CN109936711A - 成像设备和驱动成像设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了成像设备和驱动成像设备的方法。实施例包括：像素单元，其包括布置有有效像素的第一成像区域和第二成像区域以及布置有光学黑像素的第一参考区域和第二参考区域；以及扫描单元，其逐行地执行光电转换器的重置操作和基于光电转换器中产生的电荷的像素信号的读出操作，该读出操作包括将光电转换器中产生的电荷传送到保持部分的电荷传送。扫描单元在第一条件下驱动第一成像区域和第一参考区域中的像素，并且在第二条件下驱动第二成像区域和第二参考区域中的像素，在该第一条件下，从重置操作结束到电荷传送结束的时段为第一长度，在该第二条件下，从重置操作结束到电荷传送结束的时段为第二长度。

Description

成像设备和驱动成像设备的方法
技术领域
本发明涉及成像设备和驱动成像设备的方法。
背景技术
在成像设备中，由于热或电路结构而导致的偏移分量(offset component)通过从布置在由被光照射的像素组形成的有效像素区域中的像素的输出值减去布置在由被遮蔽光的像素组形成的光学黑区域中的像素的输出值来减小。光学黑区域典型地布置在有效像素区域的周边。然而，已知的是，叠加在布置在光学黑区域中的像素的输出上的偏移或噪声的差异在布置在远离光学黑区域的位置中的像素中较大。
日本专利申请公开No.2013-055387公开了一种成像设备，在该成像设备中，当成像设备用于光量测量时，光量测量区域附近的有效像素区域是遮光区域，并且偏移或噪声的量从布置在遮光区域中的像素的输出值计算。这样的配置允许光量测量区域和其中布置用于计算偏移或噪声的量的像素的区域之间的较短的物理距离，并且提高了偏移校正的精度。
叠加在像素信号上的偏移值根据像素的曝光时间的改变而变化。因此，为了执行像素信号的适当的偏移校正，希望的是布置在光学黑(OB)区域中的像素的曝光时间与布置在有效像素区域中的像素的曝光时间相同。
然而，在日本专利申请公开No.2013-055387中公开的成像设备中，没有考虑曝光时间在多个成像区域之间不同的情况。因此，当存在具有不同的曝光时间的多个成像区域时，不总是能够执行适当的偏移校正。
发明内容
本发明意图提供即使当曝光时间在多个成像区域之间不同时也可以执行适当的偏移校正的成像设备和驱动成像设备的方法。
根据本发明的一方面，提供一种成像设备，所述成像设备包括：像素单元，所述像素单元包括布置在多个行上的多个像素，其中，所述多个像素中的每一个包括光电转换器、保持部分、放大器单元以及重置单元，所述保持部分保持光电转换器中产生的电荷，所述放大器单元输出基于保持部分中保持的电荷的量的像素信号，所述重置单元重置光电转换器；以及扫描单元，所述扫描单元逐行地在所述多个像素上执行像素中的每一个的光电转换器的重置操作和基于光电转换器中产生的电荷的像素信号的读出操作，所述读出操作包括将光电转换器中产生的电荷传送到保持部分的电荷传送，其中，所述多个像素包括有效像素和光学黑像素，在所述有效像素中的每一个中，光进入光电转换器，在所述光学黑像素中的每一个中，光电转换器被遮蔽光，所述光学黑像素被布置在与布置所述有效像素的行不同的行上，并且不同行上的光学黑像素的数量大于不同行上的有效像素的数量，其中，所述像素单元包括第一成像区域和第二成像区域以及第一参考区域和第二参考区域，在所述第一成像区域和第二成像区域中分别布置多个有效像素，在所述第一参考区域和第二参考区域中分别布置多个光学黑像素，其中，所述扫描单元被配置为在第一条件下驱动布置在所述第一成像区域和第一参考区域中的像素，在所述第一条件下，从所述重置操作结束的定时到所述电荷传送结束的定时的时段为第一长度，并且在第二条件下驱动布置在所述第二成像区域和第二参考区域中的像素，在所述第二条件下，从所述重置操作结束的定时到所述电荷传送结束的定时的时段为第二长度，所述第二长度长于所述第一长度。
根据本发明的另一方面，提供一种驱动成像设备的方法，所述成像设备包括像素单元，所述像素单元具有布置在多个行上的多个像素，其中，所述多个像素中的每一个包括光电转换器、保持部分、放大器单元以及重置单元，所述保持部分保持光电转换器中产生的电荷，所述放大器单元输出基于保持部分中保持的电荷的量的像素信号，所述重置单元重置光电转换器，其中，所述多个像素包括有效像素和光学黑像素，在所述有效像素中的每一个中，光进入光电转换器，在所述光学黑像素中的每一个中，光电转换器被遮蔽光，所述光学黑像素被布置在与布置所述有效像素的行不同的行上，并且不同行上的光学黑像素的数量大于不同行上的有效像素的数量，并且其中，所述像素单元包括第一成像区域和第二成像区域以及第一参考区域和第二参考区域，在所述第一成像区域和第二成像区域中分别布置多个有效像素，在所述第一参考区域和第二参考区域中分别布置多个光学黑像素，所述方法包括：当逐行地在所述多个像素上执行像素中的每一个的光电转换器的重置操作和基于光电转换器中产生的电荷的像素信号的读出操作时，其中，读出操作包括将光电转换器中产生的电荷传送到保持部分的电荷传送，在第一条件下驱动布置在所述第一成像区域和第一参考区域中的像素，在所述第一条件下，从所述重置操作结束的定时到所述电荷传送结束的定时的时段为第一长度；并且在第二条件下驱动布置在所述第二成像区域和第二参考区域中的像素，在所述第二条件下，从所述重置操作结束的定时到所述电荷传送结束的定时的时段为第二长度，所述第二长度长于所述第一长度。
从以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。
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总体配置的框图。
图2是示出根据本发明的第一实施例的成像设备中的像素的配置示例的电路图。
图3是示出根据本发明的第一实施例的成像设备中的像素单元的配置示例的框图。
图4和图5是示出根据本发明的第一实施例的驱动成像设备的方法的定时图。
图6是示出根据本发明的第一实施例的成像设备的控制单元和垂直扫描单元的配置示例的框图。
图7是示出根据本发明的第二实施例的成像设备中的像素的配置示例的电路图。
图8和图9是示出根据本发明的第二实施例的驱动成像设备的方法的定时图。
图10是示出根据本发明的第三实施例的成像设备中的像素单元的配置示例的框图。
图11是示出根据本发明的第三实施例的驱动成像设备的方法的定时图。
图12是示出根据本发明的第四实施例的驱动成像设备的方法的定时图。
图13是示出根据本发明的第五实施例的成像设备中的像素单元的配置示例的框图。
图14是示出根据本发明的第五实施例的驱动成像设备的方法的定时图。
图15是示出根据本发明的第六实施例的驱动成像设备的方法的定时图。
图16是示出根据第七实施例的成像系统的总体配置的框图。
图17A是示出根据第八实施例的成像系统的配置示例的示图。
图17B是示出根据第八实施例的可移动物体的配置示例的示图。
具体实施方式
现在将根据附图来详细地描述本发明的优选实施例。
[第一实施例]
将参考图1至图6来描述根据本发明的第一实施例的成像设备和驱动该成像设备的方法。
首先，将通过使用图1至图3来描述根据本实施例的成像设备的结构。图1是示出根据本实施例的成像设备的总体配置的框图。图2是示出根据本实施例的成像设备中的像素的配置示例的电路图。图3是示出根据本实施例的成像设备中的像素单元的配置示例的框图。
如图1中所示，根据本实施例的成像设备100包括像素单元10、垂直扫描单元30、列电路40、水平扫描单元50、信号输出单元60、控制单元70和CPU 80。
在像素单元10中，多个像素P布置在多个行和多个列上。图1示出以(n+1)行×(m+1)列的二维方式布置的像素P(0,0)至像素P(n,m)。关于本文中使用的像素P(X,Y)，X表示行编号，Y表示列编号。第一行上的行编号是第0行，第一列上的列编号是第0列。注意，在本说明书中，当指示布置在像素单元10内的特定位置处的像素P时，像素P被用行编号和列编号(诸如“像素P(n,m)”)表示，当像素P在像素单元10内的位置没有指定时，像素P被简单地表示为“像素P”。
在像素单元10的每一行上，控制线20被布置为在第一方向(图1中的X方向)上延伸。控制线20连接到布置在第一方向上的各像素P以形成这些像素P共用的信号线。在本说明书中，控制线20延伸的第一方向可以被表示为行方向。
此外，在像素单元10的每一列上，输出线22被布置为在与第一方向相交的第二方向(图1中的Y方向)上延伸。输出线22连接到布置在第二方向上的各像素P以形成这些像素P共用的信号线。在本说明书中，输出线22延伸的第二方向可以被表示为列方向。
每一行上的控制线20连接到垂直扫描单元30。此外，每一列上的输出线22连接到列电路40。水平扫描单元50和信号输出单元60连接到每一列上的列电路40。控制单元70连接到垂直扫描单元30、列电路40和水平扫描单元50。CPU 80连接到控制单元70。
垂直扫描单元30是经由控制线20向像素P供给用于驱动像素P内的读出电路的控制信号的电路单元。垂直扫描单元30响应于来自控制单元70的信号进行操作，并且执行像素单元10的快门扫描和读出扫描。注意，快门扫描是指逐行顺次地对像素单元10中一些行或所有行上的像素P重置光电转换元件并且开始曝光(电荷的蓄积)的操作。读出扫描是指逐行顺次地输出基于已从像素单元10的一些行或所有行上的像素P蓄积在光电转换元件中的电荷的信号的操作。
列电路40包括放大器电路、模数转换(AD转换)电路、存储器等。列电路40放大从像素P输出的像素信号，对其执行AC转换，并且将AD转换的信号作为数字像素信号保持在存储器中。
水平扫描单元50响应于来自控制单元70的信号进行操作，并且将控制信号顺次地输出到列电路40的每一列上的存储器。已从水平扫描单元50接收到控制信号的列电路40向信号输出单元60输出保持在对应的存储器上的存储器中的数字像素信号。
信号输出单元60包括外部接口等，诸如数字信号处理单元、并串转换电路、低电压差分信号(LVDS)电路等。信号输出电路60对从列电路40接收的数字像素信号实现数字信号处理，并且将处理的信号作为串行数据输出到成像设备100的外部。
控制单元70是向垂直扫描单元30、列电路40、水平扫描单元50等供给用于控制以上单元的操作和操作的定时的控制信号的电路单元。这些控制信号中的至少一些可以从成像设备100的外部供给。
CPU 80控制控制单元70。控制单元70响应于来自CPU 80的诸如同步信号的控制信号或用于操作模式等的设置信号进行操作。CPU 80可以提供在其上安装成像设备100的成像系统内部，即，成像设备100外部。
注意，列电路40不一定要求具有AD转换的功能，并且例如可以在成像设备100外部执行AD转换。在这样的情况下，水平扫描单元50和信号输出单元60的配置可以被适当地改变以便适应模拟信号的处理。
图2是示出像素P的配置示例的电路图。图2中所示的电路是应用滚动快门驱动的成像设备中使用的典型的像素配置。形成像素单元10的多个像素P中的每一个包括光电转换器PD、传送晶体管M1、FD重置晶体管M2、放大器晶体管M3和选择晶体管M4。注意，虽然布置在第n行、第m列上的像素P(n,m)作为示例在图2中被示出，但是这同样适用于其它像素P。
光电转换器PD是光电转换元件，例如，光电二极管。光电转换器PD由光电二极管形成，其阳极连接到地节点，其阴极连接到传送晶体管M1的源级。传送晶体管M1的漏级连接到FD重置晶体管M2的源级和放大器晶体管M3的栅极。传送晶体管M1的漏级、FD重置晶体管M2的源级和放大器晶体管M3的栅极的连接节点是所谓的浮置扩散FD。浮置扩散FD包括电容组件，用作电荷保持部分，并且形成由该电容组件形成的电荷电压转换器。FD重置晶体管M2的漏级和放大器晶体管M3的漏级连接到电源节点(电压VCC)。放大器晶体管M3的源级连接到选择晶体管M4的漏级。选择晶体管M4的源级连接到输出线22。电流源(未示出)连接到输出线22。注意，每个晶体管的源级和漏级的名称可以根据晶体管的导电类型、感兴趣的功能等而不同，因此可以使用上述源级和漏级的相反名称。
在图2中所示的电路配置的情况下，每一行上的控制线20包括传送栅极信号线、FD重置信号线和选择信号线。
传送栅极信号线连接到属于对应的行的像素P的传送晶体管M1的栅极，并且向传送晶体管M1的栅极供给从垂直扫描单元30供给的控制信号PTX。例如，控制信号PTX(n)经由第n行上的传送栅极信号线供给到像素P(n,m)。
FD重置信号线连接到属于对应的行的像素P的FD重置晶体管M2的栅极，并且向FD重置晶体管M2的栅极供给从垂直扫描单元30供给的控制信号PRES。例如，控制信号PRES(n)经由第n行上的FD重置信号线供给到像素P(n,m)。
选择信号线连接到属于对应的行的像素P的选择晶体管M4的栅极，并且向选择晶体管M4的栅极供给从垂直扫描单元30供给的控制信号PSEL。例如，控制信号PSEL(n)经由第n行上的选择信号线供给到像素P(n,m)。
当像素P的每个晶体管由n沟道晶体管形成时，当从垂直扫描单元30供给高电平控制信号时，对应的晶体管接通，并且当从垂直扫描单元30供给低电平控制信号时，对应的晶体管断开。在该示例中，高电平对应于逻辑值“1”，低电平对应于逻辑电平“0”。注意，像素P的每个晶体管可以由p沟道晶体管形成。当像素P的每个晶体管由p沟道晶体管形成时，用于驱动每个晶体管的控制信号的信号电平将与n沟道晶体管的情况相反。
响应于物体的光学图像进入像素单元10，每个像素P的光电转换器PD将入射光转换(光电转换)成与光量对应的量的电荷，并且蓄积产生的电荷。当接通时，传送晶体管M1将光电转换器PD中蓄积的电荷传送到浮置扩散FD。
浮置扩散FD保持从光电转换器FD传送的电荷，并且在通过浮置扩散FD的电容组件的电荷电压转换之后，具有与从光电转换器PD传送的电荷的量对应的电压。放大器晶体管M3被配置为使得其漏级被供给电压VCC并且经由选择晶体管M4其源级被供给偏置电流，并且形成其栅极是输入节点的放大器单元(源级跟随器电路)。由此，放大器晶体管M3经由选择晶体管M4将基于浮置扩散FD的电压的像素信号(第m列上的像素P的像素信号Vout(m))输出到输出线22。
当接通时，FD重置晶体管M2将浮置扩散FD重置到与电压VCC对应的电压。此外，当FD重置晶体管M2和传送晶体管M1同时接通时，光电转换器PD可以被重置到与电压VCC对应的电压。FD重置晶体管M2和传送晶体管M1形成重置光电转换器PD的重置单元。
如图3中所示，像素单元10包括有效像素区域12a和12b以及光学黑区域(以下，被表示为“OB区域”)16。有效像素区域12a和12b中的每一个是其中布置包括光电转换器PD并且可以输出与入射光量对应的信号的像素(有效像素)P的区域。OB区域16是其中布置被遮光膜覆盖的像素(光学黑像素(以下，被表示为“OB像素”))P的区域。
有效像素区域12a包括成像区域14a。有效像素区域12包括成像区域14b。成像区域14a和14b分别是其中布置有效像素区域12a和12b的像素P之中的用于获取捕获图像的像素P的区域。成像区域14a和14b可以分别与有效像素区域12a和12b相同，或者可以分别小于有效像素区域12a和12b。
OB区域16包括参考区域18a和18b。参考区域18a是其中布置用于计算叠加在从布置在成像区域14a中的像素P获取的像素信号上的偏移分量的像素P的区域。并且，参考区域18b是其中布置用于计算叠加在从布置在成像区域14b中的像素P获取的像素信号上的偏移分量的像素P的区域。
成像区域14a和14b以及参考区域18a和18b中的每一个包括至少一个像素P。即，这些区域中的行方向(图3中的X方向)上的最小单位是一列，列方向(图3中的Y方向)上的最小单位是一行。典型地，成像区域14a和14b以及参考区域18a和18b中的每一个包括多个行和多个列。
有效像素区域12a和有效像素区域12b在像素单元10内插入OB区域16的列方向上对齐。换句话说，其上提供有效像素区域12a的行和其上提供有效像素区域12b的行彼此不同。其上提供有效像素区域12a的列和其上提供有效像素区域12b的列可以彼此部分或完全重叠。
像素单元10内部的除其中提供有效像素区域12a和有效像素区域12b的区域之外的区域是OB区域16。在图3中所示的布置示例中，OB区域16包括包括所有列的行(图3中位于有效像素区域12a上面和下面的行)和包括所有行的列(图3中位于有效像素区域12a和12b的左侧的列)。
参考区域18b布置在有效像素区域12a和有效像素区域12b之间的OB区域16中。参考区域18a布置为在列方向上与有效像素区域12a相邻以便使有效像素区域12a插入在参考区域18a和参考区域18b之间。即，参考区域18a、有效像素区域12a、参考区域18b和有效像素区域12b在列方向上依次布置。注意，参考区域18a可以与有效像素区域12a接触。此外，参考区域18b可以与有效像素区域12a和/或有效像素区域12b接触。
此外，参考区域18a被布置为至少包括其上布置成像区域14a的一个或多个列。并且，参考区域18b被布置为至少包括其上布置成像区域14b的一个或多个列。在一个示例中，参考区域18a、成像区域14a、参考区域18b和成像区域14b布置在相同的一个或多个列上。此外，参考区域18a典型地被配置为不包括任何有效像素。然而，实施例不限于该示例，并且虽然有效像素可以提供在参考区域18a的每一行上，但是参考区域18a被配置为使得OB像素的数量大于有效像素的数量。
在图3中，布置在成像区域14a中的像素P的曝光时间(曝光时间1)和布置在成像区域14b中的像素P的曝光时间(曝光时间2)被独立地控制。布置在参考区域18a中的像素P在与布置在成像区域14a中的像素P相同的条件下被控制。并且，布置在参考区域18b中的像素P在与布置在成像区域14b中的像素P相同的条件下被控制。注意，本文中使用的相同条件意指从光电转换器PD的重置操作结束的定时到从光电转换器PD到浮置扩散FD的电荷传送结束的定时的时段的长度相同。该时段对应于在有效像素区域12a和12b中布置像素P的情况下的曝光时间。
如上面所讨论的，根据本实施例的成像设备的像素单元10包括其曝光时间可以独立地设置的多个成像区域14a和14b。此外，根据本实施例的成像设备的像素单元10包括与成像区域14a和14b相关联的多个参考区域18a和18b。布置在成像区域14a中的像素P和布置在成像区域14a相关联的参考区域18a中的像素P在相同的条件下被控制。此外，布置在成像区域14b中的像素P和布置在成像区域14b相关联的参考区域18b中的像素P在相同的条件下被控制。
一般地，布置在OB区域中的OB像素用于计算由于热或电路结构而叠加在有效像素的像素信号上的偏移分量。然而，当曝光时间的长度或曝光定时在成像区域14a和成像区域14b之间不同时，叠加在像素信号上的相应的偏移分量将由于曝光时间的长度或曝光定时的差异而不同。因此，当相同的偏移值被用于从成像区域14a获取的像素信号和从成像区域14b获取的像素信号以执行偏移校正时，对于像素信号中的至少一个，偏移校正的精度降低。
就以上来说，在根据本实施例的成像设备中，与成像区域14a相关联的参考区域18a和与成像区域14b相关联的参考区域18b布置在像素单元10的OB区域16中。此外，垂直扫描单元30具有在相应的不同条件(曝光时间的长度)下控制布置在成像区域14a和参考区域18a中的像素P以及布置在成像区域14b和参考区域18b中的像素P的功能。
这样的配置允许用于从成像区域14a获取的像素信号的适当的偏移值基于从参考区域18a获取的像素信号计算。此外，用于从成像区域14b获取的像素信号的适当的偏移值可以基于从参考区域18b获取的像素信号计算。这使得能够对其中曝光时间不同的成像区域14a和14b这两者执行更适当的偏移校正。
此外，像素特性可以具有面内分布，因此希望的是其中布置用于获取偏移值的OB像素的参考区域位于成像区域附近。就这一点而言，在本实施例中，参考区域18b布置在成像区域14a和成像区域14b之间以在成像区域14b和参考区域18b之间具有较短的物理距离。这允许对从成像区域14b获取的像素信号计算更适当的偏移值。
此外，当如图1中所示其中像素P被二维地布置的区域传感器用于形成相位差检测方案的焦点检测设备时，多个成像区域的位置通过光学系统的配置而固定。具体地，用于光瞳分割的分离器透镜(二维图像捕获透镜)用作将光引导到成像设备中的光学系统。在这种情况下，分离器透镜将光引导到图5中所示的成像区域的位置，并且不将光引导到其它区域。在这样的情况下，成像区域之间的区域可以被遮蔽光以形成OB区域，并且该OB区域可以用作用于获取偏移值的参考区域。这样的配置允许布置在不是插入在成像区域之间的区域中的OB区域的减小、像素单元10的面积的减小、因此成像设备的大小的减小。
接着，将通过使用图4至图6来描述根据本实施例的驱动成像设备的方法。图4和图5是示出根据本实施例的驱动成像设备的方法的定时图。图6是示出根据本实施例的成像设备的控制单元和垂直扫描单元的配置示例的框图。
图4是示出像素单元10的每一行上的快门操作和读出操作的概要的定时图。注意，图4示出第n行上的操作作为示例。
在快门操作中，控制信号PRES(n)和控制信号PTX(n)被控制为高电平以同时接通传送晶体管M1和FD重置晶体管M2。由此，光电转换器PD经由传送晶体管M1和FD重置晶体管M2连接到电源节点，并且光电转换器PD被重置到与电压VCC对应的电位。然后，控制信号PTX(n)被控制为低电平以解除光电转换器PD的重置的定时是光电转换器PD中的电荷蓄积时段开始(即，曝光开始)的时间。
在读出操作中，控制信号PRES(n)被控制为低电平，控制信号PSEL(n)和PTX(n)被控制为高电平，由此在FD重置晶体管M2处于关断状态的状态下同时接通传送晶体管M1和选择晶体管M4。由此，蓄积在光电转换器PD中的电荷被传送到浮置扩散FD。然后，控制信号PTX(n)被控制为低电平以完成向浮置扩散FD的电荷传送的定时是光电转换器PD中的电荷蓄积时段结束(即，曝光结束)的时间。
响应于电荷从光电转换器PD传送到浮置扩散FD，浮置扩散FD具有基于传送的电荷的量的电位。由此，放大器晶体管M3经由选择晶体管M4将基于浮置扩散FD的电位的像素信号输出到输出线22。如上面所讨论的，读出操作是包括将光电转换器PD中产生的电荷传送到浮置扩散FD的电荷传送并且执行基于由光电转换器PD产生的电荷的像素信号的读出的操作。
在滚动快门驱动中，快门扫描和读出扫描通过执行上述一行的像素驱动并且顺次地选择像素单元10上的行而执行。
图5是示出整个像素单元10的操作的概要的定时图。图5示出其中对于水平同步信号的每个输入执行一行上的数据的读出的驱动示例。
图5在上部中示出水平同步信号、读出扫描开始信号1、读出扫描开始信号2、快门扫描开始信号1和快门扫描开始信号2的定时。
读出扫描开始信号1、读出扫描开始信号2、快门扫描开始信号1和快门扫描开始信号2是在预定的定时从控制单元70输出到垂直扫描单元30的控制信号。读出扫描开始信号1是指令垂直扫描单元30开始其上的曝光时间被设置为曝光时间1的行(成像区域14a、参考区域18a)的读出扫描的信号。读出扫描开始信号2是指令垂直扫描单元30开始其上的曝光时间被设置为曝光时间2的行(成像区域14b、参考区域18b)的读出扫描的信号。快门扫描开始信号1是指令垂直扫描单元30开始其上的曝光时间被设置为曝光时间1的行(成像区域14a、参考区域18a)的快门扫描的信号。快门扫描开始信号2是指令垂直扫描单元30开始其上的曝光时间被设置为曝光时间2的行(成像区域14b、参考区域18b)的快门扫描的信号。
图5在下部中示出与上部中示出的信号对应的操作的概要。被指示为“快门扫描”和“读出扫描”的矩形框组中的每一个对应于用图4示出的“快门操作”和“读出操作”。图5视觉地表示其中逐行顺次地执行各行的快门操作的操作是快门扫描并且其中逐行顺次地执行各行的读出操作的操作是读出扫描。
参考区域18a和成像区域14a的读出扫描响应于垂直扫描单元30接收到读出扫描开始信号1而开始。此外，参考区域18b和成像区域14b的读出扫描响应于垂直扫描单元30接收到读出扫描开始信号2而开始。
在图5的驱动示例中，假定一行上的读出操作在由水平同步信号的间隔限定的水平时段期间执行，并且下一行上的读出操作在下一个水平时段期间执行。以这样的方式，属于参考区域18a、成像区域14a、参考区域18b和成像区域14b的行上的像素P的读出操作逐行顺次地执行。由于在图5的驱动示例中多个行的读出操作不是同时执行，所以参考区域18a、成像区域14a、参考区域18b和成像区域14b中的每个区域的读出扫描不是同时执行。
参考区域18a和成像区域14a的快门扫描响应于垂直扫描单元30接收到快门扫描开始信号1而开始。快门扫描开始信号1从控制单元70输出的定时被设置为从读出扫描开始信号1从控制单元70输出的定时回溯与曝光时间1对应的时间的定时。参考区域18b和成像区域14b的快门扫描响应于垂直扫描单元30接收到快门扫描开始信号2而开始。快门扫描开始信号2从控制单元70输出的定时被设置为从读出扫描开始信号2从控制单元70输出的定时回溯与曝光时间2对应的时间的定时。
以与读出操作的情况类似的方式，假定在图5的驱动示例中一行上的快门操作在一个水平时段期间执行，并且下一行上的快门操作在下一个水平时段期间执行。以这样的方式，参考区域18a和成像区域14a的快门操作以及参考区域18b和成像区域14b的快门操作逐行顺次地执行。此外，垂直扫描单元30独立地控制参考区域18a和成像区域14a的快门操作以及参考区域18b和成像区域14b的快门操作。由此，本实施例的成像设备可以独立于参考区域18b和成像区域14b的曝光时间的长度或曝光定时而设置参考区域18a和成像区域14a的曝光时间的长度或曝光定时。
在图5中所示的驱动示例中，在相同条件下被驱动的参考区域18a中的行和成像区域14a中的行被连续地扫描。此外，在相同条件下被驱动的参考区域18b中的行和成像区域14b中的行被连续地扫描。因此能够简化区域之间的控制的切换，并且还防止垂直扫描单元30的配置复杂。
注意，虽然在图5中所示的定时图中参考区域18b和成像区域14b的读出扫描在参考区域18a和成像区域14a的读出扫描之后执行，但是读出扫描的次序可以相反。在这样的情况下，快门扫描的开始定时可以根据对每个区域设置的曝光时间而适当地改变。
此外，虽然在图5中的定时图中示出在一个水平时段期间仅单个行被读出的情况，但是在一个水平时段期间要被读出的行的数量不一定要求是一个。例如，某个水平时段中被选择为快门行的行的数量和被选择为读出行的行的数量可以被增加和控制以具有恒定的曝光时间，由此可以在一个水平时段期间执行多个行的读出。
如图5中所示，以这样的方式获取的像素单元10的读出数据以参考区域18a的输出值、成像区域14a的输出值、参考区域18b的输出值、然后成像区域14b的输出值的次序逐行输出。
从布置在成像区域14a和14b中的像素P的输出值减去布置在参考区域18a和18b中的像素P的输出值的偏移校正处理可以在成像设备100内部执行，或者可以在成像设备100外部执行。当偏移校正处理在成像设备100内部执行时，成像设备100进一步包括执行偏移校正处理的信号处理单元。
图6是示出用于实现图5中所示的驱动的控制单元70和垂直扫描单元30的配置示例的框图。注意，图6中所示的控制单元70和垂直扫描单元30的配置是示例，并且不限于此。
如图6中所示，控制单元70包括登记(register)控制单元72和定时控制单元74，并且定时控制单元74的数量对应于曝光时间的设置区域的数量。这里假定像素单元10包括具有曝光时间1的成像区域14a和具有曝光时间2的成像区域14b，并且将描述其中控制单元70包括与曝光时间1相关联的定时控制单元74a和与曝光时间2相关联的定时控制单元74b的配置示例。
登记控制单元72保持关于像素单元10内的成像区域14a和14b的曝光时间的设置等的信息，并且将保持的信息输出到定时控制单元74a和74b。
定时控制单元74a产生定时信号(读出扫描开始信号1)，该定时信号提供关于根据从登记控制单元72供给的控制信号(曝光时间设置1)以及同步信号、在设置为曝光时间1的区域中开始读出扫描的指令。此外，定时控制单元74a产生定时信号(快门扫描开始信号1)，该定时信号提供关于根据从登记控制单元72供给的控制信号(曝光时间设置1)以及同步信号、在设置为曝光时间1的区域中开始快门扫描的指令。在该示例中，对于曝光时间1设置的区域是参考区域18a和成像区域14a。
类似地，定时控制单元74b产生定时信号(读出扫描开始信号2)，该定时信号提供关于根据从登记控制单元72供给的控制信号(曝光时间设置2)以及同步信号、在设置为曝光时间2的区域中开始读出扫描的指令。此外，定时控制单元74b产生定时信号(快门扫描开始信号2)，该定时信号提供关于根据从登记控制单元72供给的控制信号(曝光时间设置2)以及同步信号、在设置为曝光时间2的区域中开始快门扫描的指令。在该示例中，对于曝光时间2设置的区域是参考区域18b和成像区域14b。
垂直扫描单元30包括垂直扫描电路32，并且垂直扫描电路32的数量对应于曝光时间的设置值的数量。这里假定像素单元10包括被设置为曝光时间1的区域和被设置为曝光时间2的区域，并且将描述其中垂直扫描单元30包括与曝光时间1相关联的垂直扫描电路32a和与曝光时间2相关联的垂直扫描电路32b的配置示例。
垂直扫描电路32a包括读出扫描控制单元34a和快门扫描控制单元36a。读出扫描控制单元34a在从控制单元70接收到读出扫描开始信号(读出扫描开始信号1)时进行操作，并且将读出扫描控制信号(读出扫描控制信号1)输出到像素单元10。快门扫描控制单元36a在从控制单元70接收到快门扫描开始信号(快门扫描开始信号1)时进行操作，并且将快门扫描控制信号(快门扫描开始控制信号1)输出到像素单元10。
类似地，垂直扫描电路32b包括读出扫描控制单元34b和快门扫描控制单元36b。读出扫描控制单元34b在从控制单元70接收到读出扫描开始信号(读出扫描开始信号2)时进行操作，并且将读出扫描控制信号(读出扫描控制信号2)输出到像素单元10。快门扫描控制单元36b在从控制单元70接收到快门扫描开始信号(快门扫描开始信号2)时进行操作，并且将快门扫描控制信号(快门扫描控制信号2)输出到像素单元10。
与曝光时间1相关联的参考区域18a和成像区域14a中的像素P由从读出扫描控制单元34a输出的读出扫描控制信号1和从快门扫描控制单元36a输出的快门扫描控制信号1控制。并且，与曝光时间2相关联的参考区域18b和成像区域14b中的像素P由从读出扫描控制单元34b输出的读出扫描控制信号2和从快门扫描控制单元36b输出的快门扫描控制信号2控制。读出扫描控制信号1、快门扫描控制信号1、读出扫描控制信号2和快门扫描控制信号2由对应的行上的控制信号PSEL、PRES和PTX形成。
利用控制单元70和垂直扫描单元30的这样的配置，能够在不同条件(曝光时间)下控制布置在成像区域14a和参考区域18a中的像素P以及布置在成像区域14b和参考区域18b中的像素P以实现图5中所示的驱动。
如上所述，根据本实施例，即使当曝光时间在多个成像区域中不同时，也可以执行适当的偏移校正。
[第二实施例]
将参考图7至图9来描述根据本发明的第二实施例的成像设备和驱动该成像设备的方法。图7是示出根据本实施例的成像设备中的像素的配置示例的电路图。图8和图9是示出根据本实施例的驱动成像设备的方法的定时图。与第一实施例的成像设备的那些组件相同的组件将用相同的引用标记，并且描述将被省略或简化。
在本实施例中，将描述本发明对于具有全局快门功能的成像设备的示例应用。除了像素P的电路配置不同之外，根据本实施例的成像设备具有与根据第一实施例的成像设备的基本配置相同的基本配置。例如，像素单元10中的区域的设置和从其获得的优点与第一实施例的情况下的那些相同。
如图7中所示，除了光电转换器PD、传送晶体管M1、FD重置晶体管M2、放大器晶体管M3和选择晶体管M4以外，根据本实施例的成像设备的像素P进一步包括PD重置晶体管M5和传送晶体管M6。图7中所示的电路是应用全局快门驱动的成像设备中使用的典型的像素配置。注意，虽然布置在第n行、第m列上的像素P(n,m)作为示例在图7中被示出，但是这同样适用于其它像素P。
光电转换器PD由光电二极管形成，其阳极连接到地节点，其阴极连接到PD重置晶体管M5的源级和传送晶体管M6的源级。传送晶体管M6的漏级连接到传送晶体管M1的源级。传送晶体管M6的漏级和传送晶体管M1的源级的连接节点包括电容组件，并且用作电荷保持部分MEM。图7表示该电容组件作为电容器元件。传送晶体管M1的漏级连接到FD重置晶体管M2的源级和放大器晶体管M3的栅极。传送晶体管M1的漏级、FD重置晶体管M2的源级和放大器晶体管M3的栅极的连接节点是浮置扩散FD。FD重置晶体管M2的漏级、PD重置晶体管M5的漏级和放大器晶体管M3的漏级连接到电源节点(电压VCC)。放大器晶体管M3的源级连接到选择晶体管M4的漏级。选择晶体管M4的源级连接到输出线22。电流源(未示出)连接到输出线22。
在图7中所示的电路配置的情况下，每一行上的控制线20包括第一传送栅极信号线和第二传送栅极信号线、FD重置信号线、PD重置信号线以及选择信号线。
第一传送栅极信号线连接到属于对应的行的像素P的传送晶体管M1的栅极，并且向传送晶体管M1的栅极供给从垂直扫描单元30供给的控制信号PTX。例如，控制信号PTX(n)经由第n行上的第一传送栅极信号线供给到像素P(n,m)。
第二传送栅极信号线连接到属于对应的行的像素P的传送晶体管M6的栅极，并且向传送晶体管M6的栅极供给从垂直扫描单元30供给的控制信号GS。注意，共用控制信号GS供给到包括具有相同的驱动条件(曝光时间)的像素P的多个行上的第二传送栅极信号线。
FD重置信号线连接到属于对应的行的像素P的FD重置晶体管M2的栅极，并且向FD重置晶体管M2的栅极供给从垂直扫描单元30供给的控制信号PRES。例如，控制信号PRES(n)经由第n行上的FD重置信号线供给到像素P(n,m)。
PD重置信号线连接到属于对应的行的像素P的PD重置晶体管M5的栅极，并且向PD重置晶体管M5的栅极供给从垂直扫描单元30供给的控制信号OFD。例如，共用控制信号OFD供给到包括具有相同的驱动条件(曝光时间)的像素P的多个行上的PD重置信号线。
选择信号线连接到属于对应的行的像素P的选择晶体管M4的栅极，并且向选择晶体管M4的栅极供给从垂直扫描单元30供给的控制信号PSEL。例如，控制信号PSEL(n)经由第n行上的选择信号线供给到像素P(n,m)。
当物体的光学图像进入像素单元10时，每个像素P的光电转换器PD将入射光转换(光电转换)成与光量对应的量的电荷，并且蓄积产生的电荷。当接通时，传送晶体管M6将光电转换器PD中蓄积的电荷传送到电荷保持部分MEM。注意，包括相同驱动条件(曝光时间)的像素P的多个行上的从光电转换器PD到电荷保持部分MEM的电荷传送被全局地执行(全局存储器传送操作)。当接通时，传送晶体管M1将由电荷保持部分MEM保持的电荷传送到浮置扩散FD。
浮置扩散FD保持从光电转换器PD传送的电荷，并且通过由于浮置扩散FD的电容组件导致的电荷电压转换而具有与从光电转换器PD传送的电荷的量对应的电压。放大器晶体管M3被配置为使得其漏级被供给电压VCC并且经由选择晶体管M4其源级被供给偏置电流，并且形成其栅极是输入节点的放大器单元(源级跟随器电路)。由此，放大器晶体管M3经由选择晶体管M4将基于浮置扩散FD的电压的像素信号(第m列上的像素P中的像素信号Vout(m))输出到输出线22。
当接通时，FD重置晶体管M2将浮置扩散FD重置到与电压VCC对应的电压。此外，当接通时，PD重置晶体管M5将光电转换器PD重置到与电压VCC对应的电压。PD重置晶体管M5形成重置光电转换器PD的重置单元。在提供PD重置晶体管M5的情况下，能够在电荷仍保持在电荷保持部分MEM中的同时重置光电转换器PD。注意，包括相同驱动条件(曝光时间)的像素P的多个行上的光电转换器PD的重置被全局地执行(全局快门操作)。
图8是示出像素单元10的每一行上的快门操作和读出操作的概要的定时图。注意，图8示出第n行上的操作作为示例。
在全局快门驱动中的快门操作中，多个行上的像素P的光电转换器PD被同时重置。在该上下文中，多个行是例如其上布置相同曝光时间的像素P的行。例如，当像素单元10如图3中所示包括成像区域14a和14b以及参考区域18a和18b时，属于成像区域14a的行上的像素P的光电转换器PD和属于参考区域18a的行上的像素P的光电转换器PD被同时重置。此外，属于成像区域14b的行上的像素P的光电转换器PD和属于参考区域18b的行上的像素P的光电转换器PD被同时重置。所有行上的像素P的光电转换器PD可以被同时重置。
多个行上的像素P的光电转换器PD的重置通过将同一控制信号OFD供给到这些多个行上的PD重置信号线来执行。控制信号OFD被控制为高电平以接通PD重置晶体管M5，由此光电转换器PD经由PD重置晶体管M5连接到电源节点，并且光电转换器PD被重置到与电压VCC对应的电位。然后，控制信号OFD被控制为低电平以解除光电转换器PD的重置的定时是光电转换器PD中的电荷蓄积时段开始的时间，即，曝光开始的时间。如上所述的同时重置多个行上的像素P的光电转换器PD的这样的操作被称为全局快门操作。
全局快门驱动中曝光结束的定时是光电转换器PD中蓄积的电荷到电荷保持部分MEM的传送结束的定时。从光电转换器PD到电荷保持部分MEM的电荷传送通过将同一控制信号GS供给到其上同时开始曝光的多个行上的第二传送栅极信号线来执行。控制信号GS被控制为高电平以接通传送晶体管M6，由此光电转换器PD中蓄积的电荷被传送到电荷保持部分MEM。然后，控制信号GS被控制为低电平以完成从光电转换器PD到电荷保持部分MEM的电荷传送的定时是光电转换器PD中的电荷蓄积时段结束的时间，即，曝光结束的时间。如上所述的多个行上的像素P中同时将电荷从光电转换器PD传送到电荷保持部分MEM的这样的操作被称为全局存储器传送操作。
在对其执行全局存储器传送操作的像素P中，在全局存储器传送操作之前，电荷保持部分MEM被预先重置。在全局存储器传送操作之前，对其执行全局存储器传送操作的多个行上的控制信号PRES和控制信号PTX被控制为高电平以同时接通FD重置晶体管M2和传送晶体管M1。由此，电荷保持部分MEM经由传送晶体管M1和FD重置晶体管M2连接到电源节点，并且电荷保持部分MEM被重置到与电压VCC对应的电位。如上所述的同时重置多个行上的像素P的电荷保持部分MEM的这样的操作被称为全局存储器重置操作。
在读出操作中，控制信号PRES(n)被控制为低电平并且控制信号PSEL(n)和PTX(n)被控制为高电平以在FD重置晶体管M2处于关断状态时同时接通传送晶体管M1和选择晶体管M4。由此，保持在电荷保持部分MEM中的电荷被传送到浮置扩散FD。在电荷被从电荷保持部分MEM传送到浮置扩散FD的情况下，浮置扩散FD具有与传送的电荷的量对应的电位。由此，放大器晶体管M3经由选择晶体管M4将与浮置扩散FD的电位对应的像素信号输出到输出线22。全局快门驱动中的读出操作以与滚动快门驱动的情况下相同的方式逐行顺次地执行。读出操作包括将光电转换器PD中产生的电荷传送到电荷保持部分MEM的电荷传送并且是读出基于光电转换器PD中产生的电荷的像素信号的操作。
如上面所讨论的，在多个行上的像素P中的曝光开始定时和曝光结束定时分别相同的情况下，可以实现全局快门操作。
图9是示出整个像素单元10的操作的概要的定时图。图9示出其中对于水平同步信号的每个输入读出一行上的数据的驱动示例。与第一实施例一样，这里假定像素单元10具有如图3中所示的布局。
图9中的上部示出水平同步信号、读出扫描开始信号1、读出扫描开始信号2、全局快门控制信号1、全局快门控制信号2、全局存储器传送信号1和全局存储器传送信号2的定时。这些控制信号与第一实施例的情况下的那些相同。
图9中的下部示出与上部中示出的信号对应的操作的概要。被表示为“全局快门”、“全局存储器传送”和“读出扫描”的矩形框组分别对应于图8中所示的“全局快门操作”、“全局存储器传送操作”和“读出操作”。
在全局快门驱动中，如图9中所示，在同一曝光时间的区域中包括的多个行上，曝光通过全局快门操作同时开始，并且该曝光通过全局存储器传送同时结束。即，对其中曝光时间是曝光时间1的参考区域18a和成像区域14a中包括的多个行执行全局快门操作和全局存储器传送。此外，对其中曝光时间是不同于曝光时间1的曝光时间2的参考区域18b和成像区域14b中包括的多个行执行全局快门操作和全局存储器传送。
读出扫描在全局存储器传送之后开始，并且逐行顺次地执行，而不管曝光时间如何。注意，虽然在图9中所示的定时图中参考区域18b和成像区域14b的读出扫描在参考区域18a和成像区域14a的读出扫描之后执行，但是读出扫描的次序可以相反。
在图9中所示的驱动示例中，对在相同条件下被驱动的参考区域18a中的行和成像区域14a中的行全局地执行快门操作和存储器传送操作，并且连续地执行读出扫描。此外，对在相同条件下被驱动的参考区域18b中的行和成像区域14b中的行全局地执行快门操作和存储器传送操作，并且连续地执行读出扫描。因此能够简化区域之间的控制的切换，并且防止垂直扫描单元30的配置复杂。例如，第一实施中描述的图6中所示的配置可以被应用于控制单元70和垂直扫描单元30。
注意，虽然在图9中的定时图中示出在一个水平时段期间仅单个行被读出的情况，但是在一个水平时段期间被读出的行的数量不一定要求是一个。在全局快门驱动中，增加某个水平时段中要被选择为读出行的行的数量是足够的，这将不影响全局快门操作或全局存储器传送操作。
如上所述，根据本实施例，即使当曝光时间在多个成像区域之间不同时，也可以执行适当的偏移校正。
[第三实施例]
将参考图10和图11来描述根据本发明的第三实施例的成像设备和驱动该成像设备的方法。图10是示出根据本实施例的成像设备中的像素单元的配置示例的框图。图11是示出根据本实施例的驱动成像设备的方法的定时图。与第一实施例和第二实施例的成像设备的那些组件相同的组件将用相同的引用标记，并且描述将被省略或简化。
在根据本实施例的成像设备中，除了像素单元10中的区域设置之外，基本配置与第一实施例中的成像设备的基本配置相同。例如，像素P由图2中所示的电路形成。在本实施例中，假定采用执行滚动快门驱动的成像设备。
在根据本实施例的成像设备的像素单元10中，如图10中所示，不是在有效像素区域12a的上部中、而是在有效像素区域12a和参考区域18b之间布置参考区域18a。即，有效像素区域12a、参考区域18a、参考区域18b和有效像素区域12b在列方向上依次布置。有效像素区域12a、参考区域18a、参考区域18b和有效像素区域12b布置在不同的行上。注意，参考区域18a可以与有效像素区域12a和/或参考区域18b接触。此外，参考区域18b可以与参考区域18a和/或有效像素区域12b接触。
并且，在根据本实施例的成像设备中的像素单元10的区域设置中，参考区域18a与成像区域14a相邻，参考区域18b与成像区域14b相邻。因此，在本实施例中，也可以对不同曝光时间的成像区域14a和14b中的每一个获取适当的偏移值。
此外，当通过使用如图1中所示的其中像素P被二维地布置的区域传感器来配置焦点检测设备时，多个成像区域的位置通过光学系统的配置而固定，并且没有光进入除成像区域之外的区域。在这样的情况下，成像区域之间的区域可以被遮光以形成OB区域，并且该OB区域可以用作用于获取偏移值的参考区域。利用这样的配置，由于没有OB区域可以布置在不是插入在成像区域14a和14b之间的上部区域或下部区域中，所以像素单元10的面积可以减小，因此成像设备的大小可以减小。
图11是示出整个像素单元10中的操作的概要的定时图。图11示出其中对于水平同步信号的每个输入读出一行上的数据的驱动示例。图11中的上部示出水平同步信号、读出扫描开始信号1、读出扫描开始信号2、快门扫描开始信号1和快门扫描开始信号2的定时。这些控制信号与第一实施例的情况下的那些相同。图11中的下部示出与上部中示出的信号对应的操作的概要。被表示为“快门扫描”和“读出扫描”的矩形框组分别对应于图4中所示的“快门操作”和“读出操作”。
在本实施例的成像设备中，如图11中所示，执行与第一实施例的成像设备一样的滚动快门方案中的驱动。
在图11中的驱动示例中，成像区域14a用曝光时间1控制，成像区域14b用独立于曝光时间1的曝光时间2控制。以与第一实施例的情况下相同的方式，在与成像区域14a相同的条件(对应于曝光时间1)下控制与成像区域14a对应的参考区域18a。此外，在与成像区域14b相同的条件(对应于曝光时间2)下控制与成像区域14b对应的参考区域18b。
在图11中的驱动示例中，对于不同曝光时间的每个区域，垂直扫描的方向被控制为从参考区域18到成像区域14。即，在被设置为曝光时间1的参考区域18a和成像区域14a中，快门扫描和读出扫描在行地址减小的方向上执行。此外，在被设置为曝光时间2的参考区域18b和成像区域14b中，快门扫描和读出扫描在行地址增大的方向上执行。利用这样的配置，对于不同曝光时间的每个区域，参考区域18中最后执行读出的行可以与成像区域14中最先执行读出的行相邻，并且可以防止由于物理距离的差异而导致的偏移误差的出现。
注意，虽然在图11中所示的定时图中参考区域18b和成像区域14b的读出扫描在参考区域18a和成像区域14a的读出扫描执行之后执行，但是读出扫描的次序可以相反。
如上所述，根据本实施例，即使当曝光时间在多个成像区域之间不同时，也可以执行适当的偏移校正。
[第四实施例]
将参考图12来描述根据本发明的第四实施例的成像设备和驱动该成像设备的方法。图12是示出根据本实施例的驱动成像设备的方法的定时图。与第一实施例至第三实施例的成像设备的那些组件相同的组件将用相同的引用标记，并且描述将被省略或简化。
在根据本实施例的成像设备中，除了像素单元10中的区域设置之外，基本配置与第二实施例中的成像设备的基本配置相同。例如，像素P由图7中所示的电路形成。在本实施例中，假定采用执行全局快门操作驱动的成像设备。
在根据本实施例的成像设备的像素单元10中，与第三实施例(参见图10)一样，不是在有效像素区域12a的上部中、而是在有效像素区域12a和参考区域18b之间布置参考区域18a。即，有效像素区域12a、参考区域18a、参考区域18b和有效像素区域12b在列方向上依次布置。有效像素区域12a、参考区域18a、参考区域18b和有效像素区域12b布置在不同的行上。
并且，在根据本实施例的成像设备中的像素单元10的区域设置中，参考区域18a与成像区域14a相邻，参考区域18b与成像区域14b相邻。因此，在本实施例中，也可以对不同曝光时间的成像区域14a和14b中的每一个获取适当的偏移值。
此外，当通过使用如图1中所示的其中像素P被二维地布置的区域传感器来配置焦点检测设备时，多个成像区域的位置通过光学系统的配置而固定，并且没有光进入除成像区域之外的区域。在这样的情况下，成像区域之间的区域可以被遮光以形成OB区域，并且该OB区域可以用作用于获取偏移值的参考区域。利用这样的配置，由于没有OB区域可以布置在不是插入在成像区域14a和14b之间的上部区域或下部区域中，所以像素单元10的面积可以减小，因此成像设备的大小可以减小。
图12是示出整个像素单元10中的操作的概要的定时图。图12示出其中对于水平同步信号的每个输入读出一行上的数据的驱动示例。图12中的上部示出水平同步信号、读出扫描开始信号1、读出扫描开始信号2、全局快门控制信号1、全局快门控制信号2、全局存储器传送信号1和全局存储器传送信号2的定时。这些控制信号与第二实施例的情况下的那些相同。图12中的下部示出与上部中示出的信号对应的操作的概要。被表示为“全局快门”、“全局存储器传送”和“读出扫描”的矩形框组分别对应于图8中所示的“全局快门操作”、“全局存储器传送操作”和“读出操作”。
在本实施例的成像设备中，如图12中所示，执行与第二实施例的成像设备一样的全局快门方案中的驱动。
全局快门操作和全局存储器传送操作以与第二实施例的情况下相同的方式对于不同曝光时间的各区域在独立的定时执行。此外，为了防止由于物理距离的差异而导致的偏移误差出现，以与第三实施例的情况下相同的方式，在被设置为曝光时间1的参考区域18a和成像区域14a中，在行地址减小的方向上执行读出扫描。此外，在被设置为曝光时间2的参考区域18b和成像区域14b中，在行地址增大的方向上执行读出扫描。
注意，虽然在图12中所示的定时图中参考区域18b和成像区域14b的读出扫描在参考区域18a和成像区域14a的读出扫描执行之后执行，但是读出扫描的次序可以相反。
如上所述，根据本实施例，即使当曝光时间在多个成像区域之间不同时，也可以执行适当的偏移校正。
[第五实施例]
将参考图13和图14来描述根据本发明的第五实施例的成像设备和驱动该成像设备的方法。图13是示出根据本实施例的成像设备中的像素单元的配置示例的框图。图14是示出根据本实施例的驱动成像设备的方法的定时图。与第一实施例至第四实施例的成像设备的那些组件相同的组件将用相同的引用标记，并且描述将被省略或简化。
在根据本实施例的成像设备中，除了像素单元10中的区域设置之外，基本配置与第一实施例中的成像设备的基本配置相同。例如，像素P由图2中所示的电路形成。在本实施例中，假定采用执行滚动快门驱动的成像设备。
在根据本实施例的成像设备中，如图13中所示，像素单元10包括布置在有效像素区域12a中的成像区域14a、布置在有效像素区域12b中的成像区域14b以及布置在OB区域16中的参考区域18a、18b和18c。与图10中所示的第三实施例的成像设备的不同在于，在OB区域16中进一步提供参考区域18c。参考区域18c被布置为在列方向上与有效像素区域12a相邻以便使有效像素区域12a插入在参考区域18a和参考区域18c之间。即，参考区域18c、有效像素区域12a、参考区域18a、参考区域18b和有效像素区域12b在列方向上依次布置。参考区域18c、有效像素区域12a、参考区域18a、参考区域18b和有效像素区域12b布置在不同的行上。注意，参考区域18c可以与有效像素区域12a接触。
参考区域18a和参考区域18c是其中布置用于计算叠加在从布置在成像区域14a中的像素P获取的像素信号上的偏移分量的像素P的区域。此外，参考区域18b是其中布置用于计算叠加在从布置在成像区域14b中的像素P获取的像素信号上的偏移分量的像素P的区域。
图14是示出整个像素单元10中的操作的概要的定时图。图14示出其中对于水平同步信号的每个输入读出一行上的数据的驱动示例。图14中的上部示出垂直同步信号、水平同步信号、读出扫描开始信号1、读出扫描开始信号2、快门扫描开始信号1和快门扫描开始信号2的定时。这些控制信号与第一实施例的情况下的那些相同。图14中的下部示出与上部中示出的信号对应的操作的概要。被表示为“快门扫描”和“读出扫描”的矩形框组分别对应于图4中所示的“快门操作”和“读出操作”。
在本实施例的成像设备中，如图14中所示，执行与第一实施例的成像设备一样的滚动快门方案中的驱动。
在图14中的驱动示例中，成像区域14a用曝光时间1控制，成像区域14b用独立于曝光时间1的曝光时间2控制。以与第一实施例的情况下相同的方式，在与对于成像区域14a的条件相同的条件(对应于曝光时间1)下控制与成像区域14a对应的参考区域18a和18c。此外，在与成像区域14b相同的条件(对应于曝光时间2)下控制与成像区域14b对应的参考区域18b。
当如第三实施例中所示的基于区域切换快门扫描和读出扫描的方向的驱动不能被执行时，参考区域18a和成像区域14a这两者将在行地址增大的方向上被扫描。然而，当成像区域14a的扫描在参考区域18a的扫描之后执行时，参考区域18a中的最后扫描行将不与成像区域14a中的最先扫描行相邻。因此，这样的驱动可能引起由于像素P的布置地方的差异而导致的偏移误差。
因此，在图14中的驱动示例中，在参考区域18a被读出之后并且在成像区域14a的读出开始之前执行参考区域18c的读出，由此参考区域18c中的最后扫描行与成像区域14a中的最先扫描行相邻。利用这样的配置，由于参考区域18a和成像区域14a之间的布置地方的差异而导致的偏移误差可以减小。参考区域18c可以包括可以基本上消除偏移误差的任何数量的像素(任何数量的行)。
如上所述，根据本实施例，即使当曝光时间在多个成像区域之间不同时，也可以执行适当的偏移校正。
[第六实施例]
将通过使用图15来描述根据本发明的第六实施例的成像设备和驱动该成像设备的方法。图15是示出根据本实施例的驱动成像设备的方法的定时图。与第一实施例至第五实施例的成像设备的那些组件相同的组件将用相同的引用标记，并且描述将被省略或简化。
在根据本实施例的成像设备中，除了像素单元10中的区域设置之外，基本配置与第二实施例中的成像设备的基本配置相同。例如，像素P由图7中所示的电路形成。在本实施例中，假定采用执行全局快门操作驱动的成像设备。
与第五实施例一样，根据本实施例的成像设备的像素单元10进一步包括参考区域18c，该参考区域18c被布置为在列方向上与有效像素区域12a相邻以便使有效像素区域12a插入在参考区域18a和参考区域18c之间。即，参考区域18c、有效像素区域12a、参考区域18a、参考区域18b和有效像素区域12b在列方向上依次布置。参考区域18c、有效像素区域12a、参考区域18a、参考区域18b和有效像素区域12b布置在不同的行上。注意，参考区域18c可以与有效像素区域12a接触。
图15是示出整个像素单元10中的操作的概要的定时图。图15示出其中对于水平同步信号的每个输入读出一行上的数据的驱动示例。图15中的上部示出水平同步信号、读出扫描开始信号1、读出扫描开始信号2、全局快门控制信号1、全局快门控制信号2、全局存储器传送信号1和全局存储器传送信号2的定时。这些控制信号与第二实施例的情况下的那些相同。图15中的下部示出与上部中示出的信号对应的操作的概要。被表示为“全局快门”、“全局存储器传送”和“读出扫描”的矩形框组分别对应于图8中所示的“全局快门操作”、“全局存储器传送操作”和“读出操作”。
在本实施例的成像设备中，如图15中所示，执行与第二实施例的成像设备一样的全局快门方案中的驱动。
全局快门操作和全局存储器传送操作以与第二实施例的情况下相同的方式对于不同曝光时间的各区域在独立的定时执行。此外，以与第五实施例的情况下相同的方式，以参考区域18a、参考区域18c和成像区域14a的次序执行被设置为曝光时间1的参考区域18a和18c以及成像区域14a的读出扫描。这可以防止由于参考区域18c和成像区域14a之间的像素P的布置地方的差异而导致的偏移误差的出现。此外，在被设置为曝光时间1的参考区域18a和成像区域14a中，与第五实施例的情况一样，在行地址增大的方向上执行读出扫描。
注意，虽然在图15中所示的定时图中参考区域18b和成像区域14b的读出扫描在参考区域18a和18c以及成像区域14a的读出扫描执行之后执行，但是读出扫描的次序可以相反。
如上所述，根据本实施例，即使当曝光时间在多个成像区域之间不同时，也可以执行适当的偏移校正。
[第七实施例]
将通过使用图16来描述根据本发明的第七实施例的成像系统。与第一实施例至第六实施例的成像设备的那些组件相同的组件将用相同的引用标记，并且描述将被省略或简化。图16是示出根据本实施例的成像系统的总体配置的框图。
以上第一实施例至第六实施例中描述的成像设备100可以被应用于各种成像系统。可应用的成像系统的示例可以是数字静态照相机、数字摄录像机、监控照相机、复印机、传真机、移动电话、车载照相机、观测卫星等。此外，具有光学系统(诸如透镜)和成像设备的照相机模块可以包括在成像系统中。图16示出作为以上的示例的数字静态照相机的框图。
图16中作为示例示出的成像系统200包括成像设备201、透镜202、孔径204和屏障(barrier)206，该透镜202将物体的光学图像捕获到成像设备201上，该孔径204用于改变通过透镜202的光量，该屏障206用于保护透镜202。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。成像设备201是第一实施例至第六实施例中描述的成像设备100，并且将由透镜202捕获的光学图像转换成图像数据。
成像系统200进一步包括信号处理单元208，该信号处理单元208对从成像设备201输出的输出信号进行处理。信号处理单元208执行将从成像设备201输出的模拟信号转换成数字信号的AD转换。此外，信号处理单元208执行其它的执行各种校正或压缩(如果必要的话)和输出图像数据的操作。从布置在成像区域14中的像素P的输出值减去布置在参考区域18中的像素P的输出值的偏移校正处理可以在信号处理单元208中执行。作为信号处理单元208的一部分的AD转换单元可以形成在其上提供成像设备201的半导体基板上，或者可以形成在与成像设备201不同的半导体基板上。此外，成像设备201和信号处理单元208可以形成在同一半导体基板上。
成像系统200进一步包括用于将图像数据暂时存储在其中的存储器单元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进一步包括用于执行图像拾取数据的存储或读出的存储介质214(诸如半导体存储器)以及用于对存储介质214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可以包含在成像系统200中，或者可以是可移除的。
成像系统200进一步包括总体控制/运算单元218和定时产生单元220，该总体控制/运算单元218控制各种运算和整个数字静态照相机，该定时产生单元220将各种定时信号输出到成像设备201和信号处理单元208。这里，定时信号等可以从外部输入，成像系统200可以至少包括成像设备201和信号处理单元208，该信号处理单元208对从成像设备201输出的输出信号进行处理。
成像设备201将成像信号输出到信号处理单元208。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。信号处理单元208使用成像信号来产生图像。
第一实施例至第六实施例中的任何一个的成像设备100的应用可以实现可以以较少的噪声获取良好质量的图像的成像系统。
[第八实施例]
将通过使用图17A和图17B来描述根据本发明的第八实施例的成像系统和可移动物体。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可移动物体的配置的示图。
图17A示出与车载照相机有关的成像系统的示例。成像系统300包括成像设备310。成像设备310是以上第一实施例至第六实施例中的任何一个中描述的成像设备100中的任何一个。成像系统300包括图像处理单元312和视差获取单元314，该图像处理单元312对由成像设备310获取的多个图像数据执行图像处理，该视差获取单元314从由成像系统300获取的多个图像数据计算视差(视差图像的相位差)。此外，成像系统300包括距离获取单元316和碰撞确定单元318，该距离获取单元316基于计算的视差来计算到物体的距离，该碰撞确定单元318基于计算的距离来确定是否存在碰撞可能性。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示例。即，距离信息是关于视差、散焦量、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何一个来确定碰撞可能性。距离信息获取单元可以通过专门设计的硬件来实现，或者可以通过软件模块来实现。此外，距离信息获取单元可以通过现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等来实现，或者可以通过它们的组合来实现。
成像系统300连接到车辆信息获取设备320，并且可以获取车辆信息，诸如车辆速度、偏航率(yaw rate)、转向角度等。此外，成像系统300连接到控制ECU 330，该控制ECU330是基于碰撞确定单元318的确定结果输出用于使车辆产生制动力的控制信号的控制设备。此外，成像系统300还连接到警告设备340，该警告设备340基于碰撞确定单元318的确定结果向驾驶员发出警告。例如，当作为碰撞确定单元318的确定结果、碰撞可能性高时，控制ECU 330执行车辆控制以通过应用制动、推回加速器、抑制引擎功率等来避免碰撞或减小损坏。警告设备340通过使警告发声(诸如声音)、在汽车导航系统等的显示屏上显示警告信息、向座位安全带或转向盘提供振动等来警告用户。
在本实施例中，通过使用成像系统300来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。车辆信息获取设备320将指令发送到成像系统300或成像设备310。这样的配置可以进一步提高测距精度。
尽管在以上描述中已描述了用于避免与另一车辆的碰撞的控制的示例，但是它可应用于用于跟随另一车辆的自动驾驶控制、用于不离开行车道的自动驾驶控制等。此外，成像系统不限于诸如主题车辆的车辆，并且可以被应用于例如可移动物体(移动装置)，诸如轮船、飞机或工业机器人。另外，成像系统可以被广泛地应用于利用物体识别的设备，诸如智能运输系统(ITS)，而不限于可移动物体。
[修改的实施例]
本发明不限于上述实施例，并且各种修改是可能的。
例如，实施例中的任何一个的配置的一部分被添加到另一实施例的示例和实施例中的任何一个的配置的一部分被用另一实施例的配置的一部分替换的示例是本发明的实施例中的一个。
此外，虽然在以上实施例中已描述了曝光时间在成像区域14a和14b之间不同的情况，但是曝光时间在成像区域14a和14b之间可以相同。
此外，虽然不同曝光时间的成像区域14的数量在上述实施例中为两个，但是不同曝光时间的成像区域14的数量不限于两个，而是可以是三个或更多个。在这样的情况下，曝光时间可以根据不同曝光时间的成像区域的数量设置，独立的定时控制单元和垂直扫描单元可以与曝光时间设置相关联地提供，并且可以对于不同曝光时间的各成像区域控制读出扫描和快门扫描。
此外，上述实施例中示出的成像系统是可以应用本发明的成像设备的成像系统的示例，可以应用本发明的固态成像设备的成像系统不限于图16和图17A中示出的配置。
虽然已参考示例性实施例描述了本发明，但是要理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围要被给予最广泛的解释以便包含所有的这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (18)

1.一种成像设备，包括：
像素单元，所述像素单元包括布置在多个行上的多个像素，其中，所述多个像素中的每一个包括光电转换器、保持部分、放大器单元以及重置单元，所述保持部分保持光电转换器中产生的电荷，所述放大器单元输出基于保持部分中保持的电荷的量的像素信号，所述重置单元重置光电转换器；以及
扫描单元，所述扫描单元逐行地在所述多个像素上执行像素中的每一个的光电转换器的重置操作和基于光电转换器中产生的电荷的像素信号的读出操作，所述读出操作包括将光电转换器中产生的电荷传送到保持部分的电荷传送，
其中，所述多个像素包括有效像素和光学黑像素，在所述有效像素中的每一个中，光进入光电转换器，在所述光学黑像素中的每一个中，光电转换器被遮蔽光，所述光学黑像素被布置在与布置所述有效像素的行不同的行上，并且不同行上的光学黑像素的数量大于不同行上的有效像素的数量，
其中，所述像素单元包括第一成像区域和第二成像区域以及第一参考区域和第二参考区域，在所述第一成像区域和第二成像区域中分别布置多个有效像素，在所述第一参考区域和第二参考区域中分别布置多个光学黑像素，
其中，所述扫描单元被配置为
在第一条件下驱动布置在所述第一成像区域和第一参考区域中的像素，在所述第一条件下，从所述重置操作结束的定时到所述电荷传送结束的定时的时段为第一长度，并且
在第二条件下驱动布置在所述第二成像区域和第二参考区域中的像素，在所述第二条件下，从所述重置操作结束的定时到所述电荷传送结束的定时的时段为第二长度，所述第二长度长于所述第一长度。
2.根据权利要求1所述的成像设备，其中，所述第二参考区域被布置在所述第一成像区域和第二成像区域之间，并且所述第一参考区域被布置为使所述第一成像区域插入在所述第一参考区域和第二参考区域之间。
3.根据权利要求2所述的成像设备，其中，所述像素单元进一步包括第三参考区域，所述第三参考区域被布置在所述第一成像区域和第二参考区域之间，并且在所述第三参考区域中布置在所述第一条件下驱动的光学黑像素。
4.根据权利要求3所述的成像设备，其中，所述扫描单元被配置为在对属于所述第三参考区域的行执行读出操作之后、对属于所述第一参考区域的行和属于所述第一成像区域的行执行读出操作。
5.根据权利要求1所述的成像设备，其中，所述第一参考区域被布置在所述第一成像区域和第二成像区域之间，并且所述第二参考区域被布置在所述第一参考区域和第二参考区域之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的成像设备，其中，所述扫描单元被配置为
在对属于所述第一参考区域的行执行读出操作之后、对属于所述第一成像区域的行执行读出操作，并且
在对属于所述第二参考区域的行执行读出操作之后、对属于所述第二成像区域的行执行读出操作。
7.根据权利要求6所述的成像设备，
其中，属于所述第一参考区域的行中最后执行读出操作的行与属于所述第一成像区域的行中最先执行读出操作的行相邻，并且
其中，属于所述第二参考区域的行中最后执行读出操作的行与属于所述第二成像区域的行中最先执行读出操作的行相邻。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的成像设备，其中，在所述第一参考区域和第一成像区域中的每一个以及所述第二参考区域和第二成像区域中的每一个中，逐行顺次地执行对所述多个行的重置操作和电荷传送操作。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的成像设备，
其中，所述保持部分包括第一保持部分和第二保持部分，电荷从所述光电转换器传送到所述第一保持部分，电荷从所述第一保持部分传送到所述第二保持部分，
其中，所述放大器单元输出基于所述第二保持部分中保持的电荷的量的像素信号，
其中，所述电荷传送是从所述光电转换器到所述第一保持部分的电荷的传送，并且
其中，所述扫描单元被配置为对属于所述第一参考区域和第一成像区域的多个行、在第一定时同时执行所述第一参考区域的重置操作和所述第一成像区域的重置操作，
对属于所述第一参考区域和第一成像区域的多个行、在第二定时同时执行所述第二参考区域的重置操作和所述第二成像区域的重置操作，
对属于所述第一参考区域和第一成像区域的多个行、在第三定时同时执行所述第一参考区域的电荷传送和所述第一成像区域的电荷传送，并且
对属于所述第二参考区域和第二成像区域的多个行、在第四定时同时执行所述第二参考区域的电荷传送和所述第二成像区域的电荷传送。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的成像设备，
其中，所述第一成像区域和第一参考区域彼此相邻，并且
其中，所述第二成像区域和第二参考区域彼此相邻。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的成像设备，其中，所述扫描单元包括第一扫描电路和第二扫描电路，所述第一扫描电路在所述第一条件下驱动布置在所述第一成像区域和第一参考区域中的像素，所述第二扫描电路在所述第二条件下驱动布置在所述第二成像区域和第二参考区域中的像素。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的成像设备，进一步包括信号处理单元，所述信号处理单元执行从布置在所述第一成像区域中的像素的输出值减去布置在所述第一参考区域中的像素的输出值的校正处理、以及从布置在所述第二成像区域中的像素的输出值减去布置在所述第二参考区域中的像素的输出值的校正处理。
13.一种驱动成像设备的方法，所述成像设备包括像素单元，所述像素单元具有布置在多个行上的多个像素，其中，所述多个像素中的每一个包括光电转换器、保持部分、放大器单元以及重置单元，所述保持部分保持光电转换器中产生的电荷，所述放大器单元输出基于保持部分中保持的电荷的量的像素信号，所述重置单元重置光电转换器，其中，所述多个像素包括有效像素和光学黑像素，在所述有效像素中的每一个中，光进入光电转换器，在所述光学黑像素中的每一个中，光电转换器被遮蔽光，所述光学黑像素被布置在与布置所述有效像素的行不同的行上，并且不同行上的光学黑像素的数量大于不同行上的有效像素的数量，并且其中，所述像素单元包括第一成像区域和第二成像区域以及第一参考区域和第二参考区域，在所述第一成像区域和第二成像区域中分别布置多个有效像素，在所述第一参考区域和第二参考区域中分别布置多个光学黑像素，所述方法包括：
当逐行地在所述多个像素上执行像素中的每一个的光电转换器的重置操作和基于光电转换器中产生的电荷的像素信号的读出操作时，其中，读出操作包括将光电转换器中产生的电荷传送到保持部分的电荷传送，
在第一条件下驱动布置在所述第一成像区域和第一参考区域中的像素，在所述第一条件下，从所述重置操作结束的定时到所述电荷传送结束的定时的时段为第一长度；并且
在第二条件下驱动布置在所述第二成像区域和第二参考区域中的像素，在所述第二条件下，从所述重置操作结束的定时到所述电荷传送结束的定时的时段为第二长度，所述第二长度长于所述第一长度。
14.根据权利要求13所述的驱动成像设备的方法，
其中，在执行对属于所述第一参考区域的行的读出操作之后、执行对属于所述第一成像区域的行的读出操作，并且
其中，在执行对属于所述第二参考区域的行的读出操作之后、执行对属于所述第二成像区域的行的读出操作。
15.根据权利要求14所述的驱动成像设备的方法，
其中，属于所述第一参考区域的行中最后执行读出操作的行与属于所述第一成像区域的行中最先执行读出操作的行相邻，并且
其中，属于所述第二参考区域的行中最后执行读出操作的行与属于所述第二成像区域的行中最先执行读出操作的行相邻。
16.一种成像系统，包括：
根据权利要求1至11中任一项所述的成像设备；以及
信号处理单元，所述信号处理单元对从所述成像设备的像素输出的信号进行处理。
17.根据权利要求16所述的成像系统，其中，所述信号处理单元执行从布置在第一成像区域中的像素的输出值减去布置在第一参考区域中的像素的输出值的校正处理、以及从布置在第二成像区域中的像素的输出值减去布置在第二参考区域中的像素的输出值的校正处理。
18.一种可移动物体，包括：
根据权利要求1至12中任一项所述的成像设备；
距离信息获取单元，所述距离信息获取单元从基于来自所述成像设备的信号的视差图像获取关于到物体的距离的距离信息；以及
控制单元，所述控制单元基于所述距离信息来控制所述可移动物体。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110290335A (zh) * 2019-07-31 2019-09-27 王勇 一种帧频可达带宽极限速率的高速图像传感器
CN112702483A (zh) * 2020-12-22 2021-04-23 深圳市锐尔觅移动通信有限公司 感光芯片、摄像头模组与电子设备
CN112752088B (zh) * 2020-07-28 2023-03-28 腾讯科技（深圳）有限公司 深度图像生成方法及装置、参考图像生成方法、电子设备

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019186804A (ja) * 2018-04-13 2019-10-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、撮像装置および固体撮像素子の制御方法
WO2020202409A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
JP7389586B2 (ja) * 2019-08-28 2023-11-30 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像装置の駆動方法
WO2021118611A1 (en) * 2019-12-10 2021-06-17 Gopro, Inc. Image sensor with variable exposure time and gain factor
JP2021093623A (ja) 2019-12-10 2021-06-17 キヤノン株式会社 光電変換装置および撮像装置
JP7385460B2 (ja) 2019-12-19 2023-11-22 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法
JP7444664B2 (ja) 2020-03-24 2024-03-06 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
JP2022046956A (ja) 2020-09-11 2022-03-24 キヤノン株式会社 光電変換装置及び撮像システム
JP2022051408A (ja) 2020-09-18 2022-03-31 キヤノン株式会社 光電変換装置、光電変換システム及び移動体
US11877077B2 (en) * 2020-12-17 2024-01-16 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensor with black level correction
JP2023042081A (ja) 2021-09-14 2023-03-27 キヤノン株式会社 光電変換装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005109370A (ja) * 2003-10-02 2005-04-21 Canon Inc 固体撮像装置
JP2010021697A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Sony Corp 撮像素子、カメラ、撮像素子の制御方法、並びにプログラム
CN105594198A (zh) * 2013-10-02 2016-05-18 株式会社尼康 摄像元件以及摄像装置
CN107357076A (zh) * 2017-08-16 2017-11-17 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 透反式液晶显示装置及其制作方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001186419A (ja) * 1999-12-24 2001-07-06 Nec Corp イメージセンサ及び画素読出し方法
CN101057493B (zh) 2004-11-02 2011-05-25 松下电器产业株式会社 图像传感器
KR100597651B1 (ko) * 2005-01-24 2006-07-05 한국과학기술원 이미지 센서, 실제 이미지를 전기적 신호로 바꾸는 장치 및 그 방법
JP5100052B2 (ja) 2006-07-31 2012-12-19 キヤノン株式会社 固体撮像素子の駆動回路、方法及び撮像システム
US20080054320A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Micron Technology, Inc. Method, apparatus and system providing suppression of noise in a digital imager
JP5142703B2 (ja) * 2007-05-21 2013-02-13 キヤノン株式会社 撮像装置及びその処理方法
US7999866B2 (en) 2007-05-21 2011-08-16 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus and processing method thereof
JP5053869B2 (ja) * 2008-01-10 2012-10-24 キヤノン株式会社 固体撮像装置、撮像システム、及び固体撮像装置の駆動方法
JP5111140B2 (ja) 2008-02-06 2012-12-26 キヤノン株式会社 固体撮像装置の駆動方法、固体撮像装置、及び撮像システム
JP5371463B2 (ja) 2008-02-28 2013-12-18 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、および、撮像装置の制御方法
JP4500862B2 (ja) 2008-04-11 2010-07-14 キヤノン株式会社 固体撮像装置の駆動方法
JP5335356B2 (ja) * 2008-10-03 2013-11-06 キヤノン株式会社 信号処理装置、信号処理方法、及び撮像装置
JP5272630B2 (ja) * 2008-10-03 2013-08-28 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその駆動方法、並びにカメラシステム
JP5282543B2 (ja) * 2008-11-28 2013-09-04 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置
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
JP5162730B2 (ja) * 2010-10-29 2013-03-13 富士フイルム株式会社 撮像装置及びその暗電流補正方法
JP5720213B2 (ja) 2010-12-03 2015-05-20 株式会社ニコン 撮像装置
JP2013055387A (ja) 2011-09-01 2013-03-21 Sony Corp イメージセンサ、光量計測方法及び顕微鏡システム
JP6083934B2 (ja) * 2012-02-17 2017-02-22 キヤノン株式会社 光電変換装置の駆動方法
JP6041593B2 (ja) 2012-09-14 2016-12-14 キヤノン株式会社 固体撮像装置
JP6273126B2 (ja) 2013-11-14 2018-01-31 キヤノン株式会社 Ａｄ変換器、固体撮像素子および撮像システム
JP6233188B2 (ja) 2013-12-12 2017-11-22 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
JP6405184B2 (ja) 2014-10-15 2018-10-17 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ
JP6525727B2 (ja) * 2015-05-21 2019-06-05 キヤノン株式会社 画像処理装置及び方法、及び撮像装置
JP6643101B2 (ja) 2016-01-21 2020-02-12 キヤノン株式会社 撮像装置
JP6711634B2 (ja) 2016-02-16 2020-06-17 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像装置の駆動方法、及び撮像システム
JP6792361B2 (ja) * 2016-07-20 2020-11-25 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法
JP6904772B2 (ja) * 2017-04-26 2021-07-21 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
JP7108421B2 (ja) * 2018-02-15 2022-07-28 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005109370A (ja) * 2003-10-02 2005-04-21 Canon Inc 固体撮像装置
JP2010021697A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Sony Corp 撮像素子、カメラ、撮像素子の制御方法、並びにプログラム
CN105594198A (zh) * 2013-10-02 2016-05-18 株式会社尼康 摄像元件以及摄像装置
US20160219232A1 (en) * 2013-10-02 2016-07-28 Nikon Corporation Imaging element and imaging apparatus
CN107357076A (zh) * 2017-08-16 2017-11-17 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 透反式液晶显示装置及其制作方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110290335A (zh) * 2019-07-31 2019-09-27 王勇 一种帧频可达带宽极限速率的高速图像传感器
CN110290335B (zh) * 2019-07-31 2021-09-21 王勇 一种帧频可达带宽极限速率的高速图像传感器
CN112752088B (zh) * 2020-07-28 2023-03-28 腾讯科技（深圳）有限公司 深度图像生成方法及装置、参考图像生成方法、电子设备
CN112702483A (zh) * 2020-12-22 2021-04-23 深圳市锐尔觅移动通信有限公司 感光芯片、摄像头模组与电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
JP6736539B2 (ja) 2020-08-05
US10645316B2 (en) 2020-05-05
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US20190191112A1 (en) 2019-06-20
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