CN109547715B - 成像设备和驱动方法，成像系统以及移动物体 - Google Patents

成像设备和驱动方法，成像系统以及移动物体 Download PDF

Info

Publication number
CN109547715B
CN109547715B CN201811103608.1A CN201811103608A CN109547715B CN 109547715 B CN109547715 B CN 109547715B CN 201811103608 A CN201811103608 A CN 201811103608A CN 109547715 B CN109547715 B CN 109547715B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
switch
output
pixels
analog
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811103608.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109547715A (zh
Inventor
岩田公一郎
熊谷知也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of CN109547715A publication Critical patent/CN109547715A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109547715B publication Critical patent/CN109547715B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/142—Energy conversion devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/702—SSIS architectures characterised by non-identical, non-equidistant or non-planar pixel layout
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

本发明涉及成像设备和成像设备的驱动方法。成像设备包括包含分别包含多个光电转换器的多个像素的像素阵列单元和包含模拟‑数字转换单元的数字处理单元，其中，像素的一部分输出基于在N个光电转换器处产生的电荷的第一模拟信号和基于在包含N个光电转换器的M个(M是大于N的整数)光电转换器处产生的电荷的第二模拟信号，像素的其它部分输出第二模拟信号，输出到信号处理单元的第二模拟信号的数量大于输出到信号处理单元的第一模拟信号的数量，并且，在模拟‑数字转换单元结束第一模拟信号的模拟‑数字转换之前，信号处理单元从所述一部分像素中的每一个接收第一和第二模拟信号。

Description

成像设备和驱动方法，成像系统以及移动物体
技术领域
本发明涉及成像设备和成像设备的驱动方法。
背景技术
自动执行成像时的聚焦(焦点)调整的自动聚焦(AF)功能被广泛用于诸如视频照相机和电子静态照相机的成像系统中。在已知的具有AF功能的成像设备中，各像素包含多个光电转换单元。在一个像素包含两个光电转换单元的成像设备中，可以通过使用从一个像素的两个光电转换单元获得的一对输出信号通过相位差方法执行焦距检测。另外，从两个光电转换单元获得的输出信号可以被添加以被用作图像获取信号。
日本专利申请公开No.2013-211833(以下，称为专利文献1)公开了包括在像素阵列单元的某行中仅读取图像获取信号并且在像素阵列单元的另一行中以时分(timedivisional)方式读取焦距检测信号和图像获取信号的驱动方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种成像设备，该成像设备包括分别包含多个光电转换器的多个像素被设置在多个行和多个列处的像素阵列单元、对各列设置并且与对与设置在各列处的像素连接的多个输出线、以及对各列设置并且与设置在各列处的输出线连接的多个列电路，其中，多个列电路中的每一个包括包含被配置为保持从像素输出的模拟信号的第一信号保持单元的列信号保持电路和被配置为将从列信号保持电路输出的模拟信号转换成数字信号的列模拟-数字转换电路，其中，多个列电路中的每一个在第一信号保持单元处保持基于在各像素的多个光电转换器中的N个(N是等于或大于1的整数)光电转换器处产生的电荷的第一模拟信号，然后在向列模拟-数字转换电路输出由第一信号保持单元保持的第一模拟信号之前接收基于在像素的多个光电转换器中的M个(M是大于N并因此等于或大于2的整数) 光电转换器处产生的电荷的第二模拟信号，M个光电转换器包含N个光电转换器。
根据本发明的另一方面，提供一种成像设备，包括：像素阵列单元和信号处理单元，在像素阵列单元中二维设置了分别包含多个光电转换器的多个像素，信号处理单元包含被配置为将从多个像素输出的模拟信号转换成数字信号的模拟-数字转换单元，其中，所述多个像素的一部分像素中的每一个输出基于在所述多个光电转换器之中的N个光电转换器处产生的电荷的第一模拟信号和基于在所述多个光电转换器之中的M个光电转换器处产生的电荷的第二模拟信号，所述M个光电转换器包含所述N个光电转换器，N是等于或大于1的整数，M 是大于N的整数，其中，所述多个像素的其它部分像素中的每一个输出第二模拟信号，其中，输出到信号处理单元的第二模拟信号的数量大于输出到信号处理单元的第一模拟信号的数量，并且其中，在模拟- 数字转换单元结束第一模拟信号的模拟-数字转换之前，信号处理单元从所述一部分像素中的每一个接收第一模拟信号和第二模拟信号。
根据本发明的又一方面，提供一种成像设备的驱动方法，该成像设备包括像素阵列单元，在像素阵列单元中二维设置了分别包含第一光电转换器、第二光电转换器、与第一光电转换器连接的第一传送晶体管和与第二光电转换器连接的第二传送晶体管的多个像素，该方法包括：在所述多个像素的一部分像素中的每一个处接通第一传送晶体管以输出第一模拟信号；在接通第一传送晶体管的步骤之后，在所述一部分像素中的每一个处接通第一传送晶体管和第二传送晶体管以输出第二模拟信号；执行第一模拟信号的模拟-数字转换；执行第二模拟信号的模拟-数字转换；以及在所述多个像素的其它部分像素中的每一个处接通第一传送晶体管和第二传送晶体管以输出第二模拟信号，其中，从像素阵列单元输出的第二模拟信号的数量大于从像素阵列单元输出的第一模拟信号的数量，并且其中，在执行第一模拟信号的模拟- 数字转换的步骤结束之前，执行在所述一部分像素中的每一个处接通第一传送晶体管和第二传送晶体管以输出第二模拟信号的步骤。
从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的成像设备的示意性配置的框图。
图2是示出根据本发明的第一实施例的成像设备的像素的示例性配置的电路图。
图3是示出根据本发明的第一实施例的成像设备的模拟信号保持单元的示例性配置的电路图。
图4是示出根据比较例的成像设备的驱动方法的定时图。
图5是示出根据本发明的第一实施例的成像设备的驱动方法的定时图。
图6是示出根据本发明的第二实施例的成像设备的驱动方法的定时图。
图7是示出根据本发明的第三实施例的成像设备的模拟信号保持单元的示例性配置的电路图。
图8是示出根据本发明的第三实施例的成像设备的驱动方法的定时图。
图9是示出根据本发明的第四实施例的成像设备的驱动方法的定时图。
图10是示出根据本发明的第五实施例的成像设备的模拟信号保持单元的示例性配置的电路图。
图11是示出根据本发明的第五实施例的成像设备的驱动方法的定时图。
图12是示出根据本发明的第六实施例的成像设备的驱动方法的定时图。
图13A是用于描述根据本发明的第七实施例的成像设备的模拟信号保持单元的示例性配置的示图。
图13B是用于描述根据本发明的第七实施例的成像设备的模拟信号保持单元的操作的示图。
图14是示出根据本发明的第七实施例的成像设备的驱动方法的定时图。
图15是示出根据本发明的第八实施例的成像设备的驱动方法的定时图。
图16是示出根据本发明的第九实施例的成像设备的示意性配置的框图。
图17A是示出根据本发明的第十实施例的成像系统的示图。
图17B是示出根据本发明的第十实施例的能移动的物体的示例性配置的示图。
具体实施方式
现在将根据附图详细描述本发明的优选实施例。
在专利文献1所公开的驱动方法中，在一些情况下，由于仅读取图像获取信号的行与读取焦距检测信号与图像获取信号的行之间的图像获取信号的读取定时的差异，图像质量下降。
提供的以下描述的实施例涉及能够减少执行驱动以在像素阵列单元的一行处仅读取图像获取信号并且在像素阵列的另一行处读取焦距检测信号和图像获取信号时的图像质量的下降的成像设备和成像设备的驱动方法的技术。
[第一实施例]
以下参照图1～5描述根据本发明的第一实施例的成像设备及其驱动方法。图1是示出根据本发明的成像设备的示意性配置的框图。图 2是示出根据本发明的成像设备的像素的示例性配置的电路图。图3 是示出根据本发明的成像设备的模拟信号保持单元的示例性配置的电路图。图4是示出根据比较例的成像设备的驱动方法的定时图。图5 是示出根据本发明的成像设备的驱动方法的定时图。
如图1所示，根据本实施例的成像设备100包括像素阵列单元10、垂直扫描电路20、读出电路单元30、模拟信号保持单元40、模拟-数字(AD)转换单元50、存储器单元60和水平扫描电路70。成像设备 100还包括信号产生单元34、44和54，基准信号产生单元56，计数器64，信号处理电路(数字前端：DFE)72，信号输出单元74和定时产生器(TG)80。
像素阵列单元10包含设置在多个行和多个列的矩阵中的多个像素12。图1示出包含于像素阵列单元10中的像素12中的以4×4排列的16个像素12，但是包含于像素阵列单元10中的像素12的数量不被特别限制。
在第一方向(在图1中，为横向)上延伸的控制线14被设置在像素阵列单元10的各行处。控制线14与在第一方向上布置的像素12中的每一个连接，并且作为共用于像素12的信号线。在本说明书中，控制线14延伸的第一方向也被称为行方向。
在与第一方向相交的第二方向(在图1中，为纵向)上延伸的输出线16被设置在像素阵列单元10的各列处。输出线16与在第二方向上布置的像素12中的每一个连接，并且作为共用于像素12的信号线。在本说明书中，输出线16延伸的第二方向也被称为列方向。
各行的控制线14与垂直扫描电路20连接。垂直扫描电路20是被配置为当从各像素12读出像素信号时通过控制线14向像素12供给用于驱动像素12中的读出电路的控制信号的电路单元。各列的输出线 16具有与信号处理单元92连接的一端。在本实施例中，信号处理单元92至少包含模拟-数字转换单元50。信号处理单元92还可以包括读出电路单元30、模拟信号保持单元40和存储器单元60。在图1中，各列的输出线16的一端与读出电路单元30连接。
读出电路单元30包含对应于像素阵列单元10的各列的多个列读出电路32。各列的列读出电路32包含用于从像素12读取信号的电流源负载(未示出)。列读出电路32还可以包括被配置为放大像素信号的列放大器(未示出)。读出电路单元30与信号产生单元34连接。信号产生单元34包含被配置为产生用于控制各列的列读出电路32的脉冲信号的脉冲产生单元和被配置为控制例如流向列放大器的电流的基准偏压电路单元。读出电路单元30与模拟信号保持单元40连接。
模拟信号保持单元40包含对应于像素阵列单元10的各列的多个列信号保持电路42。各列的列信号保持电路42包含被配置为暂时保持通过输出线16和列读出电路32从像素12读出的像素信号的信号保持单元。模拟信号保持单元40与信号产生单元44连接。信号产生单元44包含被配置为产生用于控制各列的列信号保持电路42的脉冲信号的脉冲产生单元。模拟信号保持单元40与AD转换单元50连接。
AD转换单元50将由模拟信号保持单元40的各列的列信号保持电路42保持的像素信号从模拟信号(以下，也称为“模拟像素信号”) 转换成数字信号(以下，也称为“数字像素信号”)。AD转换单元 50包含对应于像素阵列单元10的各列并且分别包含比较器(未示出)的多个列模拟-数字转换电路(以下，称为“列AD转换电路”)52。 AD转换单元50与信号产生单元54和基准信号产生单元56连接。信号产生单元54包含被配置为产生用于控制各列的列AD转换电路52 的脉冲信号的脉冲产生单元和被配置为控制例如流向比较器的电流的基准偏压电路单元。基准信号产生单元56是被配置为产生要与像素信号比较的基准信号(例如，灯信号)的电路单元。AD转换单元50与存储器单元60连接。
存储器单元60包含对应于像素阵列单元10的各列的多个列存储器62。存储器单元60与计数器64连接。计数器执行计数操作，并且将计数值输出到存储器单元60。各列的列存储器62存储当从AD转换单元50的各列的比较器输出锁存信号时的定时的计数值作为像素信号的数字值(数字像素信号)。存储器单元60与水平扫描电路70 和信号处理电路72连接。
水平扫描电路70是被配置为向存储器单元60供给用于向信号处理电路72输出存储于存储器单元60的各列的列存储器62中的数字像素信号的控制信号的电路单元。信号处理电路72对从存储器单元60 接收的数字像素信号执行诸如相关双重采样(CDS)的信号处理。信号处理电路72与信号输出单元74连接。信号输出单元74包含低电压差动信号(LVDS)等的外部接口，并且将通过信号处理电路72处理的数字像素信号输出到成像设备100的外部。
在本说明书中，设置在各列处的列读出电路32、列信号保持电路 42、列AD转换电路52和列存储器62也被统称为列的列电路90。
定时产生器80是用于向垂直扫描电路20，信号产生单元34、44 和54，基准信号产生单元56，计数器64和水平扫描电路70等供给用于控制其操作和操作的定时的控制信号的控制单元。可以从成像设备 100的外面供给这些控制信号的至少一部分。
图2是示出各像素12的示例性配置的电路图。多个像素12中的每一个包含光电转换器PDA和PDB、传送晶体管M1A和M1B、复位晶体管M2、放大器晶体管M3和选择晶体管M4。
光电转换器PDA和PDB为例如光电二极管。各像素12的光电转换器PDA和PDB共享一个微透镜(未示出)，并且光电转换器PDA 和PDB中的每一个被配置为接收穿过透镜的出射光瞳的不同光瞳区域的光。通过该配置，基于在光电转换器PDA处产生的电荷的信号和基于在光电转换器PDB处产生的电荷的信号可以被用作焦距检测信号。基于作为在光电转换器PDA处产生的电荷和在光电转换器PDB 处产生的电荷的总和的总电荷的信号可以被用作图像获取信号。
光电转换器PDA具有与接地节点(GND)连接的阳极和与传送晶体管M1A的源极连接的阴极。光电转换器PDB具有与接地节点 (GND)连接的阳极和与传送晶体管M1B的源极连接的阴极。传送晶体管M1A和M1B的漏极与复位晶体管M2的源极和放大器晶体管M3的栅极连接。传送晶体管M1A和M1B的漏极和复位晶体管M2 的源极以及放大器晶体管M3的栅极在所谓的浮置扩散FD处相互连接。浮置扩散FD包含电容器部件，用作电荷保持单元，并且用作由电容器部件制成的电荷电压转换单元。复位晶体管M2的漏极和放大器晶体管M3的漏极与电源节点(电压Vdd)连接。放大器晶体管 M3的源极与选择晶体管M4的漏极连接。选择晶体管M4的源极与输出线16连接。晶体管的源极和漏极可以根据晶体管的导电类型和关注的功能等以不同的方式被命名，并且也可以按与以上的描述中的名称相反的名称被称谓。
在图2所示的电路配置中，各行的控制线14包含第一传送栅极信号线、第二传送栅极信号线、复位信号线和选择信号线(均未示出)。第一传送栅极信号线与属于相应行的各像素12的传送晶体管M1A的栅极连接，并且向传送晶体管M1A的栅极供给从垂直扫描电路20输出的控制信号ptxa。第二传送栅极信号线与属于相应行的各像素12 的传送晶体管M1B的栅极连接，并且向传送晶体管M1B的栅极供给从垂直扫描电路20输出的控制信号ptxb。复位信号线与属于相应行的各像素12的复位晶体管M2的栅极连接，并且向复位晶体管M2的栅极供给从垂直扫描电路20输出的控制信号pres。选择信号线与属于相应行的各像素12的选择晶体管M4的栅极连接，并且向选择晶体管 M4的栅极供给从垂直扫描电路20输出的控制信号psel。当像素12 的各晶体管是n沟道晶体管时，该晶体管在从垂直扫描电路20供给相应的高电平控制信号时接通，或者在从垂直扫描电路20供给低电平控制信号时关断。
图3是示出包含于模拟信号保持单元40中的各列的列信号保持电路42的电路图。如图3所示，各列信号保持电路42包含输入节点40i、开关SW2、SW3和SW4、信号保持单元C2、缓冲放大器46和48以及输出节点40o。
输入节点40i通过读出电路单元30的相应列的列读出电路32与相应列的输出线16连接。换句话说，输入节点40i根据列读出电路32 的配置通过输出线16直接接收从像素12输出的像素信号，或者接收通过列读出电路32的列放大器放大的像素信号。输出节点40o与AD 转换单元50的相应列的列AD转换电路52的比较器连接。
输入节点40i与缓冲放大器46的输入端子连接。输入节点40i通过开关SW2与缓冲放大器48的输入端子和信号保持单元C2的一个端子连接。信号保持单元C2的另一端子与接地节点(GND)连接。信号保持单元C2为例如电容器元件。缓冲放大器46的输出端子通过开关SW3与输出节点40o连接。缓冲放大器48的输出端子通过开关 SW4与输出节点40o连接。
开关SW2是用于在信号保持单元C2处保持从输入节点40i输入的信号的开关。缓冲放大器46是用于从输出节点40o输出从输入节点 40i输入的信号的缓冲放大器。缓冲放大器48是用于从输出节点40o 输出由信号保持单元C2保持的信号的缓冲放大器。当开关SW3接通时，从输入节点40i输入的信号通过缓冲放大器46从输出节点40o被输出。当开关SW4接通时，由信号保持单元C2保持的信号通过缓冲放大器48从输出节点40o被输出。
开关SW2、SW3和SW4是其连接状态分别由控制信号pSH2、 pSW_VF1和pSW_VF2控制的开关。在本实施例中，各开关在相应的控制信号处于高电平时变为导通状态，或者在相应的控制信号处于低电平时变为非导通状态。但是，开关的连接状态与控制信号的信号电平之间的关系可以与本实施例中的相反。
以下参照图1～3描述根据本实施例的成像设备的各部件的基本操作。
当物体的光学图像入射于像素阵列单元10上时，各像素12的光电转换器PDA和PDB将入射光转换成根据其光量的量的电荷(光电转换)，并且蓄积产生的电荷。当接通时，传送晶体管M1A和M1B 将光电转换器PDA和PDB处的电荷传送到浮置扩散FD。浮置扩散 FD通过其电容器部件的电荷电压转换变得处于根据从光电转换器 PDA和PDB传送的电荷的量的电压。放大器晶体管M3在漏极处被供给电压Vdd，且在源极处通过选择晶体管M4被供给来自列读出电路32的电流源的偏压电流，并且用作在栅极处包含输入节点的放大单元(源跟随器电路)。通过该配置，放大器晶体管M3通过选择晶体管M4将基于浮置扩散FD的电压的信号输出到输出线16。当接通时，复位晶体管M2将浮置扩散FD复位到根据电压Vdd的电压。
像素12的传送晶体管M1A和M1B、复位晶体管M2和选择晶体管M4通过从垂直扫描电路20供给的控制信号ptxa、ptxb、pres和 psel以行为单位被控制。属于由控制信号psel选择的行(选择的行) 的多个像素12的像素信号被同时输出到各列的输出线16。
输出到各列的输出线16的各像素信号通过读出电路单元30被输入到模拟信号保持单元40，并且由相应的列的列信号保持电路42保持。由各列的列信号保持电路42保持的像素信号被输入到AD转换单元50的相应列的列AD转换电路52的比较器的一个输入端子。从基准信号产生单元56供给的基准信号被输入到比较器的另一输入端子。基准信号是其电压随着时间流逝改变的诸如灯信号的信号。各列的列 AD转换电路52的比较器比较由列信号保持电路42保持的像素信号的信号电平与基准信号的信号电平，并且在这些信号电平的大小关系反转时将锁存信号输出到存储器单元60。
计数器64对由定时产生器80产生的时钟信号的脉冲的数量进行计数，并且将计数值输出到存储器单元60。存储器单元60存储对应于基准信号开始改变后直到比较器输出锁存信号为止的时间的计数值作为各列的列存储器62中的像素信号的数字值(数字像素信号)。
水平扫描电路70在定时产生器80的控制下依次将控制信号输出到存储器单元60的各列的列存储器。已从水平扫描电路70接收了控制信号，则存储器单元60将存储于相应列的列存储器62中的数字像素信号输出到信号处理电路72。信号处理电路72对从存储器单元60 接收的数字像素信号执行诸如数字CDS的预定信号处理。信号输出单元74通过外部接口向外输出由信号处理电路72处理的数字像素信号。
在描述根据本实施例的成像设备的驱动方法之前，以下参照图4 描述根据比较例的成像设备的驱动方法。在本说明书中，在根据比较例的成像设备中，模拟信号保持单元40的各列的列信号保持电路42 仅包含一个缓冲放大器。在图3中，这对应于包含缓冲放大器46但不包含缓冲放大器48、开关SW2和SW4、以及信号保持单元C2的列信号保持电路42。
图4是示出根据比较例的成像设备的驱动方法的定时图。以下依次对属于像素阵列单元10的多个行之中的第N行、第(N+1)行和第 (N+2)行这三个行的像素12的像素信号的读取操作进行描述。第N 行和第(N+1)行是在那儿获取图像获取信号的行(以下，称为“图像信号获取行”)，并且第(N+2)行是在那儿获取焦距检测信号和图像获取信号的行(以下，称为“焦距检测信号获取行”)。
为了有利于理解图像信号获取行与焦距检测信号获取行的操作时段之间的关系，图4在上部和下部在同一时间轴上示出第N行和第 (N+1)行处的读取操作以及第(N+2)行处的读取操作。实际上，在第N行和第(N+1)行处的读取操作之后执行第(N+2)行处的读取操作。第N行和第(N+1)行中的读取操作中的时间t50对应于第(N+2) 行处的读取操作中的时间t10。
图4示出控制信号pres、ptxa和ptxb和执行AD转换的时段(在图4中，为“AD时段”)。在图4中，“N转换”表示N信号的AD 转换时段，“S转换(A+B)”表示S信号(A+B信号)的AD转换时段，“S转换(A)”表示S信号(A信号)的AD转换时段。N信号是浮置扩散FD处于复位电平时的像素信号(噪声信号)。S信号是浮置扩散FD处于根据在光电转换器PDA和PDB处产生的信号电荷的量的预定电压时的像素信号(光学信号)。“A+B信号”是基于在光电转换器PDA和PDB两者处产生的电荷的像素信号。“A信号”是基于在光电转换器PDA处产生的电荷的像素信号。
虽然图4没有示出控制信号psel，但是执行读取操作的行(选择的行)的选择信号线被供给电高平的控制信号psel，并且任何其它行 (非选择的行)的选择信号线被供给低电平的控制信号psel。在执行读取操作的行处，属于该行的各像素12的选择晶体管M4通过高电平的控制信号psel接通，并且变得准备好向输出线16输出像素信号。不执行读取操作的行的控制信号psel、pres、ptxa和ptxb保持在低电平。在定时产生器80的控制下从垂直扫描电路20供给控制信号psel、 pres、ptxa和ptxb。
以上的与定时图有关的描述对于用于描述要在后面描述的实施例的定时图是相同的。
在图4的上部的定时图中，从时间t10到时间t30的时段对应于一个水平时段(1H时段)，并且在1H时段执行属于第N行的像素 12处的读取操作。
在时间t10，控制信号pres、ptxa和ptxb处于低电平。在随后的从时间t11到时间t12的时段中，第N行的控制信号pres被控制为变成高电平，以接通属于第N行的各像素12的复位晶体管M2。因此，属于第N行的各像素12的浮置扩散FD被复位到根据电压Vdd的复位电平的电压。以下，该操作被称为“FD复位”。根据浮置扩散FD 的复位电压的像素信号(N信号)从属于第N行的各像素12被输出到各列的输出线16。
然后，在从时间t13到时间t16的时段中，从第N行的各列的像素12输出的N信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52 处经受AD转换(N转换)。
然后，在从时间t16到时间t17的时段中，第N行的控制信号ptxa 和ptxb被控制以变为高电平而接通属于第N行的各像素12的传送晶体管M1A和M1B。因此，在属于第N行的各像素12的光电转换器 PDA和PDB处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第 N行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器PDA和 PDB传送的信号电荷的量的电压。属于第N行的各像素12向各列的输出线16输出根据在光电转换器PDA和PDB处产生的信号电荷的量的像素信号(S信号)。该像素信号是通过加算基于在光电转换器PDA 处产生的信号电荷的像素信号(A信号)与基于在光电转换器PDB处产生的信号电荷的像素信号(B信号)获得的信号(A+B信号)，并且可以被用作图像获取信号。
然后，在从时间t17到时间t30的时段中，从第N行的各列的像素12输出的S信号(A+B信号)在AD转换单元50的各列的列AD 转换电路52处经受AD转换(S转换(A+B))。
在图4的上部的定时图中，从时间t30到时间t50的时段对应于一个水平时段，并且，在1H时段中执行属于第(N+1)行的各像素 12的读取操作。第(N+1)行的读取操作除了其开始时间从时间t10 迁移到时间t30以外在与第N行的读取操作相同的定时处以类似的方式被执行，因此，以下将省略其具体的描述。
在图4的下部的定时图中，从时间t10到时间t50的时段对应于属于第(N+2)行的像素12的读取时段。在两个水平时段(2H时段) 中执行第(N+2)行处的读取操作。
在时间t10，控制信号pres、ptxa和ptxb处于低电平。在随后的从时间t11到时间t12的时段中，第(N+2)行的控制信号pres被控制以变为高电平而接通属于第(N+2)行的各像素12的复位晶体管 M2。因此，执行属于第(N+2)行的像素12的FD复位。根据浮置扩散FD的复位电压的像素信号(N信号)从属于第(N+2)行的各像素 12被输出到各列的输出线16。
然后，在从时间t13到时间t16的时段中，从第(N+2)行的各列的像素12输出的N信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路 52处经受AD转换(N转换)。
然后，在从时间t16到时间t17的时段中，第(N+2)行的控制信号ptxa被控制以变为高电平而接通属于第(N+2)行的各像素12的传送晶体管M1A。因此，在属于第(N+2)行的各像素12的光电转换器PDA处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第(N+2)行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器 PDA传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA处产生的信号电荷的像素信号(S信号)从属于第(N+2)行的各像素12被输出到各列的输出线16。该像素信号是基于在光电转换器PDA处产生的信号电荷的像素信号(A信号)，并且可以被用作焦距检测信号。可以通过从A+B信号减去A信号，获得与A信号一起被用作焦距检测信号的B信号。
然后，在从时间t17到时间t30的时段中，从第(N+2)行的各列的像素12输出的S信号(A信号)在AD转换单元50的各列的列AD 转换电路52处经受AD转换(S转换(A))。
然后，在从时间t36到时间t37的时段中，第(N+2)行的控制信号ptxa和ptxb被控制以变为高电平而接通属于第(N+2)行的各像素 12的传送晶体管M1A和M1B。因此，在属于第(N+2)行的各像素 12的光电转换器PDA和PDB处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散 FD。然后，属于第(N+2)行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器PDA和PDB传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA和PDB处产生的信号电荷的量的像素信号(S信号) 从属于第(N+2)行的各像素12被输出到各列的输出线16。该像素信号是通过加算基于在光电转换器PDA处产生的信号电荷的像素信号 (A信号)与基于在光电转换器PDB处产生的信号电荷的像素信号(B 信号)获得的信号(A+B信号)，并且可以被用作图像获取信号。
然后，在从时间t37到时间t50的时段中，从第(N+2)行的各列的像素12输出的S信号(A+B信号)在AD转换单元50的各列的列 AD转换电路52处经受AD转换(S转换(A+B))。
以此方式，通过使用单个浮置扩散FD在图像信号获取行(第N 行和第N+1行)处仅执行图像获取信号(A+B信号)的读取。但是，随后通过使用单个浮置扩散FD在焦距检测信号获取行(第(N+2)行) 处执行焦距检测信号(A信号)的读取和图像获取信号(A+B信号) 的读取。因此，在上述的根据比较例的成像设备的驱动方法中，从FD 复位到S转换(A+B)的结束的时段的长度在图像信号获取行与焦距检测信号获取行之间大大不同。
具体而言，图像信号获取行处的从FD复位到S转换(A+B)的结束的时段对应于从时间t12到时间t30的时段(或从时间t32到时间 t50的时段)。但是，焦距检测信号获取行处的从FD复位到S转换 (A+B)的结束的时段对应于从时间t12到时间t50的时段。从时间 t12到时间t30的时段对于图像信号获取行和焦距检测信号获取行是共同的。从时间t30到时间t50的时段对应于1H时段。因此，从FD复位到S转换(A+B)的结束的时段对于焦距检测信号获取行比对于图像信号获取行大对应于1H时段的时间。1H时段不被特别限制，但是例如为约10微秒。
从FD复位到S转换(A+B)的结束的时段与浮置扩散FD处于浮置状态的时段重叠。因此，与图像信号获取行相比，浮置扩散FD的泄漏电流和在浮置扩散FD处产生的暗电流对图像获取信号的信号电平的影响在焦距检测信号获取行处大。结果，当执行控制使得对于图像获取信号的信号电荷的蓄积时间在行之间相同时，在从图像信号获取行获取的图像获取信号与从焦距检测信号获取行获取的图像获取信号之间也产生输出差。然后，当通过使用这些图像获取信号形成一个图像时，图像信号获取行与焦距检测信号获取行之间的输出差表现为图像质量的劣化。
为了避免这一点，在根据本实施例的成像设备中，模拟信号保持单元40被配置为图3所示的列信号保持电路42，并且，根据图5所示的定时图执行焦距检测信号获取行的读取操作。
除了与图4中的相同的控制信号pres、ptxa和ptxb和AD时段，
图5示出控制信号pSH2、pSW_VF1和pSW_VF2。控制信号pSH2、 pSW_VF1和pSW_VF2分别是用于控制开关SW2、SW3和SW4的连接状态的控制信号。控制信号pSH2、pSW_VF1和pSW_VF2是在定时产生器80的控制下从信号产生单元44被供给的。
如图5的上部的定时图所示，第N行和第(N+1)行处的读取操作与根据图4所示的比较例的成像设备的驱动方法相同。换句话说，在第N行和第(N+1)行处的读取操作中，控制信号pSH2和pSW_VF2 被控制以变为低电平，并且控制信号pSW_VF1被控制以变为高电平，以接通开关SW3并且关断开关SW2和SW4。因此，输入到输入节点 40i的像素信号通过缓冲放大器46和开关SW3从输出节点40o被输出，并且在AD转换单元50的列AD转换电路52处经受AD转换。
在图5的下部所示的定时中，从时间t10到时间t48的时段对应于属于第(N+2)行的像素12的读取时段。
在时间t10，控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH2和pSW_VF2处于低电平，并且控制信号pSW_VF1处于高电平。列信号保持电路42 的初始连接状态与第N行和第(N+1)行处的读取操作中的相同。
在随后的从时间t11到时间t12的时段中，第(N+2)行的控制信号pres被控制以变为高电平而接通属于第(N+2)行的各像素12的复位晶体管M2。因此，执行属于第(N+2)行的像素12的FD复位。根据浮置扩散FD的复位电压的像素信号(N信号)从属于第(N+2) 行的各像素12被输出到各列的输出线16。在这种状态下，由于开关 SW3导通，因此，通过列读出电路32从各列的输出线16输入到列信号保持电路42的输入节点40i的像素信号(N信号)通过缓冲放大器 46和开关SW3从输出节点40o被输出。
然后，在从时间t13到时间t16的时段中，从第(N+2)行的各列的列信号保持电路42输出的N信号在AD转换单元50的各列的列AD 转换电路52处经受AD转换(N转换)。
然后，在从时间t16到时间t17的时段中，第(N+2)行的控制信号ptxa被控制以变为高电平而接通属于第(N+2)行的各像素12的传送晶体管M1A。因此，在属于第(N+2)行的各像素12的光电转换器PDA处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第 (N+2)行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器 PDA传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA处产生的信号电荷的量的像素信号(A信号)从属于第(N+2)行的各像素12被输出到各列的输出线16。
然后，在第(N+2)行的控制信号ptxa被控制为变成低电平之后的从时间t18到时间t19的时段中，控制信号pSH2被控制以变为高电平而接通开关SW2。因此，各列的列信号保持电路42的输入节点40i 和信号保持单元C2通过开关SW2相互连接，使得通过信号保持单元C2保持从输入节点40i输入的A信号。
然后，在控制信号pSH2被控制以变为低电平之后的从时间t20 到时间t21的时段中，第(N+2)行的控制信号ptxa和ptxb被控制以变为高电平而接通属于第(N+2)行的各像素12的传送晶体管M1A 和M1B。因此，在属于第(N+2)行的各像素12的光电转换器PDA 和PDB处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第(N+2) 行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器PDA和 PDB传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA和PDB处产生的信号电荷的量的像素信号(S信号)从属于第(N+2)行的各像素12被输出到各列的输出线16。该像素信号是通过加算基于在光电转换器PDA处产生的信号电荷的像素信号(A信号)与基于在光电转换器PDB处产生的信号电荷的像素信号(B信号)获得的信号(A+B信号)。
通过列读出电路32从各列的输出线16输入到列信号保持电路42 的输入节点40i的像素信号(A+B信号)通过缓冲放大器46和开关 SW3从输出节点40o被输出。
然后，在第(N+2)行的控制信号ptxa和ptxb被控制以变为低电平之后的从时间t21到时间t34的时段中，从各列的列信号保持电路 42输出的A+B信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52 处经受AD转换(S转换(A+B))。以此方式，在根据本实施例的驱动方法中，在从时间t18到时间t19的时段中，图像获取信号(A+B 信号)在信号保持单元C2处所采样和保持的焦距检测信号(A信号) 之前被提供AD转换。
然后，在S转换(A+B)的时段结束之后的时间t34，控制信号 pSW_VF1被控制以从高电平变为低电平，并且，控制信号pSW_VF2 被控制以从低电平变为高电平。控制信号pSH2保持处于低电平。因此，开关SW2和SW3关断，并且开关SW4接通，以通过缓冲放大器 48和开关SW4从输出节点40o输出由信号保持单元C2保持的A信号。
然后，在从时间t34到时间t48的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52 处经受AD转换(S转换(A))。
当以此方式执行操作时，在比较例中，焦距检测信号获取行处的从FD复位到S转换(A+B)的结束的时段可以由从时间t12到时间 t50的时段缩短到从时间t12到时间t34的时段。因此，由于浮置扩散 FD的泄漏电流和在浮置扩散FD处产生的暗电流导致的图像获取信号的信号电平的变化可以在焦距检测信号获取行处减少。
从时间t30到时间t34的时段是超过焦距检测信号获取行处的从 FD复位到S转换(A+B)的结束的时段之中的、图像信号获取行处的从FD复位到S转换(A+B)的结束的时段的时段。如图5中的第N 行的操作与第(N+2)行的操作之间的比较所示，从时间t30到时间 t34的时段具有与从时间t17到时间t21的时段相同的长度。从时间t17 到时间t21的时段是执行A信号的采样和保持以及信号电荷向浮置扩散FD的传送的时段，并且为约1微秒～3微秒。
因此，当应用根据本实施例的驱动方法时，图像信号获取行与焦距检测信号获取行之间的从FD复位到S转换(A+B)的结束的时段的差异可以从在比较例中获得的约10微秒减少到约1微秒～3微秒。因此，从图像信号获取行获取的图像获取信号的信号电平的变化量和从焦距检测信号获取行获取的图像获取信号的信号电平的变化量之间的差异可以减小到1/3或更小，由此提高图像质量。
以此方式，根据本实施例，可以减少仅读取图像获取信号的行与读取焦距检测信号和图像获取信号的行之间的可归因于读取图像获取信号的定时的差异的图像质量的降低。仅读取图像获取信号的行和读取焦距检测信号和图像获取信号的行可以对于各帧改变。从通过垂直扫描电路20的多个行的像素的垂直扫描的开始到多个行的这些像素的下一垂直扫描的时段是产生对应于一个帧的像素信号的帧时段。典型地，该时段是直到TG80用于指示垂直扫描电路20开始垂直扫描的垂直同步信号在垂直同步信号变为活动电平之后下一次重新变为活动电平为止的时段。
[第二实施例]
以下参照图6描述根据本发明的第二实施例的成像设备的驱动方法。与根据第一实施例的成像设备的部件相同的任何部件由相同的附图标记表示，并且其描述将被省略或简化。在本实施例中描述的驱动方法是根据第一实施例的成像设备的另一驱动方法。
图6是示出根据本实施例的成像设备的驱动方法的定时图。与图 5类似，图6示出第N行、第(N+1)行和第(N+2)行处的读取操作中的控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH2、pSW_VF1和pSW_VF2以及AD时段。
在根据本实施例的驱动方法中，在图像信号获取行处将信号电荷传送到浮置扩散FD的定时延迟，使得从FD复位到S转换(A+B)的结束的时段在图像信号获取行与焦距检测信号获取行之间相等。任何其它操作与图5所示的根据第一实施例的成像设备相同。
具体而言，在第一实施例中，在图像信号获取行(第N行)处，在从时间t16到时间t17的时段中，信号电荷从光电转换器PDA和PDB 被传送到浮置扩散FD。但是，在本实施例中，在距FD复位的定时与焦距检测信号获取行相同的从时间t20到时间t21的时段中，信号电荷从光电转换器PDA和PDB被传送到浮置扩散FD。
具体而言，在第N行的读取操作中，在从时间t20到时间t21的时段中，第N行的控制信号ptxa和ptxb被控制以变为高电平而接通属于第N行的各像素12的传送晶体管M1A和M1B。因此，在属于第N行的各像素12的光电转换器PDA和PDB处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第N行的各像素12的浮置扩散FD 变为处于根据从光电转换器PDA和PDB传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA和PDB处产生的信号电荷的量的像素信号 (A+B信号)从属于第N行的各像素12输出到各列的输出线16。随后的从时间t21到时间t30的时段是从第N行的各像素12输出的A+B 信号经受AD转换(S转换(A+B))的时段。
类似地，在第(N+1)行的读取操作中，在从时间t40到时间t41 的时段中，第(N+1)行的控制信号ptxa和ptxb被控制以变为高电平而接通属于第N+1行的各像素12的传送晶体管M1A和M1B。因此，在属于第(N+1)行的各像素12的光电转换器PDA和PDB处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第(N+1)行的各像素12 的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器PDA和PDB传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA和PDB处产生的信号电荷的量的像素信号(A+B信号)从属于第(N+1)行的像素12输出到各列的输出线16。随后的从时间t41到时间t50的时段是从第(N+1) 行的各像素12输出的A+B信号经受AD转换(S转换(A+B))的时段。
因此，在第(N+2)行处的读取操作中从各像素12输出的A+B 信号经受AD转换(S转换(A+B))的时段在时间t30结束，该时间 t30是与执行第N行的读取操作的1H时段的结束相同的定时。在第 (N+2)行处的读取操作中，时间t30也是控制信号pSW_VF1被控制以从高电平变为低电平并且控制信号pSW_VF2被控制以从低电平变为高电平的定时。在第(N+2)行处的读取操作中，从各像素12输出的信号在从时间t30到时间t40的时段经受AD转换(S转换(A))。
当以此方式执行操作时，图像信号获取行处的从FD复位到S转换(A+B)的结束的时段与焦距检测信号获取行处的从FD复位到S 转换(A+B)的结束的时段相等。因此，信号电平的变化量在从图像信号获取行获取的图像获取信号与从焦距检测信号获取行获取的图像获取信号之间相等，由此减少图像质量的下降。
在根据本实施例的驱动方法中，向浮置扩散FD传送信号电荷的定时在图像信号获取行处延迟，因此，1H时段以对应于从时间t17到时间t21的时段的时间(约3微秒)更长。结果，最大帧率比根据第一实施例的驱动方法稍低，这在成像设备的规范范围内不特别是问题。
以此方式，根据本实施例，可以减少仅读取图像获取信号的行与读取焦距检测信号和图像获取信号的行之间的可归因于读取图像获取信号的读取定时的差异的图像质量的降低。
[第三实施例]
以下参照图7和图8描述根据本发明的第三实施例的成像设备及其驱动方法。与根据第一实施例和第二实施例的成像设备的部件相同的任何部件由相同的附图标记表示，并且其描述将被省略或简化。图 7是示出根据本实施例的成像设备的模拟信号保持单元的示例性配置的电路图。图8是示出根据本实施例的成像设备的驱动方法的定时图。
除了包含于模拟信号保持单元40中的各列的列信号保持电路42 具有不同的电路配置以外，根据本实施例的成像设备与根据第一实施例的成像设备相同。
如图7所示，根据本实施例的成像设备的列信号保持电路42包含输入节点40i、开关SW1、SW2、SW3和SW4、信号保持单元C1和 C2、缓冲放大器46和48以及输出节点40o。输入节点40i通过开关 SW1与缓冲放大器46的输入端子和信号保持单元C1的一个端子连接。输入节点40i还通过开关SW1和SW2与缓冲放大器48的输入端子和信号保持单元C2的一个端子连接。信号保持单元C1和C2的其它端子与接地节点(GND)连接。信号保持单元C1和C2为例如电容器元件。缓冲放大器46的输出端子通过开关SW3与输出节点40o连接。缓冲放大器48的输出端子通过开关SW4与输出节点40o连接。
开关SW1和SW2用于选择用于保持从输入节点40i输入的信号的信号保持单元C1和C2。当开关SW1接通并且开关SW2关断时，从输入节点40i输入的信号由信号保持单元C1保持。当开关SW1和 SW2接通时，从输入节点40i输入的信号由信号保持单元C2保持。开关SW1的连接状态由控制信号pSH1控制。缓冲放大器46和48是用于从输出节点40o输出由信号保持单元C1和C2保持的信号的缓冲放大器。开关SW3和SW4是用于从由信号保持单元C1和C2保持的信号中选择从输出节点40o输出的信号的开关。当开关SW3接通时，从输出节点40o输出由信号保持单元C1保持的信号。当开关SW4接通时，从输出节点40o输出由信号保持单元C2保持的信号。
以下参照图8描述根据本实施例的成像设备的驱动方法。在根据本实施例的驱动方法中，与第一和第二实施例类似，在执行S转换 (A+B)之后执行S转换(A)。
图8是示出根据本实施例的成像设备的驱动方法的定时图。除了与图5中的相同的控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH2、pSW_VF1和 pSW_VF2以及AD时段以外，图8示出控制信号pSH1。控制信号pSH1 是用于控制开关SW1的连接状态的控制信号。与控制信号pSH2、 pSW_VF1和pSW_VF2类似，在定时产生器80的控制下从信号产生单元44供给控制信号pSH1。
在图8的上部的定时图中，从时间t10到时间t30的时段对应于一个水平时段(1H时段)，并且在1H时段中执行属于第N行的像素 12的读取操作。
在时间t10，控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH1、pSH2和pSW_VF2 处于低电平，并且控制信号pSW_VF1处于高电平。
在随后的从时间t11到时间t12的时段中，第N行的控制信号pres 被控制以变为高电平而接通属于第N行的各像素12的复位晶体管 M2。因此，执行属于第N行的各像素12的FD复位。根据浮置扩散 FD的复位电压的像素信号(N信号)从属于第N行的各像素12被输出到各列的输出线16。
在从时间t11到时间t13的时段中，控制信号pSH1被控制以变为高电平而接通开关SW1。因此，各列的列信号保持电路42的输入节点40i和信号保持单元C1通过开关SW1相互连接，使得从像素12 输出的像素信号(N信号)通过开关SW1由信号保持单元C1保持。在这种状态下，由于开关SW3导通，因此通过缓冲放大器46和开关 SW3从输出节点40o输出由信号保持单元C1保持的N信号。
然后，在开关SW1关断之后的从时间t13到时间t18的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的N信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52处经受AD转换(N转换)。
然后，在从时间t20到时间t21的时段中，第N行的控制信号ptxa 和ptxb被控制以变为高电平而接通属于第N行的各像素12的传送晶体管M1A和M1B。因此，在属于第N行的各像素12的光电转换器 PDA和PDB处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第 N行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器PDA和 PDB传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA和PDB处产生的信号电荷的量的像素信号(A+B信号)从属于第N行的各像素 12被输出到各列的输出线16。
在从时间t20到时间t22的时段中，控制信号pSH1被控制以变为高电平而接通开关SW1。因此，各列的列信号保持电路42的输入节点40i和信号保持单元C1通过开关SW1相互连接，使得通过开关SW1 由信号保持单元C1保持从像素12输出的像素信号(A+B信号)。在这种状态下，由于开关SW3导通，因此通过缓冲放大器46和开关SW3 从输出节点40o输出由信号保持单元C1保持的A+B信号。
然后，在开关SW1关断之后的从时间t22到时间t30的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A+B信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52处经受AD转换(S转换(A+B))。
在图8的上部的定时图中，从时间t30到时间t50的时段对应于一个水平时段，并且，与第N行类似，在1H时段中执行属于第(N+1) 行的各像素12的读取操作。第(N+1)行的读取操作除了其开始时间从时间t10迁移到时间t30以外在与第N行的读取操作相同的定时处以类似的方式被执行，因此，以下将省略其具体的描述。
在图8的下部所示的定时图中，从时间t10到时间t42的时段对应于属于第(N+2)行的像素12的读取时段。
在时间t10，控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH1、pSH2和pSW_VF2 处于低电平，并且控制信号pSW_VF1处于高电平。列信号保持电路 42的初始连接状态与第N行和第(N+1)行处的读取操作相同。
在随后的从时间t11到时间t12的时段中，第(N+2)行的控制信号pres被控制以变为高电平而接通属于第(N+2)行的各像素12的复位晶体管M2。因此，执行属于第(N+2)行的像素12的FD复位。根据浮置扩散FD的复位电压的像素信号(N信号)从属于第(N+2) 行的各像素12被输出到各列的输出线16。
在从时间t11到时间t13的时段中，控制信号pSH1被控制以变为高电平而接通开关SW1。因此，各列的列信号保持电路42的输入节点40i和信号保持单元C1通过开关SW1相互连接，使得从像素12 输出的像素信号(N信号)通过开关SW1由信号保持单元C1保持。在这种状态下，由于开关SW3导通，因此通过缓冲放大器46和开关 SW3从输出节点40o输出由信号保持单元C1保持的N信号。
然后，在开关SW1关断之后的从时间t13到时间t18的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的N信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52处经受AD转换(N转换)。
在与N转换的时段重叠的从时间t14到时间t15的时段中，第 (N+2)行的控制信号ptxa被控制以变为高电平而接通属于第(N+2) 行的各像素12的传送晶体管M1A。因此，在属于第(N+2)行的各像素12的光电转换器PDA处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第(N+2)行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器PDA传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA 处产生的信号电荷的量的像素信号(S信号)从属于第(N+2)行的各像素12被输出到各列的输出线16。
在N转换的时段中，开关SW1关断，并且各列的列信号保持电路42从读出电路单元30被切断。由此，可以在与N转换的时段重叠的时段中执行从光电转换器PDA向浮置扩散FD的信号电荷的传送。因此，1H时段可以减小。
然后，在N转换结束之后的时间t18，控制信号pSH1被控制以从低电平变为高电平而接通开关SW1。
在从时间t18到时间t19的时段中，控制信号pSH2被控制以变为高电平而接通开关SW2。因此，各列的列信号保持电路42的输入节点40i和信号保持单元C2通过开关SW1和SW2相互连接，使得通过开关SW1和SW2由信号保持单元C2保持从像素12输出的像素信号 (A信号)。
然后，在开关SW2关断之后的从时间t20到时间t21的时段中，第(N+2)行的控制信号ptxa和ptxb被控制以变为高电平而接通属于第(N+2)行的各像素12的传送晶体管M1A和M1B。因此，在属于第(N+2)行的各像素12的光电转换器PDA和PDB处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第(N+2)行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器PDA和PDB传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA和PDB处产生的信号电荷的量的像素信号(A+B信号)从属于第(N+2)行的各像素12被输出到各列的输出线16。在这种状态下，由于开关SW1导通，因此，通过开关SW1由信号保持单元C1保持从像素12输出的A+B信号。并且，在这种状态下，由于开关SW2导通，因此通过缓冲放大器46和开关 SW3从输出节点40o输出由信号保持单元C1保持的A+B信号。
然后，在第(N+2)行的控制信号ptxa和ptxb被控制以变为低电平之后的时间t22，控制信号pSH1被控制以从高电平变为低电平以关断开关SW1。
然后，在开关SW1关断之后的从时间t22到时间t30的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A+B信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52处经受AD转换(S转换(A+B))。
然后，在S转换(A+B)的时段结束之后的时间t30，控制信号 pSW_VF1被控制以从高电平变为低电平，并且，控制信号pSW_VF2 被控制以从低电平变为高电平。因此，开关SW1、SW2和SW3关断并且开关SW4接通，使得通过缓冲放大器48和开关SW4从输出节点 40o输出由信号保持单元C2保持的信号。
然后，在从时间t30到时间t42的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52 处经受AD转换(S转换(A))。
在上述的根据本实施例的驱动方法中，FD复位之后直到由信号保持单元C1保持A+B信号为止的时段在图像信号获取行与焦距检测信号获取行之间相等。因此，信号电平的变化量在从图像信号获取行获取的图像获取信号与从焦距检测信号获取行获取的图像获取信号之间相等，由此减少图像质量的降低。
另外，由于在重叠的时段中执行N转换和从光电转换器PDA向浮置扩散FD的电荷传送，因此1H时段缩短。所述1H时段仅比第一实施例中的1H时段长在信号保持单元C2中保持A信号所花费的时间。保持所花费的时间为1微秒或更短，因此，与根据第二实施例的驱动方法相比，1H时段缩短约2微秒，由此减少帧率的下降。
以此方式，根据本实施例，可以减少仅读取图像获取信号的行与读取焦距检测信号和图像获取信号的行之间的可归因于读取图像获取信号的读取定时的差异的图像质量的降低。
[第四实施例]
以下参照图9描述根据本发明的第四实施例的成像设备的驱动方法。与根据第一到第三实施例的成像设备中的部件相同的任何部件由相同的附图标记表示，并且其描述将被省略或简化。在本实施例中描述的驱动方法是根据第三实施例的成像设备的另一驱动方法。
图9是示出根据本实施例的成像设备的驱动方法的定时图。与图 8类似，图9示出第N行、第(N+1)行和第(N+2)行处的读取操作中的控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH1、pSH2、pSW_VF1和pSW_VF2 以及AD时段。
根据本实施例的驱动方法与根据第三实施例的驱动方法的不同在于，比第(N+2)行处的读取操作中的S转换(A+B)的时段早地执行S转换(A)的时段。图7所示的列信号保持电路42包含两个信号保持单元C1和C2，因此，可以分别由信号保持单元C1和C2保持 A+B信号和A信号。通过该配置，可以通过适当地控制开关SW3和 SW4以任选的次序执行S转换(A+B)的时段和S转换(A)的时段。
除了控制信号pSW_VF1和pSW_VF2的波形在第(N+2)行处的读取操作中的时间t22或更晚的时间不同以外，图9所示的定时图与图8所示的定时图相同。
具体而言，在通过信号保持单元C1保持像素信号(A+B信号) 之后的时间t22，控制信号pSW_VF1被控制以从高电平变为低电平，并且控制信号pSW_VF2被控制以从低电平变为高电平。因此，开关 SW1、SW2和SW3关断并且开关SW4接通，使得通过缓冲放大器48 和开关SW4从输出节点40o输出由信号保持单元C2保持的信号。
然后，在从时间t22到时间t30的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52 处经受AD转换(S转换(A))。
然后，在S转换(A)的时段结束之后的时间t30，控制信号 pSW_VF1被控制以从低电平变为高电平，并且控制信号pSW_VF2 被控制以从高电平变为低电平。因此，开关SW1、SW2和SW4关断并且开关SW3接通，使得通过缓冲放大器46和开关SW3从输出节点 40o输出由信号保持单元C1保持的A+B信号。
然后，在从时间t30到时间t42的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A+B信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路 52处经受AD转换(S转换(A+B))。
以此方式，根据本实施例，可以减少仅读取图像获取信号的行与读取焦距检测信号和图像获取信号的行之间的可归因于读取图像获取信号的读取定时的差异的图像质量的降低。
[第五实施例]
以下参照图10和图11描述根据本发明的第五实施例的成像设备及其驱动方法。与根据第一到第四实施例的成像设备的部件相同的任何部件由相同的附图标记表示，并且其描述将被省略或简化。图10是示出根据本实施例的成像设备的模拟信号保持单元的示例性配置的电路图。图11是示出根据本实施例的成像设备的驱动方法的定时图。
除了包含于模拟信号保持单元40中的各列的列信号保持电路42 具有不同的电路配置以外，根据本实施例的成像设备与根据第一到第四实施例的成像设备相同。
如图10所示，根据本实施例的成像设备的列信号保持电路42包含输入节点40i、开关SW1、SW2、SW3和SW4、信号保持单元C1 和C2、缓冲放大器46和48以及输出节点40o。输入节点40i通过开关SW1与缓冲放大器46的输入端子和信号保持单元C1的一个端子连接。输入节点40i也通过开关SW2与缓冲放大器48的输入端子和信号保持单元C2的一个端子连接。信号保持单元C1和C2的另一端子与接地节点(GND)连接。信号保持单元C1和C2为例如电容器元件。缓冲放大器46的输出端子通过开关SW3与输出节点40o连接。缓冲放大器48的输出端子通过开关SW4与输出节点40o连接。
开关SW1和SW2被用于选择用于保持从输入节点40i输入的信号的信号保持单元C1和C2。当开关SW1接通时，从输入节点40i 输入的信号由信号保持单元C1保持。当开关SW2接通时，从输入节点40i输入的信号由信号保持单元C2保持。缓冲放大器46和48是用于从输出节点40o分别输出由信号保持单元C1和C2保持的信号的缓冲放大器。开关SW3和SW4是用于在由信号保持单元C1和C2保持的信号之中选择要从输出节点40o中输出的信号的开关。当开关SW3 接通时，从输出节点40o输出由信号保持单元C1保持的信号。当开关SW4接通时，从输出节点40o输出由信号保持单元C2保持的信号。
以下参照图11描述根据本实施例的成像设备的驱动方法。在根据本实施例的驱动方法中，与第一到第三实施例类似，在执行S转换 (A+B)之后执行S转换(A)。
图11是示出根据本实施例的成像设备的驱动方法的定时图。图 11示出与图8中的相同的控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH1、pSH2、 pSW_VF1和pSW_VF2以及AD时段。在定时产生器80的控制下从信号产生单元44供给控制信号pSH1、pSH2、pSW_VF1和pSW_VF2。
如图11的上部的定时图所示，第N行和第(N+1)行处的读取操作与图8所示的根据第三实施例的成像设备的驱动方法相同，因此，以下将省略其具体的描述。
在图11的下部所示的定时图中，从时间t10到时间t42的时段对应于属于第(N+2)行的像素12的读取时段。
在时间t10，控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH1、pSH2和pSW_VF2 处于低电平，并且控制信号pSW_VF1处于高电平。列信号保持电路 42的初始连接状态与第N行和第(N+1)行处的读取操作相同。
在随后的从时间t11到时间t12的时段中，第(N+2)行的控制信号pres被控制以变为高电平而接通属于第(N+2)的各像素12的复位晶体管M2。因此，执行属于第(N+2)行的像素12的FD复位。根据浮置扩散FD的复位电压的像素信号(N信号)从属于第(N+2)行的各像素12被输出到各列的输出线16。
在从时间t11到时间t13的时段中，控制信号pSH1被控制以变为高电平而接通开关SW1。因此，各列的列信号保持电路42的输入节点40i和信号保持单元C1通过开关SW1相互连接，使得从像素12 输出的像素信号(N信号)通过开关SW1由信号保持单元C1保持。在这种状态下，由于开关SW3导通，因此通过缓冲放大器46和开关 SW3从输出节点40o输出由信号保持单元C1保持的N信号。
然后，在开关SW1关断之后的从时间t13到时间t18的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的N信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52处经受AD转换(N转换)。
在与N转换的时段重叠的从时间t14到时间t15的时段中，第 (N+2)行的控制信号ptxa被控制以变为高电平而接通属于第(N+2) 行的各像素12的传送晶体管M1A。因此，在属于第(N+2)行的各像素12的光电转换器PDA处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第(N+2)行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器PDA传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA 处产生的信号电荷的量的像素信号(A信号)从属于第(N+2)行的各像素12被输出到各列的输出线16。
然后，在N转换结束之后的从时间t18到时间t19的时段中，控制信号pSH2被控制以变为高电平而接通开关SW2。因此，各列的列信号保持电路42的输入节点40i和信号保持单元C2通过开关SW2 相互连接，使得通过开关SW2由信号保持单元C2保持从像素12输出的像素信号(A信号)。
然后，在开关SW2关断之后的从时间t20到时间t22的时段中，控制信号pSH1被控制以变为高电平而接通开关SW1。
在从时间t20到时间t21的时段中，第(N+2)行的控制信号ptxa 和ptxb被控制以变为高电平而接通属于第(N+2)行的各像素12的传送晶体管M1A和M1B。因此，在属于第(N+2)行的各像素12的光电转换器PDA和PDB处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第(N+2)行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器PDA和PDB传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA和PDB处产生的信号电荷的量的像素信号(A+B信号)从属于第(N+2)行的各像素12被输出到各列的输出线16。在这种状态下，由于开关SW1导通，因此，通过开关SW1由信号保持单元C1保持从像素12输出的A+B信号。在这种状态下，由于开关SW3导通，因此通过缓冲放大器46和开关SW3从输出节点40o输出由信号保持单元C1保持的A+B信号。
然后，在开关SW1关断之后的从时间t22到时间t30的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A+B信号在AD转换单元50处经受AD转换(S转换(A+B))。
然后，在S转换(A+B)的时段结束之后的时间t30，控制信号 pSW_VF1被控制以从高电平变为低电平，并且，控制信号pSW_VF2 被控制以从低电平变为高电平。因此，开关SW1、SW2和SW3关断并且开关SW4接通，使得通过缓冲放大器48和开关SW4从输出节点 40o输出由信号保持单元C2保持的信号。
然后，在从时间t30到时间t42的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52 处经受AD转换(S转换(A))。
在上述的根据本实施例的驱动方法中，FD复位之后直到由信号保持单元C1保持A+B信号为止的时段在图像信号获取行与焦距检测信号获取行之间相等。因此，信号电平的变化量在从图像信号获取行获取的图像获取信号与从焦距检测信号获取行获取的图像获取信号之间相等，由此减少图像质量的降低。与第三和第四实施例类似，与根据第二实施例的驱动方法相比，1H时段缩短，由此减少帧率的降低。
以此方式，根据本实施例，可以减少仅读取图像获取信号的行与读取焦距检测信号和图像获取信号的行之间的可归因于读取图像获取信号的读取定时的差异的图像质量的降低。
[第六实施例]
以下参照图12描述根据本发明的第六实施例的成像设备的驱动方法。与根据第一到第五实施例的成像设备的部件相同的任何部件由相同的附图标记表示，并且其描述将被省略或简化。在本实施例中描述的驱动方法是根据第五实施例的成像设备的另一驱动方法。
图12是示出根据本实施例的成像设备的驱动方法的定时图。与图 11类似，图12示出第N行、第(N+1)行和第(N+2)行处的读取操作中的控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH1、pSH2、pSW_VF1和 pSW_VF2。
根据本实施例的驱动方法与根据第五实施例的驱动方法的不同在于，在第(N+2)行处的读取操作中，比S转换(A+B)的时段早地执行S转换(A)的时段。图10所示的列信号保持电路42包含两个信号保持单元C1和C2，因此，可以由信号保持单元C1和C2分别保持A+B信号和A信号。通过该配置，可以通过适当地控制开关SW3 和SW4以任选的次序执行S转换(A+B)的时段和S转换(A)的时段。
除了控制信号pSW_VF1和pSW_VF2的波形在第(N+2)行处的读取操作中的时间t22或更晚的时间不同以外，图12所示的定时图与图11所示的定时图相同。
具体而言，在通过信号保持单元C1保持像素信号(A+B信号) 之后的时间t22，控制信号pSW_VF1被控制以从高电平变为低电平，并且控制信号pSW_VF2被控制以从低电平变为高电平。因此，开关 SW1、SW2和SW3关断并且开关SW4接通，使得通过缓冲放大器48 和开关SW4从输出节点40o输出由信号保持单元C2保持的信号。
然后，在从时间t22到时间t30的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52 处经受AD转换(S转换(A))。
然后，在S转换(A)的时段结束之后的时间t30，控制信号 pSW_VF1被控制以从低电平变为高电平，并且控制信号pSW_VF2 被控制以从高电平变为低电平。因此，开关SW1、SW2和SW4关断并且开关SW3接通，使得通过缓冲放大器46和开关SW3从输出节点 40o输出由信号保持单元C1保持的A+B信号。
然后，在从时间t30到时间t42的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A+B信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路 52处经受AD转换(S转换(A+B))。
以此方式，根据本实施例，可以减少仅读取图像获取信号的行与读取焦距检测信号和图像获取信号的行之间的可归因于读取图像获取信号的读取定时的差异的图像质量的降低。
[第七实施例]
以下参照图13A～14描述根据本发明的第七实施例的成像设备及其驱动方法。与根据第一到第六实施例的成像设备的部件相同的任何部件由相同的附图标记表示，并且其描述将被省略或简化。图13A是用于描述根据本实施例的成像设备的模拟信号保持单元的配置的示图。图13B是用于描述根据本实施例的成像设备的模拟信号保持单元的操作的示图。图14是示出根据本实施例的成像设备的驱动方法的定时图。
除了包含于模拟信号保持单元40中的各列的列信号保持电路42 具有不同的电路配置以外，根据本实施例的成像设备与根据第一到第六实施例的成像设备相同。
如图13A所示，根据本实施例的成像设备的列信号保持电路42 包含输入节点40i、开关SW1、SW2、SW3和SW4、开关SW5、SW6、 SW7和SW8、信号保持单元C1和C2、差动放大器46a和48a以及输出节点40o。
输入节点40i通过开关SW1与信号保持单元C1的一个端子连接。信号保持单元C1的另一端子与差动放大器46a的反相输入端子连接。开关SW5连接于信号保持单元C1的一个端子与差动放大器46a的输出端子之间。开关SW6连接于差动放大器46a的反相输入端子与输出端子之间。通过控制开关SW5和SW6的连接状态，信号保持单元C1 的一个端子和另一端子可以与差动放大器46a的输出端子连接。电压 VCLAMP被供给到差动放大器46a的非反相输入端子。差动放大器 46a的输出端子通过开关SW3与输出节点40o连接。
类似地，输入节点40i通过开关SW2与信号保持单元C2的一个端子连接。信号保持单元C2的另一端子与差动放大器48a的反相输入端子连接。开关SW7连接于信号保持单元C2的一个端子与差动放大器46a的输出端子之间。开关SW8连接于差动放大器48a的反相输入端子与输出端子之间。通过控制开关SW7和SW8的连接状态，信号保持单元C2的一个端子和另一端子可以与差动放大器48a的输出端子连接。电压VCLAMP被供给到差动放大器48a的非反相输入端子。差动放大器48a的输出端子通过开关SW4与输出节点40o连接。
开关SW5和SW6用于执行去除差动放大器46a的偏移的偏移去除操作。开关SW7和SW8用于执行去除差动放大器46a的偏移去除操作。换句话说，根据本实施例的成像设备的列信号保持电路42的差动放大器46a和48a分别具有去除偏移的功能。开关SW5、SW6、SW7 和SW8的连接状态分别由控制信号pSW5、pSW6、pSW7和pSW8 控制。在本实施例中，各开关在相应的控制信号处于高电平时变为导通状态，或者在相应的控制信号处于低电平时变为非导通状态。但是，开关的连接状态与控制信号的信号电平之间的关系可以与本实施例中的相反。
以下将参照图13B基于差动放大器46a的例子描述根据本实施例的列信号保持电路42的差动放大器46a和48a的偏移去除操作。
当控制信号pSH1处于高电平并且开关SW1导通时，控制信号 pSW6被控制以变为高电平而接通开关SW6。当开关SW6导通时，控制信号pSW5被控制以变为低电平以关断开关SW5。因此，差动放大器46a的反相输入端子和输出端子通过开关SW6相互连接，使得差动放大器46a用作电压跟随器。在这种情况下，当差动放大器46a的输出电压与偏移电压分别由Vout和Vofst表示且输入到其非反相输入端子的基准电压由VCLAMP表示时，如下面描述的那样表达输出电压Vout。
Vout＝VCLAMP-Vofst
当通过输出线16和开关SW1从各像素12输入的输入电压由Vin 表示时，作为差动放大器46a的输入电压Vin与输出电压Vout之间的差值的电压△Vin被施加于信号保持单元C1。换句话说，如下面描述的那样表达电压△Vin。
ΔVin＝Vin-VCLAMP-Vofst
在这种状态下，控制信号pSH1被控制以变为低电平以关断开关 SW1，然后，控制信号pSW6被控制以变为低电平以关断开关SW6，并且控制信号pSW5被控制以变为高电平而接通开关SW5。当这种状态下的差动放大器46a的输出电压由Vout2表示时，如下面描述的那样表达输出电压Vout2。
Vout2＝Vout+ΔVin
＝(VCLAMP+Vofst)+(Vin-VCLAMP-Vofst)
＝Vin
通过这种操作，从差动放大器46a的输出电压Vout2去除差动放大器46a的偏移(偏移电压Vofst)。另外，通过与对于差动放大器的操作46a相同的操作减少或去除差动放大器48a的偏移。
当通过差动放大器46a输出N信号和S信号(A+B信号)并且通过差动放大器48a输出S信号(A信号)时，在一些情况下，由于差动放大器46a和48a之间的偏移差，产生固定模式噪声。但是，如在本实施例中那样，可以通过差动放大器46a和48a上的偏移去除操作，从S-N之后的A图像信号减少或去除差动放大器46a和48a的偏移。因此，可归因于差动放大器46a和48a之间的偏移差的固定模式噪声减少。
以下参照图14描述根据本实施例的成像设备的驱动方法。在根据本实施例的驱动方法中，与第一到第五实施例类似，在执行S转换 (A+B)之后执行S转换(A)。
图14是示出根据本实施例的成像设备的驱动方法的定时图。图 14示出控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH1、pSH2、pSW5、pSW6、 pSW7、pSW8、pSW_VF1和pSW_VF2以及AD时段。控制信号pSH1、 pSH2、pSW5、pSW6、pSW7、pSW8、pSW_VF1和pSW_VF2是在定时产生器80的控制下从信号产生单元44被供给的。
根据本实施例的成像设备的驱动方法的基本操作与根据第五实施例的成像设备的驱动方法的相同之处在于，在各像素信号的AD转换的时段之前在差动放大器46a和48a上执行偏移去除操作。具体而言，在根据本实施例的成像设备的驱动方法中，在对应于图11中的时间 t13、时间t22、时间t33和时间t42的定时处，在差动放大器46a和 48a上执行偏移去除操作。
在图14的上部的定时图中，从时间t10到时间t30的时段对应于一个水平时段(1H时段)，并且，在1H时段中执行属于第N行的像素12的读取操作。
在时间t10，控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH1、pSH2、pSW5、 pSW7和pSW_VF2处于低电平，并且，控制信号pSW6、pSW8和 pSW_VF1处于高电平。
在随后的从时间t11到时间t12的时段中，第N行的控制信号pres 被控制以变为高电平而接通属于第N行的各像素12的复位晶体管 M2。因此，执行属于第N行的各像素12的FD复位。根据浮置扩散 FD的复位电压的像素信号(N信号)从属于第N行的各像素12被输出到各列的输出线16。
在从时间t11到时间t13的时段中，控制信号pSH1被控制以变为高电平而接通开关SW1。因此，各列的列信号保持电路42的输入节点40i和信号保持单元C1通过开关SW1相互连接，使得从像素12 输出的像素信号(N信号)通过开关SW1由信号保持单元C1保持。在这种状态下，由于开关SW3导通，因此差动放大器46a的输出节点通过开关SW3与输出节点40o连接。
然后，在开关SW1关断之后的时间t23，控制信号pSW5被控制以从低电平变为高电平，并且控制信号pSW6被控制以从高电平变为低电平。因此，开关SW6关断并且开关SW5接通，由此从差动放大器46a的输出电压去除偏移。
然后，在差动放大器46a的偏移被去除之后的从时间t24到时间 t18的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的N信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52处经受AD转换(N转换)。
然后，在N转换结束之后的时间t18，控制信号pSW5被控制以从高电平变为低电平，并且控制信号pSW6被控制以从低电平变为高电平。因此，开关SW6接通，并且开关SW5关断。
然后，在从时间t20到时间t21的时段中，第N行的控制信号ptxa 和ptxb被控制以变为高电平而接通属于第N行的各像素12的传送晶体管M1A和M1B。因此，在属于第N行的各像素12的光电转换器 PDA和PDB处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第 N行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器PDA和 PDB传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA和PDB处产生的信号电荷的量的像素信号(A+B信号)从属于第N行的各像素 12被输出到各列的输出线16。
在从时间t20到时间t22的时段中，控制信号pSH1被控制以变为高电平而接通开关SW1。因此，各列的列信号保持电路42的输入节点40i和信号保持单元C1通过开关SW1相互连接，使得通过开关SW1 由信号保持单元C1保持从像素12输出的像素信号(A+B信号)。在这种状态下，由于开关SW3导通，因此通过差动放大器46a和开关 SW3从输出节点40o输出由信号保持单元C1保持的A+B信号。
然后，在开关SW1关断之后的时间t25，控制信号pSW5被控制以从低电平变为高电平，并且控制信号pSW6被控制以从高电平变为低电平。因此，开关SW6关断并且开关SW5接通，由此从差动放大器46a的输出电压去除偏移。
在差动放大器46a的偏移被去除之后的从时间t26到时间t30的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A+B信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52处经受AD转换(S转换(A+B))。
然后，在S转换(A+B)结束之后的时间t30，控制信号pSW5 被控制以从高电平变为低电平，并且控制信号pSW6被控制以从低电平变为高电平。因此，开关SW6接通，并且开关SW5关断。
在图14的上部的定时图中，从时间t30到时间t50的时段对应于一个水平时段，并且，与第N行类似，在1H时段中执行属于第(N+1) 行的各像素12的读取操作。第(N+1)行的读取操作除了其开始时间从时间t10迁移到时间t30以外在与第N行的读取操作相同的定时处以类似的方式被执行，因此，以下将省略其具体的描述。
在图14的下部所示的定时图中，从时间t10到时间t42的时段对应于属于第(N+2)行的像素12的读取时段。
在时间t10，控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH1、pSH2、pSW5、 pSW7和pSW_VF2处于低电平，并且控制信号pSW6、pSW8和pSW_VF1处于高电平。
在随后的从时间t11到时间t12的时段中，第(N+2)行的控制信号pres被控制以变为高电平而接通属于第(N+2)行的各像素12的复位晶体管M2。因此，执行属于第(N+2)行的像素12的FD复位。根据浮置扩散FD的复位电压的像素信号(N信号)从属于第(N+2) 行的各像素12被输出到各列的输出线16。
在从时间t11到时间t13的时段中，控制信号pSH1被控制以变为高电平而接通开关SW1。因此，各列的列信号保持电路42的输入节点40i和信号保持单元C1通过开关SW1相互连接，使得从像素12 输出的像素信号(N信号)通过开关SW1由信号保持单元C1保持。在这种状态下，由于开关SW3导通，因此差动放大器46a的输出节点通过开关SW3与输出节点40o连接。
然后，在开关SW1关断之后的时间t23，控制信号pSW5被控制以从低电平变为高电平，并且，控制信号pSW6被控制从高电平变为低电平。因此，开关SW6关断并且开关SW5接通，由此从差动放大器46a的输出电压去除偏移。
然后，在差动放大器46a的偏移被去除之后的从时间t24到时间 t18的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的N信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52处经受AD转换(N转换)。
在与N转换的时段重叠的从时间t14到时间t15的时段中，第 (N+2)行的控制信号ptxa被控制以变为高电平而接通属于第(N+2) 行的各像素12的传送晶体管M1A。因此，在属于第(N+2)行的各像素12的光电转换器PDA处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第(N+2)行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器PDA传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA 处产生的信号电荷的量的像素信号(A信号)从属于第(N+2)行的各像素12被输出到各列的输出线16。
然后，在N转换结束之后的从时间t18到时间t19的时段中，控制信号pSH2被控制以变为高电平而接通开关SW2。因此，各列的列信号保持电路42的输入节点40i和信号保持单元C2通过开关SW2 相互连接，使得通过开关SW2由信号保持单元C2保持从像素12输出的像素信号(A信号)。
然后，在开关SW2关断之后的从时间t20到时间t22的时段中，第(N+2)行的控制信号ptxa和ptxb被控制以变为高电平而接通属于第(N+2)行的各像素12的传送晶体管M1A和M1B。因此，在属于第(N+2)行的各像素12的光电转换器PDA和PDB处蓄积的信号电荷被传送到浮置扩散FD。然后，属于第(N+2)行的各像素12的浮置扩散FD变得处于根据从光电转换器PDA和PDB传送的信号电荷的量的电压。根据在光电转换器PDA和PDB处产生的信号电荷的量的像素信号(A+B信号)从属于第(N+2)行的各像素12被输出到各列的输出线16。在这种状态下，由于开关SW1导通，因此，通过开关SW1由信号保持单元C1保持从像素12输出的A+B信号。在这种状态下，由于开关SW3导通，因此差动放大器46a的输出节点通过开关SW3与输出节点40o连接。
在从时间t21到时间t22的时段中，控制信号pSH1被控制以变为高电平以继续接通开关SW1。换句话说，在从时间t20到时间t22的时段中，各列的列信号保持电路42的输入节点40i和信号保持单元 C1通过开关SW1相互连接，使得通过开关SW1由信号保持单元C1 保持从像素12输出的像素信号(A+B信号)。
在从时间t20到时间t42的时段中，控制信号pSW7被控制以从低电平变为高电平，并且控制信号pSW8被控制以从高电平变为低电平。因此，开关SW8关断并且开关SW7接通，由此从差动放大器48a 的输出电压去除偏移。
然后，在开关SW1关断之后的从时间t25到时间t30的时段中，控制信号pSW5被控制以从低电平变为高电平，并且控制信号pSW6 被控制以从高电平变为低电平。因此，开关SW6关断并且开关SW5 接通，由此从差动放大器46a的输出电压去除偏移。
然后，在差动放大器46a的偏移被去除之后的从时间t26到时间 t30的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A+B信号在AD转换单元50处经受AD转换(S转换(A+B))。
然后，在S转换(A+B)的时段结束之后的时间t30，控制信号 pSW_VF1被控制以从高电平变为低电平，并且控制信号pSW_VF2 被控制以从低电平变为高电平。因此，开关SW3关断并且开关SW4 接通，使得通过差动放大器48a和开关SW4从输出节点40o输出由信号保持单元C2保持的A信号。
然后，在从时间t30到时间t42的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52 处经受AD转换(S转换(A))。
然后，在S转换(A)结束之后的时间t42，控制信号pSW7被控制以从高电平变为低电平，并且控制信号pSW8被控制以从低电平变为高电平。因此，开关SW7接通，并且开关SW8关断。
在上述的根据本实施例的驱动方法中，FD复位之后直到由信号保持单元C1保持A+B信号为止的时段在图像信号获取行与焦距检测信号获取行之间相等。因此，信号电平的变化量在从图像信号获取行获取的图像获取信号与从焦距检测信号获取行获取的图像获取信号之间相等，由此减少图像质量的降低。另外，与第三和第四实施例类似，与根据第二实施例的驱动方法相比，1H时段缩短，由此减少帧率的下降。因此，可归因于差动放大器46a与48a之间的偏移差的模式噪声减少。
以此方式，根据本实施例，可以减少仅读取图像获取信号的行与读取焦距检测信号和图像获取信号的行之间的可归因于读取图像获取信号的读取定时的差异的图像质量的降低。
[第八实施例]
以下参照图15描述根据本发明的第八实施例的成像设备的驱动方法。与根据第一到第七实施例的成像设备的部件相同的任何部件由相同的附图标记表示，并且其描述将被省略或简化。在本实施例中描述的驱动方法是根据第七实施例的成像设备的另一驱动方法。
图15是示出根据本实施例的成像设备的驱动方法的定时图。与图 14类似，图15示出第N行、第(N+1)行和第(N+2)行处的读取操作中的控制信号pres、ptxa、ptxb、pSH1、pSH2、pSW5、pSW6、pSW7、pSW8、pSW_VF1和pSW_VF2。
根据本实施例的驱动方法与根据第七实施例的驱动方法的不同在于，比第(N+2)行处的读取操作中的S转换(A+B)的时段早地执行S转换(A)的时段。图13A所示的列信号保持电路42包含两个信号保持单元C1和C2，因此，可以分别由信号保持单元C1和C2保持 A+B信号和A信号。通过该配置，可以通过适当地控制开关SW3和 SW4以任选的次序执行S转换(A+B)的时段和S转换(A)的时段。
除了控制信号pSW_VF1和pSW_VF2的波形在第(N+2)行处的读取操作中在时间t26或更晚的时间不同以外，图15所示的定时图与图14所示的定时图相同。
具体而言，在通过信号保持单元C1保持像素信号(A+B信号) 之后的时间t26，控制信号pSW_VF1被控制以从高电平变为低电平，并且控制信号pSW_VF2被控制以从低电平变为高电平。因此，开关 SW3关断并且开关SW4接通，使得通过差动放大器48a和开关SW4 从输出节点40o输出由信号保持单元C2保持的A信号。
然后，在从时间t26到时间t30的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路52 处经受AD转换(S转换(A))。
然后，在S转换(A)的时段结束之后的时间t30，控制信号 pSW_VF1被控制以从低电平变为高电平，并且控制信号pSW_VF2 被控制以从高电平变为低电平。因此，开关SW4关断并且开关SW3 接通，使得通过差动放大器46a和开关SW3从输出节点40o输出由信号保持单元C1保持的A+B信号。
然后，在从时间t30到时间t42的时段中，从各列的列信号保持电路42输出的A+B信号在AD转换单元50的各列的列AD转换电路 52处经受AD转换(S转换(A+B))。
在上述的根据本实施例的驱动方法中，可归因于差动放大器46a 和48a之间的偏移差的模式噪声减少。
以此方式，根据本实施例，可以减少仅读取图像获取信号的行与读取焦距检测信号和图像获取信号的行之间的可归因于读取图像获取信号的读取定时的差异的图像质量的降低。
[第九实施例]
将参照图16描述根据本发明的第九实施例的成像系统。图16是示出根据本实施例的成像系统的总体配置的框图。
本实施例的成像系统200包括应用在上述的第一到第八实施例中的任一个中描述的成像设备100的配置的成像设备201。成像系统200 的特定例子可以包括数字静态照相机、数字摄像机和监视照相机等。图16示出应用在上述的各实施例中的任一个中描述的成像设备100的数字静态照相机的配置例子。
图16中的例子所示的成像系统200包括成像设备201、将物体的光学图像捕获到成像设备201的捕获表面上的透镜202、用于改变穿过透镜202的光量的孔径204和用于保护透镜202的挡板206。透镜 202和孔径204形成将光会聚到成像设备201上的光学系统。
成像系统200还包括处理从成像设备201输出的输出信号的信号处理单元208。如果有必要，信号处理单元208执行对输入的信号执行各种校正和压缩的信号处理操作以供输出。例如，信号处理单元208 在输入信号上施加诸如用于将RGB像素输出信号转换成Y、Cb和Cr 颜色空间的转换处理或伽马校正的预定图像处理。
成像系统200还包括用于在其中暂时存储图像数据的存储器单元 210和用于与外部计算机等通信的外部接口单元(外部I/F单元)212。成像系统200还包括用于执行成像数据的存储或读出的诸如半导体存储器的存储介质214和用于在存储介质214上执行存储或读出的存储介质控制接口单元(存储介质控制I/F单元)216。注意，存储介质214 可以被嵌入于成像系统200中或者可以是可去除的。
成像系统200还包括执行各种运算并且控制整个数字静态照相机的总体控制/运算单元218和向成像设备201和信号处理单元208输出各种定时信号的定时产生单元220。这里，可以从外部输入定时信号等，并且，成像系统200可以至少具有成像设备201和处理从成像设备201输出的输出信号的信号处理单元208。总体控制/运算单元218 和定时产生单元220可以被配置为执行成像设备201的控制功能的一部分或全部。
成像设备201向信号处理单元208输出成像信号。信号处理单元 208对从成像设备201输出的成像信号执行预定的信号处理并且输出图像数据。并且，信号处理单元208使用成像信号以产生图像。例如，由信号处理单元208产生的图像存储于存储介质214中。并且，由信号处理单元208产生的图像作为运动图像或静止图像显示于诸如液晶显示器的监视器上。存储于存储介质214中的图像可以通过打印机等被硬拷贝。
通过使用上述的实施例中的每一个的成像设备以配置成像系统，可以实现可以获取更好质量图像的成像系统。
[第十实施例]
将参照图17A和图17B描述根据本发明的第十实施例的成像系统和能移动的物体。图17A是示出根据本实施例的成像系统的配置的示图。图17B是示出根据本实施例的能移动的物体的配置的示图。
图17A示出与车载照相机有关的成像系统300的例子。成像系统 300包括成像设备310。成像设备310是在上述的各实施例中描述的成像设备100中的任一个。成像系统300包括对通过成像设备310获取的多个图像数据执行图像处理的图像处理单元312和根据通过成像设备310获取的多个图像数据计算视差(视差图像的相位差)的视差获取单元314。并且，成像系统300包括基于计算的视差计算到物体的距离的距离获取单元316和基于计算的距离确定是否存在碰撞可能性的碰撞确定单元318。这里，视差获取单元314和距离获取单元316 是获取关于到物体的距离的距离信息的距离信息获取单元的例子。即，距离信息是关于视差、散焦量或到物体的距离等的信息。碰撞确定单元318可以使用距离信息中的任一个以确定碰撞可能性。距离信息获取单元可由专门设计的硬件实现，或者可以由软件模块实现。并且，距离信息获取单元可以由场可编程门阵列(FPGA)或应用特定集成电路(ASIC)等实现，或者可以由其组合实现。
成像系统300与车辆信息获取设备320连接，并且可以获取诸如车辆速度、偏航率或转向角等的车辆信息。并且，成像系统300与控制ECU 330连接，该控制ECU 330是基于碰撞确定单元318的确定结果输出用于使得车辆产生制动力的控制信号的控制设备。即，控制ECU 330是基于距离信息控制能移动的物体的能移动的物体控制单元的例子。并且，成像系统300与基于碰撞确定单元318的确定结果向驾驶员发出警告的警告设备340连接。例如，当作为碰撞确定单元318 的确定结果的碰撞可能性大时，控制ECU 330通过施加制动、推回加速器或抑制发动机功率等执行车辆控制以避免碰撞或者减少损失。警告设备340通过发出诸如声音的声音警告、在汽车导航系统等的显示器上显示警告信息、对安全带或方向盘提供振动等警告用户。
在本实施例中，通过使用成像系统300捕获车辆周围的区域，例如，前方区域或后方区域。图17B示出捕获车辆的前方区域(捕获区域350)的情况下的成像系统300。车辆信息获取设备320传送操作成像系统300以执行图像捕获的指令。使用上述的实施例中的每一个的成像设备100允许本实施例的成像系统300进一步提高测距精度。
虽然描述了用于避免与另一车辆碰撞的控制的例子，但实施例适用于用于跟随另一车辆的自动驾驶控制或用于不离开交通车道的自动驾驶控制等。并且，成像系统不限于诸如主题车辆的车辆，并且，例如，可以应用于诸如轮船、飞机或工业机器人的能移动的物体(移动装置)。另外，不限于能移动的物体，成像系统可以被广泛应用于利用物体识别的设备，诸如智能交通系统(ITS)。
[变更例]
本发明不限于上述的实施例，而可以以各种方式被修改。
本发明的实施例包括通过将实施例中的任一个的部分配置添加到另一实施例实现的例子以及通过用另一实施例的部分配置替代部分配置实现的例子。
各像素12的电路配置不限于图2所示的电路配置，而可以适当地改变。例如，虽然图2示出包含两个光电转换器PD的像素12，但是包含于像素12中的光电转换器PD的数量不限于两个。例如，可以基于来自包含于各像素12中的多个光电转换器之中的N个光电转换器PD的信号获取焦距检测信号(A信号)，并且可以基于来自多个光电转换器之中的M个光电转换器PD的信号获取图像获取信号(A+B信号)。在以上的描述中，N是等于或大于1的整数，M是大于N并因此等于或大于2的整数。M个光电转换器PD包含N个光电转换器PD。 M个光电转换器PD可以是包含于像素12中的多个光电转换器的一部分。
在图1中，在行方向和列方向上设置多个像素，但本发明不限于该配置。例如，可以按交错的形状或蜂窝形状设置多个像素。
在第九和第十实施例中描述的成像系统是根据本发明的各成像设备适用的示例性成像系统。根据本发明的各成像设备适用的成像系统不限于图16和图17A所示的配置。
上述的实施例仅是用于实现本发明的示例性特定配置，因此，本发明的技术范围不应受到实施例的限制。换句话说，在不背离本发明的技术思想或主要特征的情况下，可以按各种方式实现本发明。
根据本发明，能够减少被配置为驱动以在设置像素阵列单元的行处只读取图像获取信号并且在另一行处读取焦距检测信号和图像获取信号的成像设备的图像质量的降低。
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附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 (20)

1.一种成像设备，其特征在于，包括：
像素阵列单元，在像素阵列单元中二维设置了分别包含多个光电转换器的多个像素；和
信号处理单元，信号处理单元包含被配置为将从所述多个像素输出的模拟信号转换成数字信号的模拟-数字转换单元，
其中，所述多个像素的一部分像素中的每一个输出基于在所述多个光电转换器之中的N个光电转换器处产生的电荷的第一模拟信号和基于在所述多个光电转换器之中的M个光电转换器处产生的电荷的第二模拟信号，所述M个光电转换器包含所述N个光电转换器，N是等于或大于1的整数，M是大于N的整数，
其中，所述多个像素的其它部分像素中的每一个输出第二模拟信号，
其中，输出到信号处理单元的第二模拟信号的数量大于输出到信号处理单元的第一模拟信号的数量，并且
其中，在模拟-数字转换单元开始第一模拟信号的模拟-数字转换之前，信号处理单元从所述一部分像素中的每一个接收第一模拟信号和第二模拟信号。
2.根据权利要求1所述的成像设备，其中，在帧中，所述一部分像素中的每一个输出第一模拟信号和第二模拟信号，并且所述其它部分像素中的每一个输出第二模拟信号。
3.根据权利要求2所述的成像设备，
其中，信号处理单元包含模拟信号保持单元，
其中，从所述一部分像素中的每一个输出的第一模拟信号由模拟信号保持单元保持，并且
其中，在模拟-数字转换单元接收由模拟信号保持单元保持的第一模拟信号之前，信号处理单元接收第二模拟信号。
4.根据权利要求1所述的成像设备，
其中，所述多个像素被设置在多个行和多个列处，
其中，设置于第一行处的多个像素中的每一个输出第一模拟信号和第二模拟信号，以及
其中，设置于与第一行不同的第二行处的多个像素中的每一个输出第二模拟信号并且不输出第一模拟信号。
5.根据权利要求4所述的成像设备，
其中，所述多个像素中的每一个还包含电荷保持单元和放大器单元，通过所述多个光电转换器保持的电荷被传送到电荷保持单元，放大器单元被配置为输出与电荷保持单元处的电压对应的模拟信号，以及
其中，电荷保持单元被复位之后直到要作为第二模拟信号的电荷到电荷保持单元的传送结束为止的时段的长度在设置于第一行处的像素与设置于第二行处的像素之间相同。
6.根据权利要求4所述的成像设备，
其中，模拟-数字转换单元包含沿行方向设置的多个模拟-数字转换电路，
其中，模拟-数字转换电路中的每一个执行来自设置于各列处的像素的模拟信号的模拟-数字转换。
7.根据权利要求3所述的成像设备，
其中，模拟信号保持单元包含多个信号保持电路，以及
其中，所述多个信号保持电路中的每一个包含：
输入节点；
经由第一开关与输入节点连接的信号保持单元；
包含与第一开关和信号保持单元之间的节点连接的输入端子的第一放大器；
经由第二开关与第一放大器的输出端子连接的输出节点；和
包含与输入节点连接的输入端子和经由第三开关与输出节点连接的输出端子的第二放大器。
8.根据权利要求7所述的成像设备，
其中，所述多个信号保持电路中的每一个还包含：
设置在输入节点与第一开关之间的第四开关；和
与第一开关和第四开关之间的节点连接的第二信号保持单元。
9.根据权利要求3所述的成像设备，
其中，模拟信号保持单元还包含被配置为保持从像素输出的模拟信号的第二信号保持单元；以及
其中，模拟信号保持单元被配置为在将由第一信号保持单元保持的第一模拟信号输出到模拟-数字转换单元之前通过第二信号保持单元保持第二模拟信号。
10.根据权利要求9所述的成像设备，
其中，模拟信号保持单元包含多个信号保持电路，
其中，所述多个信号保持电路中的每一个包含：
输入节点，
具有经由第一开关与输入节点连接的一个端子的信号保持单元，
与信号保持单元的另一端子连接的第一放大器，和
经由第二开关与第一放大器的输出端子连接的输出节点，并且
其中，第二信号保持单元包含：
具有经由第三开关与输入节点连接的一个端子的第二信号保持单元；
与第二信号保持单元的另一端子连接的第二放大器；和
与第二放大器的输出端子连接并且与输出节点连接的第四开关。
11.根据权利要求10所述的成像设备，
其中，所述多个信号保持电路中的每一个还包含：
被配置为控制信号保持单元的另一端子与第一放大器的输出端子之间的连接状态的第五开关；
被配置为控制信号保持单元的所述一个端子与第一放大器的输出端子之间的连接状态的第六开关；
被配置为控制第二信号保持单元的另一端子与第二放大器的输出端子之间的连接状态的第七开关；和
被配置为控制第二信号保持单元的一个端子与第二放大器的输出端子之间的连接状态的第八开关。
12.根据权利要求11所述的成像设备，还包括被配置为控制第五开关和第六开关的控制单元，
其中，控制单元被配置为通过控制第五开关以关断并控制第六开关以接通、然后控制第五开关以接通并控制第六开关以关断，去除第一放大器的偏移。
13.根据权利要求12所述的成像设备，其中，控制单元被配置为通过控制第七开关以关断并控制第八开关以接通、然后控制第七开关以接通并控制第八开关以关断，去除第二放大器的偏移。
14.根据权利要求1所述的成像设备，
其中，第一模拟信号是用于焦距检测的信号，以及
其中，第二模拟信号是用于图像获取的信号。
15.一种成像设备的驱动方法，其特征在于，该成像设备包括像素阵列单元，在像素阵列单元中二维设置了分别包含第一光电转换器、第二光电转换器、与第一光电转换器连接的第一传送晶体管和与第二光电转换器连接的第二传送晶体管的多个像素，该方法包括：
通过在所述多个像素的一部分像素中的每一个处接通第一传送晶体管来输出所述多个像素的所述一部分像素中的每一个的第一模拟信号的第一步骤；
通过在第一步骤之后在所述一部分像素中的每一个处接通第一传送晶体管和第二传送晶体管来输出所述一部分像素中的每一个的第二模拟信号的第二步骤；
执行第一模拟信号的模拟-数字转换的第三步骤；
执行第二模拟信号的模拟-数字转换的第四步骤；以及
通过在所述多个像素的其它部分像素中的每一个处接通第一传送晶体管和第二传送晶体管以输出第二模拟信号来输出所述多个像素的所述其它部分像素中的每一个的第二模拟信号的第五步骤，
其中，从像素阵列单元输出的第二模拟信号的数量大于从像素阵列单元输出的第一模拟信号的数量，并且
其中，在第三步骤开始之前，执行第二步骤。
16.根据权利要求15所述的成像设备的驱动方法，其中，在第三步骤开始之前，第二步骤结束。
17.根据权利要求16所述的成像设备的驱动方法，
其中，所述多个像素被设置在多个行和多个列处，
其中，在第一帧中，
设置于第一行处的多个像素中的每一个输出第一模拟信号和第二模拟信号，
设置于第二行处的多个像素中的每一个输出第二模拟信号并且不输出第一模拟信号，以及
其中，在与第一帧不同的第二帧中，
设置于第一行处的多个像素中的每一个输出第二模拟信号并且不输出第一模拟信号，并且
设置于第二行处的多个像素中的每一个输出第一模拟信号和第二模拟信号。
18.根据权利要求15～17中的任一项所述的成像设备的驱动方法，
其中，所述多个像素中的每一个还包含电荷保持单元，由第一光电转换器和第二光电转换器中的每一个保持的电荷被传送到电荷保持单元，以及
其中，在电荷保持单元被复位之后直到要作为第二模拟信号的电荷到电荷保持单元的传送结束为止的时段的长度在设置于第一行处的像素与设置于第二行处的像素之间相同。
19.一种成像系统，其特征在于，包括：
根据权利要求1～14中的任一项所述的成像设备；和
被配置为处理从成像设备输出的信号的信号处理单元。
20.一种能移动的物体，其特征在于，包括：
根据权利要求1～14中的任一项所述的成像设备；
距离信息获取单元，被配置为根据基于从成像设备的各像素输出的信号的视差图像获取到物体的距离的信息；和
控制单元，被配置为基于距离信息控制所述能移动的物体。
CN201811103608.1A 2017-09-22 2018-09-21 成像设备和驱动方法，成像系统以及移动物体 Active CN109547715B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017182402A JP6643291B2 (ja) 2017-09-22 2017-09-22 撮像装置及びその駆動方法
JP2017-182402 2017-09-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109547715A CN109547715A (zh) 2019-03-29
CN109547715B true CN109547715B (zh) 2021-12-03

Family

ID=63667739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811103608.1A Active CN109547715B (zh) 2017-09-22 2018-09-21 成像设备和驱动方法，成像系统以及移动物体

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10742905B2 (zh)
EP (1) EP3461121A1 (zh)
JP (1) JP6643291B2 (zh)
CN (1) CN109547715B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7116599B2 (ja) 2018-06-11 2022-08-10 キヤノン株式会社 撮像装置、半導体装置及びカメラ
JP7419013B2 (ja) 2019-10-11 2024-01-22 キヤノン株式会社 光電変換装置及び撮像システム
JP2021166354A (ja) * 2020-04-07 2021-10-14 キヤノン株式会社 撮像素子及びその制御方法、及び撮像装置
JP2021176211A (ja) * 2020-05-01 2021-11-04 キヤノン株式会社 光電変換装置及び光電変換システム
JP7171649B2 (ja) 2020-05-15 2022-11-15 キヤノン株式会社 撮像装置および撮像システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103297719A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 佳能株式会社 图像拾取设备、图像拾取系统、及这两者的驱动方法
CN103297723A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 佳能株式会社 成像设备、成像系统及其驱动方法
CN104869334A (zh) * 2014-02-25 2015-08-26 佳能株式会社 固态成像装置和成像系统
CN105407255A (zh) * 2014-09-08 2016-03-16 佳能株式会社 成像器件和成像系统

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5532724A (en) 1992-08-31 1996-07-02 Toppan Printing Co., Ltd. Image transfer device
JP5164531B2 (ja) 2007-11-13 2013-03-21 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP5014114B2 (ja) 2007-12-28 2012-08-29 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
JP4685120B2 (ja) 2008-02-13 2011-05-18 キヤノン株式会社 光電変換装置及び撮像システム
JP5111157B2 (ja) 2008-02-27 2012-12-26 キヤノン株式会社 光電変換装置及び光電変換装置を用いた撮像システム
JP5284132B2 (ja) 2009-02-06 2013-09-11 キヤノン株式会社 固体撮像装置、撮像システム、および撮像装置の駆動方法
JP2013515945A (ja) 2009-12-24 2013-05-09 ジェネラル コンプレッション インコーポレイテッド 圧縮及び／又は膨張装置内の伝熱を最適化する方法及び装置
KR101077408B1 (ko) * 2010-02-05 2011-10-26 서강대학교산학협력단 Ｃｍｏｓ 이미지 센서
JP5793008B2 (ja) 2010-07-30 2015-10-14 キヤノン株式会社 転写型インクジェット記録用中間転写体、及び、該中間転写体を用いた転写型インクジェット記録方法
WO2012132670A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 富士フイルム株式会社 固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮影装置
JP5901212B2 (ja) 2011-10-07 2016-04-06 キヤノン株式会社 光電変換システム
JP5930651B2 (ja) 2011-10-07 2016-06-08 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP6071183B2 (ja) 2011-10-20 2017-02-01 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ
EP2822780B1 (en) 2012-03-05 2021-02-17 Landa Corporation Ltd. Intermediate transfer members for use with indirect printing systems
CN104661825A (zh) 2012-06-15 2015-05-27 海德堡印刷机械股份公司 用于将印刷液体间接施加到承印材料上的方法
JP6057602B2 (ja) 2012-08-10 2017-01-11 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP6099904B2 (ja) 2012-09-03 2017-03-22 キヤノン株式会社 撮像装置
US8690310B1 (en) 2013-02-05 2014-04-08 Xerox Corporation Composite drum for solid ink marking system
US9102137B2 (en) 2013-02-07 2015-08-11 Canon Kabushiki Kaisha Transfer image forming method, transfer image forming apparatus, and intermediate transfer member to be used therein
JP6253272B2 (ja) 2013-06-18 2017-12-27 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、信号処理方法、プログラム、および、記憶媒体
JP6257245B2 (ja) * 2013-09-27 2018-01-10 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法
JP6320272B2 (ja) 2013-11-29 2018-05-09 キヤノン株式会社 撮像素子、撮像装置及び携帯電話機
JP2015142351A (ja) * 2014-01-30 2015-08-03 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム
US9180659B1 (en) 2014-08-13 2015-11-10 Xerox Corporation Aqueous transfix blanket design using screen geometry
JP6385193B2 (ja) 2014-08-14 2018-09-05 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び撮像システム
JP6406977B2 (ja) 2014-11-04 2018-10-17 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システム
US9979916B2 (en) 2014-11-21 2018-05-22 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus and imaging system
JP6445866B2 (ja) 2014-12-26 2018-12-26 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、および撮像装置の駆動方法
JP6518071B2 (ja) 2015-01-26 2019-05-22 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ
JP6624834B2 (ja) * 2015-07-31 2019-12-25 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法
JP6650715B2 (ja) * 2015-09-29 2020-02-19 キヤノン株式会社 撮像素子及びその制御方法、及び撮像装置
JP6890998B2 (ja) * 2016-03-04 2021-06-18 キヤノン株式会社 撮像素子、撮像装置及び移動体
US10319765B2 (en) 2016-07-01 2019-06-11 Canon Kabushiki Kaisha Imaging device having an effective pixel region, an optical black region and a dummy region each with pixels including a photoelectric converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103297719A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 佳能株式会社 图像拾取设备、图像拾取系统、及这两者的驱动方法
CN103297723A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 佳能株式会社 成像设备、成像系统及其驱动方法
CN104869334A (zh) * 2014-02-25 2015-08-26 佳能株式会社 固态成像装置和成像系统
CN105407255A (zh) * 2014-09-08 2016-03-16 佳能株式会社 成像器件和成像系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于大面阵CCD图像传感器的数字高清成像技术研究;陈庆辉;《优秀硕士论文》;20090501;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20190098231A1 (en) 2019-03-28
EP3461121A1 (en) 2019-03-27
JP2019057884A (ja) 2019-04-11
JP6643291B2 (ja) 2020-02-12
US10742905B2 (en) 2020-08-11
CN109547715A (zh) 2019-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11496704B2 (en) Photoelectric conversion device having select circuit with a switch circuit having a plurality of switches, and imaging system
CN109547715B (zh) 成像设备和驱动方法，成像系统以及移动物体
US10504949B2 (en) Solid-state imaging device, method of driving solid-state imaging device, imaging system, and movable object
US10609316B2 (en) Imaging device and imaging system
CN109862291B (zh) 固态成像设备、成像系统和固态成像设备的驱动方法
JP7258629B2 (ja) 撮像装置、撮像システム、および撮像装置の駆動方法
EP3499871A1 (en) Imaging device and method of driving imaging device
JP7046551B2 (ja) 固体撮像装置及び撮像システム
US11303829B2 (en) Imaging device and drive method of imaging device
US10249678B2 (en) Imaging device, method of driving imaging device, and imaging system
CN111193883B (zh) 光电变换设备、成像系统和移动体
JP6664259B2 (ja) 撮像装置、撮像システム、および、移動体
US11070755B2 (en) Imaging device and signal processing device
US11202023B2 (en) Imaging device and imaging system
JP7245014B2 (ja) 固体撮像装置、撮像システム、および固体撮像装置の駆動方法
US10587831B2 (en) Solid-state imaging device, imaging system, and moving body
US11575868B2 (en) Photoelectric conversion apparatus, method of driving photoelectric conversion apparatus, photoelectric conversion system, and moving body
JP2019009672A (ja) 撮像装置及びその駆動方法
JP2021097382A (ja) 撮像装置及び撮像システム
US11523075B2 (en) Imaging device, imaging system, and method of driving imaging device
EP4195683A1 (en) Photoelectric conversion device
US11509852B2 (en) Imaging device, imaging system, and method of driving imaging device
CN116249020A (zh) 光电转换装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant