[发明专利]固态成像设备、其驱动方法及固态成像系统

说明书

技术领域

实施方式的一个公开方面涉及具有有效像素和参考像素的固态成像设备、所述固态成像设备的驱动方法及具有所述固态成像设备的固态成像系统。

背景技术

如下固态成像设备是已知的，它被配置成具有输出基于光电转换的信号的有效像素和不进行光电转换而输出参考信号的参考像素。固态成像设备通过获得由有效像素输出的信号和由参考像素输出的参考信号之间的差分信号而减少其输出信号中的噪声。

在固态成像设备中，推进了像素尺寸的小型化，以便提高分辨率。然而，伴随像素尺寸小型化的发展，出现了光电转换单元的面积的减小以及固态成像设备的灵敏度的降低。固态成像设备需要继续像素尺寸的小型化，同时抑制光电转换单元的面积的减小，由此既满足分辨率提高又满足对灵敏度降低的抑制。日本专利申请公开第2008-271280号讨论了如下一种设备，该设备通过采用多个有效像素并且配置有效像素和参考像素的差分对来执行相关双采样（CDS），其中的参考像素除了没有光电转换功能之外与每个有效像素具有等同的特性。每个有效像素存储由光电转换元件输出的电荷，并且具有连接到放大金属氧化物半导体（MOS）晶体管的栅极的浮动扩散电容器Cfd。类似地，每个参考像素存储电荷，并且具有连接到放大MOS晶体管的栅极的浮动扩散电容器Cfd。此外，每个有效像素和参考像素都具有电容器Cio。电容器Cio有两个端子，其中一个连接到差分对的输出部分，而另一个连接到放大MOS晶体管的栅极。在日本专利申请公开第2008-271280号中所讨论的设备中，与浮动扩散电容器Cfd相比，电容器Cio的电容非常小。在下文中，电容器Cio也称为微小电容器Cio。

日本专利申请公开第2008-271280号中所讨论的固态成像设备（其中每个差分对都是由有效像素和参考像素配置的）可以抑制在从有效像素和参考像素输出的每个信号中所包括的复位噪声和固定模式噪声两者。

日本专利申请公开第2008-271280号讨论了一种电路配置，其中每个差分对都是由有效像素和参考像素配置的，而且其中分别设置在有效像素和参考像素中的放大MOS晶体管作为差分对的输入级的MOS晶体管工作。相应地，有效像素和参考像素中每一个的放大MOS晶体管都具有作为基于由浮动扩散电容器Cfd所存储的电荷的量而输出信号的放大MOS晶体管的参数，及作为差分对的输入级的MOS晶体管的另一个参数。因而，需要平衡作为放大MOS晶体管的参数与作为差分对的输入级的MOS晶体管的参数。因此，设计的灵活性不高是成问题的。

发明内容

根据实施方式的一方面，一种固态成像设备包括有效像素、参考像素、第一信号线、第二信号线和差分信号输出单元，其中有效像素包括配置成通过光电转换生成电荷的光电转换单元和配置成输出基于由所述光电转换单元生成的电荷的信号的第一放大晶体管，参考像素包括配置成输出基于施加到其的电压的信号的第二放大晶体管，有效像素连接到第一信号线，所述第一信号线配置成传送由第一放大晶体管输出的信号，参考像素连接到第二信号线，所述第二信号线配置成传送由第二放大晶体管输出的信号，差分信号输出单元与第一放大晶体管和第二放大晶体管分开设置，而且所述差分信号输出单元连接到第一信号线和第二信号线，并且配置成对由第一放大晶体管输出的信号和由第二放大晶体管输出的信号之间的差执行差分处理，且配置成输出代表所述差分处理的结果的差分信号。

根据实施方式的又一方面，提供了一种驱动固态成像设备的方法。所述固态成像设备包括有效像素、参考像素、第一信号线、第二信号线和差分信号输出单元，其中有效像素包括配置成通过光电转换生成电荷的光电转换单元和配置成输出基于由所述光电转换单元生成的电荷的信号的第一放大晶体管，参考像素包括配置成输出基于施加到其的电压的信号的第二放大晶体管，第一信号线配置成传送由第一放大晶体管输出的信号，第二信号线配置成传送由第二放大晶体管输出的信号，差分信号输出单元与第一放大晶体管和第二放大晶体管分开设置，所述差分信号输出单元配置成对由第一信号线传送的信号和由第二信号线传送的信号之间的差执行差分处理，且配置成输出代表所述差分处理的结果的差分信号。所述方法包括将信号分别通过第一信号线和第二信号线传送到差分信号输出单元，并且经所述差分信号输出单元对通过第一信号线传送的信号和通过第二信号线传送的信号执行差分处理。

根据以下参照附图对示例实施方式的具体描述，本公开内容的更多特征和方面将变得显见。

附图说明

结合到本说明书中并构成其一部分的附图例示了示例实施方式、实施方式的特征和方面，并且与描述一起用来解释本公开内容的原理。