[发明专利]成像设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种成像设备。

背景技术

通常认为S/N比和信号动态范围是固态成像设备中的重要产品指标。关于这些指标，日本专利公开2004-015701提供放大电路和检测电路，从而改进上述指标，所述放大电路控制施加于每个像素的像素信号的增益，所述检测电路检测通过按两维矩阵排列像素而形成的像素阵列的每个像素列的像素信号的电平。

此外，日本专利公开No.6-070222提供放大从图像感测元件输出的信号的放大电路。使用通过对从图像感测元件输出的信号进行A/D转换而获得的数据对来自相对亮的区域的像素信号、以及使用通过对以更高增益放大的信号进行A/D转换而获得的数据对来自相对暗的区域的像素信号执行所谓的“嵌入(inlaid)”合成。据推测，该技术有效地使用成像设备的动态范围。

然而，在日本专利公开No.2004-015701中所公开的技术中，由于为每个像素列提供用于检测来自像素的像素信号的检测电路，所以固态成像设备所占据的面积增大，并且当检测电路执行检测时所消耗的功率也增大。假设利用使用反馈电容器和开关的可变增益放大器，并将MOS晶体管用作开关。在这种情况下，在改变用于每个像素的增益时，当电荷根据MOS晶体管的导通/截止操作而移动时，伴随从放大像素信号的放大电路输出的信号的偏移电压波动。当这发生时，在切换放大器的增益时，存储在反馈电容器中的信号电荷没有完全移动到所使用的另一个反馈电容器，从而产生残余电荷。这引起增益设计值变得与实际增益不同的问题。然而，日本专利公开No.6-070222中所公开的技术既不能改进从图像感测元件输出的信号的S/N比，也不能使图像感测元件的动态范围变宽。

发明内容

本发明提供这样一种技术，该技术的优点是防止当切换放大单元的增益时放大单元的输出中的偏移电压的波动，以使得增益设计值与实际增益一致。

本发明的一个方面提供一种成像设备，其包括：像素部分，其通过光电转换产生信号；和放大单元，其放大由像素部分产生的信号，所述放大单元包括：输入电容器，其具有两个节点，其中，所述两个节点之一连接至像素部分的输出端子；放大电路，其具有反相输入部分和非反相输入部分，其中，所述反相输入部分和非反相输入部分之一连接至输入电容器的两个节点中的另一个节点，所述反相输入部分和非反相输入部分中的另一个连接至参考电压节点；第一反馈电容器，其连接在输入电容器的两个节点中的另一个节点与放大电路的输出部分之间；第一MOS晶体管开关，其与第一反馈电容器串联连接；第二MOS晶体管开关，其与第一反馈电容器串联连接，并具有彼此连接的漏极和源极；第二反馈电容器，其连接在输入电容器的两个节点中的另一个节点与放大电路的输出部分之间；第三MOS晶体管开关，其与第二反馈电容器串联连接；和第四MOS晶体管开关，其与第二反馈电容器串联连接，并具有彼此连接的漏极和源极，其中，第一反馈电容器、第一MOS晶体管开关和第二MOS晶体管开关串联连接的电路与第二反馈电容器、第三MOS晶体管开关和第四MOS晶体管开关串联连接的电路并联连接，供给第一MOS晶体管开关和第二MOS晶体管开关的栅极的脉冲的相位相反，供给第三MOS晶体管开关和第四MOS晶体管开关的栅极的脉冲的相位相反。

从以下参照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是示出根据本发明实施例的成像设备的构造的示例的电路图；以及

图2是图1中所示的成像设备的操作时序图。

具体实施方式

图1是示出根据本发明实施例的成像设备的构造的示例的电路图。该成像设备包括像素部分1和放大单元2。像素部分1包括包含光电转换器的像素，并通过使用光电转换器进行光电转换来产生信号。像素部分1可包括例如多个像素，所述多个像素被排列成形成多个像素行和像素列。放大单元2放大由像素部分1产生的信号。当例如像素部分1包括多个像素列时，可对每个列提供放大单元2作为列放大单元。放大单元2可包括输入电容器C0、放大电路3、第一反馈电容器C1、第二反馈电容器C2、第一MOS晶体管开关8、第二MOS晶体管开关4、第三MOS晶体管开关9和第MOS晶体管开关5。放大单元2还可包括第MOS晶体管开关7、第六MOS晶体管开关6、第七MOS晶体管开关10和第八MOS晶体管开关11。