数。可通过计算多个校正系数并求取这些校正系数的平均来获得更精确的校正系数。

将描述成像时的处理。如果校正系数在照相机初始化时产生并且被存储在存储器中，则曝光信号从像素101输出到垂直信号线VL。被每个列放大器单元102放大的第一信号G1和第二信号G8被AD转换单元108进行AD转换，并相继从固态成像器件1输出。从固态成像器件1输出的数字信号相继输入到比特处理单元22-1。当从固态成像器件1输入的选择信号为高电平时，如图3中那样，校正单元226通过将高增益信号的低位的12个比特与校正数据存储单元225中的校正系数K相乘来校正输入的高增益信号，并输出信号DATA3。当选择信号为低电平时，校正单元226将输入的低增益信号没有改变地作为信号DATA3输出。

指出，校正单元226可校正低增益信号、第一信号G1和第二信号G8中的一个，而不是校正高增益信号。图16中的比特处理单元22-1可设置在图15中的固态成像器件1中。在这种情况下，准备比特切换单元227被比特处理单元22-1取代的电路设计。

根据本实施例，可使列放大器单元102的数量比用于放大第一信号G1的列放大器单元102和用于放大第二信号G8的列放大器单元102分开提供的情况少，这使得能够降低成本。因为第一信号G1和第二信号G8中的一个被选择并且被从模拟形式转换为数字形式，所以与第一信号G1和第二信号G8两者都被从模拟形式转换为数字形式的情况相比，可改进操作速度。

第六实施例

图17是示出根据本发明的第六实施例的固态成像器件1的示意性配置的示图。本实施例是通过对于图13中的第四实施例将图3中的比特处理单元22添加到固态成像器件1内而获得的实施例。比特处理单元22设置在水平信号线HLB上。因为比特处理单元22设置在固态成像器件1内，所以固态成像器件1在AD转换之后仅输出宽动态范围的15比特信号。外部处理电路单元仅包括DSP23（图2）。因此，可实现固态成像装置的大小和成本的降低。根据本实施例的固态成像装置的成像时序基本上与图14中的根据第四实施例的成像时序相同，将省略成像时序的描述。

根据第一实施例至第六实施例，可减小当获得以不同增益放大的信号时每个列放大器单元102中的增益误差和/或AD转换单元21和108中的转换误差。

指出，上述实施例仅仅示出了实现本发明的具体例子，本发明的技术范围不应由于实施例而被限制性地解释。换句话讲，在不脱离本发明的技术构思或主要特征的情况下，可以以各种形式实现本发明。

本申请要求于2010年9月30日提交的日本专利申请No.2010-221200的权益，该申请的全部内容特此通过引用并入本文。

Claims (7)

1.一种固态成像装置，包括：

多个像素，所述多个像素按矩阵布置，用于通过光电转换产生信号；

多个列放大器单元，所述多个列放大器单元中的各列放大器单元与所述多个像素中的各列对应地布置，用于输出第一信号和第二信号，所述第一信号通过以第一增益放大来自所述多个像素的信号而产生，所述第二信号通过以第二增益放大来自所述多个像素的信号而产生，所述第二增益大于所述第一增益；

模数转换单元，所述模数转换单元用于选择性地将所述多个像素中的同一个像素的第一信号和第二信号中的一个从模拟信号转换为数字信号；

比较单元，所述比较单元比较从模数转换单元输出的数字信号，用于检测当以第一增益放大的信号和以第二增益放大的信号被转变为使得在转变之后的以第一增益放大的信号和以第二增益放大的信号具有相同增益水平时以第一增益放大的信号和以第二增益放大的信号之间的增益误差；和

校正单元，所述校正单元基于所述增益误差来校正第一信号或第二信号。

2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，

所述模数转换单元将指示被所述模数转换单元转换的信号的选择信号输出到所述校正单元，

所述校正单元基于所述增益误差和所述选择信号来校正第一信号或第二信号。

3.根据权利要求1或2所述的固态成像装置，其中，

所述第一信号和第二信号分别被不同的列放大器单元放大并被输出。

4.根据权利要求1或2所述的固态成像装置，其中，

所述第一信号和第二信号相继被同一个列放大器单元放大并被输出。

5.根据权利要求1至2中的任何一个所述的固态成像装置，其中，

当第二信号的电平小于第一信号电平时，模数转换单元转换第二信号，而当第二信号的电平大于第一信号电平时，模数转换单元转换第一信号。

6.根据权利要求3所述的固态成像装置，其中，

当第二信号的电平小于第一信号电平时，模数转换单元转换第二信号，而当第二信号的电平大于第一信号电平时，模数转换单元转换第一信号。

7.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中，

当第二信号的电平小于第一信号电平时，模数转换单元转换第二信号，而当第二信号的电平大于第一信号电平时，模数转换单元转换第一信号。