專利名稱：固態(tài)圖像拾取設(shè)備和用于驅(qū)動(dòng)固態(tài)圖像拾取設(shè)備的方法
固態(tài)圖像拾取設(shè)備和用于 驅(qū)動(dòng)固態(tài)圖像拾取設(shè)備的方法
才支術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及固態(tài)圖像拾取設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及包括像 素行和像素列的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中，對(duì)于每一列，設(shè)置模數(shù)
(AD)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字存儲(chǔ)器。
背景技術(shù)：
針對(duì)近來對(duì)固態(tài)圖像拾取裝置的更快速操作的需求，已經(jīng)研發(fā)出 互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器，其中，對(duì)于每一列像 素設(shè)置AD轉(zhuǎn)換器，從而對(duì)于列，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由此 實(shí)現(xiàn)更快的操作。
日本特許公開第5-048460號(hào)公開了一種對(duì)于每一列像素包括 AD轉(zhuǎn)換器的CMOS圖像傳感器。按照以下方式來驅(qū)動(dòng)傳感器每一 列的AD轉(zhuǎn)換與向水平輸出線的數(shù)字信號(hào)的輸出在時(shí)間軸上重疊，由 此實(shí)現(xiàn)更快的操作。圖7和圖8分別示出在日本特許公開第5-048460 號(hào)中公開的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示意性電路圖及其時(shí)序圖。
還研發(fā)出稱為循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器的AD轉(zhuǎn)換器。循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器通 過重復(fù)以下處理來執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換:將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， 計(jì)算輸入的模擬信號(hào)與參考電壓之間的差以產(chǎn)生差信號(hào)，將適當(dāng)?shù)脑?益應(yīng)用于差信號(hào)，并將差信號(hào)重新輸入比較器。在重新輸入比較器的 差信號(hào)被比較之后，差信號(hào)被臨時(shí)保持在內(nèi)部模擬存儲(chǔ)器中，所述內(nèi) 部模擬存儲(chǔ)器包括在循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器中。這里，保持在內(nèi)部模擬存儲(chǔ) 器中的差信號(hào)被稱作內(nèi)部模擬信號(hào)。
關(guān)于包括所述AD轉(zhuǎn)換器的傳統(tǒng)設(shè)備，參照?qǐng)D8，同時(shí)執(zhí)行保持 模擬電信號(hào)的操作以及從保持?jǐn)?shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)器輸出數(shù)字信號(hào)的操作。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在所述操作中，在獲得的圖像中出現(xiàn)"條紋噪聲"偽 像。特別是當(dāng)AD轉(zhuǎn)換器具有高的分辨率以及當(dāng)輸出的數(shù)字信號(hào)被放 大時(shí)，這種條紋噪聲變得更加明顯。此外，因?yàn)榕c具有噪聲的列相應(yīng) 的圖像區(qū)域通常比與不具有噪聲的列相應(yīng)的圖像區(qū)域更亮或更暗，所 以這種噪聲比隨機(jī)出現(xiàn)在圖像平面上的噪聲更容易識(shí)別。與隨機(jī)噪聲 相比，人眼更傾向于識(shí)別條紋噪聲。因?yàn)檫@種傾向性，條紋噪聲對(duì)圖 像質(zhì)量的影響較大，并且應(yīng)該被抑制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其包括像素行和像素列，其 中，每一列或每個(gè)多列的集合被設(shè)置有模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字存 儲(chǔ)器，有利地，它們被用來獲得具有比使用傳統(tǒng)設(shè)備獲得的圖像的質(zhì) 量高的圖像。
在本發(fā)明的第一方面， 一種固態(tài)圖像拾取設(shè)備包括以下部件多 個(gè)像素，被配置以將入射光轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)并輸出模擬電信號(hào)，所 述多個(gè)像素按照行和列來排列；多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，被配置以將來自多 個(gè)像素的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸出所述數(shù)字信號(hào)，所述多 個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)被分別設(shè)置用于所述多個(gè)像素的一個(gè)列或 一個(gè)多列的集合，所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)包括被配置以保持 模擬電信號(hào)的模擬存儲(chǔ)器；多個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器，被配置以保持由所 述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)；多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器，被配置以 保持在所述多個(gè)笫一數(shù)字存儲(chǔ)器中保持并從其中輸出的數(shù)字信號(hào)；以 及掃描電路，被配置以控制用于從所述多個(gè)笫二數(shù)字存儲(chǔ)器輸出數(shù)字 信號(hào)的時(shí)序。用于輸出保持在多個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器或多個(gè)第二數(shù)字存 儲(chǔ)器中的數(shù)字信號(hào)的時(shí)序和用于在模擬存儲(chǔ)器中保持模擬電信號(hào)的 時(shí)序被設(shè)置為彼此分開有掃描電路的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期。
在本發(fā)明的第二方面中，固態(tài)圖像拾取設(shè)備包括以下部件多個(gè) 像素，被配置以將入射光轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)并輸出模擬電信號(hào)，所述 多個(gè)像素按照行和列來排列；多個(gè)循環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，被配置以將來自多個(gè)像素的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出數(shù)字信號(hào)，所述多個(gè)循 環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)被分別設(shè)置用于所述多個(gè)像素的一個(gè)列或
一個(gè)多列的集合；多個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器，被配置以保持由所述多個(gè)循 環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)；多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器，被配置以保持 在所述多個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器中保持并從其中輸出的數(shù)字信號(hào)；以及掃 描電路，被配置以控制用于從所述多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器輸出數(shù)字信號(hào) 的時(shí)序。每個(gè)循環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括內(nèi)部模擬存儲(chǔ)器，其被配置以當(dāng)將 模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)時(shí)，保持在循環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中產(chǎn)生的內(nèi)部 模擬信號(hào)。用于輸出保持在多個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器或多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ) 器中的數(shù)字信號(hào)的時(shí)序和用于在內(nèi)部模擬存儲(chǔ)器中保持內(nèi)部模擬信 號(hào)的時(shí)序被設(shè)置為彼此分開有掃描電路的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期。
本發(fā)明的第一和第二方面提供一種固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中，按 照時(shí)間軸上的重疊方式來執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸出。在所述設(shè) 備中，在基于輸出信號(hào)的圖像中出現(xiàn)的并且平行于掃描線出現(xiàn)的條紋 噪聲的電平或條紋噪聲量可減少，由此能夠獲得圖^^質(zhì)量高于以傳統(tǒng) 方式獲得的圖像質(zhì)量的圖像。
通過以下參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其它特點(diǎn)將
變得清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示例性框圖。
圖2是示出在由圖1所示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作中 的時(shí)序的示例性時(shí)序圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明笫二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示例性框圖。
圖4是示出在由圖3所示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作中 的時(shí)序的示例性時(shí)序圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示例性框圖。
圖6是示出由圖5所示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作中的 時(shí)序的示例性時(shí)序圖。
圖7是傳統(tǒng)固態(tài)圖像拾取設(shè)備的示例性框圖。
圖8是示出由圖7所示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作中的 時(shí)序的示例性時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式
第一實(shí)施例
以下描述的本發(fā)明第 一 實(shí)施例涉及這樣一種固態(tài)圖像拾取設(shè)備， 其中，在電平觸發(fā)的操作中驅(qū)動(dòng)向第二數(shù)字存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳送。所述 設(shè)備用于在將數(shù)據(jù)從第 一數(shù)字存儲(chǔ)器傳送到第二數(shù)字存儲(chǔ)器時(shí)抑制 噪聲的出現(xiàn)。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的配置 的框圖。按照行和列排列的像素101各自包括光電轉(zhuǎn)換元件，其將入 射光轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)。包括在每一列中的像素101通過列輸出線102 而互相連接。當(dāng)相應(yīng)的列信號(hào)傳送開關(guān)103被接通時(shí)，從像素101輸 出到列輸出線102的模擬電信號(hào)被傳送到AD轉(zhuǎn)換器105。每一個(gè)AD 轉(zhuǎn)換器105包括用于保持模擬電信號(hào)的模擬存儲(chǔ)器(未示出)。第一 實(shí)施例涉及3比特AD轉(zhuǎn)換器的示例性情況。然而，本發(fā)明不限于這 種情況?？蓪D轉(zhuǎn)換器105概括為n比特AD轉(zhuǎn)換器。通過AD轉(zhuǎn) 換器105將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。所述數(shù)字信號(hào)經(jīng)由相應(yīng)的笫 一傳送開關(guān)106被傳送到笫一數(shù)字存儲(chǔ)器108，所述第一傳送開關(guān)106 通過從第一轉(zhuǎn)送開關(guān)驅(qū)動(dòng)端107輸入的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)。因?yàn)榈谝粚?shí)施例 描述的是3比特AD轉(zhuǎn)換器的示例性情況，所以來自每個(gè)AD轉(zhuǎn)換器 105的輸出被傳送到三個(gè)相應(yīng)的第一數(shù)字存儲(chǔ)器108。在笫一數(shù)字存 儲(chǔ)器108中保持的數(shù)字信號(hào)經(jīng)由第二傳送開關(guān)109被傳送到相應(yīng)的第 二數(shù)字存儲(chǔ)器111，所述第二傳送開關(guān)109通過從第二傳送開關(guān)驅(qū)動(dòng) 端IIO輸入的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)。在連接到由水平移位寄存器電路112選擇的開關(guān)之一的第二數(shù)字存儲(chǔ)器lll之一中保持的數(shù)字信號(hào)被輸出到相
應(yīng)的信號(hào)輸出線113。水平移位寄存器電路112是掃描電路，其控制 用于將信號(hào)從第二數(shù)字存儲(chǔ)器111輸出到信號(hào)輸出線113的時(shí)序。如 果AD轉(zhuǎn)換器105具有n比特的分辨率，則固態(tài)圖〗象拾取設(shè)備對(duì)于每 個(gè)AD轉(zhuǎn)換器105，包括n個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器108和n個(gè)第二數(shù)字存 儲(chǔ)器111。
圖2是示出由圖1所示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作中的 時(shí)序的時(shí)序圖。
關(guān)注特定行的操作，在時(shí)間201之前，入射光被像素101轉(zhuǎn)換為 模擬電信號(hào)，所述模擬電信號(hào)被順序輸出到列輸出線102。在時(shí)間201 ， 被輸入到采樣/保持(S/H)驅(qū)動(dòng)端104的列信號(hào)S/H操作脈沖上升到 高電平，從而通過模擬存儲(chǔ)器對(duì)已經(jīng)輸出到列輸出線102的模擬電信 號(hào)進(jìn)行采樣。在時(shí)間202，列信號(hào)S/H操作脈沖下降到低電平，從而， 列信號(hào)傳送開關(guān)103關(guān)斷，模擬電信號(hào)保持在模擬存儲(chǔ)器中。保持的 模擬電信號(hào)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。所述轉(zhuǎn)換的結(jié)果被傳送到第一數(shù)字存 儲(chǔ)器108。
在時(shí)間203，被輸入到第二傳送開關(guān)驅(qū)動(dòng)端110以將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳 送到第二數(shù)字存儲(chǔ)器lll的驅(qū)動(dòng)脈沖上升到高電平，從而，保持在第 一數(shù)字存儲(chǔ)器108中的數(shù)字信號(hào)開始傳送到第二數(shù)字存儲(chǔ)器111。在 時(shí)間204,傳送完成。在時(shí)間205，從水平移位寄存器電路112輸入 水平移位寄存器驅(qū)動(dòng)脈沖，從而保持在每一列的第二數(shù)字存儲(chǔ)器111 中的信號(hào)經(jīng)由響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)脈沖而接通的開關(guān)順序輸出到信號(hào)輸出線 113。
如上所述，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)生的圖像中，出現(xiàn)與 掃描線平行的條紋噪聲，在傳統(tǒng)技術(shù)中，同時(shí)執(zhí)行用于保持模擬電信 號(hào)的操作以及用于將數(shù)據(jù)從第一數(shù)字存儲(chǔ)器傳送到笫二數(shù)字存儲(chǔ)器 的操作。然而，在第一實(shí)施例中，用于完成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從笫一數(shù)字存儲(chǔ) 器108傳送到第二數(shù)字存儲(chǔ)器111的周期被設(shè)置為與用于在AD轉(zhuǎn)換 器105的模擬存儲(chǔ)器中保持模擬電信號(hào)的時(shí)序分開有由水平移位寄存器驅(qū)動(dòng)脈沖表示的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期。此外，當(dāng)從第一數(shù)字存儲(chǔ)
器108到第二數(shù)字存儲(chǔ)器111的數(shù)據(jù)傳送完成時(shí)的時(shí)間204可領(lǐng)先于
時(shí)間202之前至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期。也就是說，參照?qǐng)D2，唯一需
要的是由標(biāo)號(hào)208表示的周期與從時(shí)間203到時(shí)間204的周期不重疊，
兩者之間存在至少 一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期的時(shí)間間隔。
發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)同時(shí)執(zhí)行用于保持模擬電信號(hào)的操作以及用于將 信號(hào)從第二數(shù)字存儲(chǔ)器輸出到信號(hào)輸出線的操作會(huì)造成在獲得的圖
像中出現(xiàn)上述條紋噪聲。然而，在第一實(shí)施例中，由標(biāo)號(hào)209表示的 周期(在所述周期期間執(zhí)行用于從第二數(shù)字存儲(chǔ)器111輸出信號(hào)的操 作)被設(shè)置為與用于在AD轉(zhuǎn)換器105的模擬存儲(chǔ)器中保持模擬電信 號(hào)的時(shí)序分開有由水平移位寄存器驅(qū)動(dòng)脈沖表示的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí) 鐘周期。
在應(yīng)用第一實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的試驗(yàn)中，條紋噪聲的電 平降到傳統(tǒng)設(shè)備中電平的大約1/5。尤其是，在通過數(shù)字信號(hào)處理電
下，'圖像質(zhì)量顯著提高。 二 ；
假設(shè)因?yàn)橛尚盘?hào)從第一數(shù)字存儲(chǔ)器108到第二數(shù)字存儲(chǔ)器111 的傳送引起的電流或電壓的改變而出現(xiàn)噪聲，所述改變包括傳感器 芯片的內(nèi)部電容的改變、配線電感的改變、安置傳感器芯片的基底等 的電壓的改變。還假設(shè)噪聲降低的程度取決于諸如包括在固態(tài)圖像拾 取設(shè)備中的像素的數(shù)量和大小的因素。此外，在每個(gè)AD轉(zhuǎn)換器包括 單端運(yùn)算放大器的情況下，產(chǎn)生上述相同的優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)將描述在執(zhí)行模擬電信號(hào)的保持的時(shí)間202之前或之后以其 間的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期的時(shí)間間隔來執(zhí)行從第 一數(shù)字存儲(chǔ)器108 到笫二數(shù)字存儲(chǔ)器111的信號(hào)傳送的原因。
數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期是由用于驅(qū)動(dòng)水平移位寄存器以便從存儲(chǔ)器輸出 數(shù)據(jù)的脈沖表示的時(shí)鐘周期，并通過驅(qū)動(dòng)水平移位寄存器的可能速度 來確定。數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期是取決于制造工藝的參數(shù)，并取決于電流或電 壓已經(jīng)改變的內(nèi)部配線恢復(fù)其穩(wěn)定狀態(tài)電流或電壓所需的時(shí)間。因此，如果在AD轉(zhuǎn)換器保持列信號(hào)之前至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期完成從 AD轉(zhuǎn)換器到數(shù)字存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳送，則內(nèi)部配線具有足夠的時(shí)間從 噪聲狀態(tài)釋放回穩(wěn)定狀態(tài)。因此，可正確地讀取列信號(hào)。即使用于采 樣/保持模擬電信號(hào)的S/H操作脈沖的時(shí)序被延遲，所述延遲最多也只 有一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期。因此，當(dāng)從AD轉(zhuǎn)換器到數(shù)字存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳 送被設(shè)置為從用于在AD轉(zhuǎn)換器中保持模擬電信號(hào)的脈沖躍遷延遲一 個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期時(shí)，將獲得的圖像不會(huì)被噪聲影響。
第一實(shí)施例涉及對(duì)于像素的每一列設(shè)置單個(gè)AD轉(zhuǎn)換器的示例 性情況。如果對(duì)于多個(gè)像素列的每個(gè)集合設(shè)置單個(gè)的AD轉(zhuǎn)換器，則 在減少設(shè)備占用的面積的同時(shí)同樣獲得相同的優(yōu)點(diǎn)。
第二實(shí)施例
現(xiàn)將描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例。笫二實(shí)施例涉及這樣一種固 態(tài)圖像拾取設(shè)備，其第二數(shù)字存儲(chǔ)器是執(zhí)行邊沿觸發(fā)的數(shù)據(jù)傳送的延 遲(D)觸發(fā)器，其用于抑制在從第一數(shù)字存儲(chǔ)器到第二數(shù)字存儲(chǔ)器 的數(shù)據(jù)傳送中出現(xiàn)的噪聲。
圖3是根據(jù)第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的框圖，該設(shè)備與圖 l所示的設(shè)備的不同之處在于其包括用作第二數(shù)字存儲(chǔ)器的D觸發(fā) 器，從而省略包括在圖l所示的設(shè)備中的第一數(shù)字存儲(chǔ)器與第二數(shù)字 存儲(chǔ)器之間的第二傳送開關(guān)。如笫一實(shí)施例，AD轉(zhuǎn)換器305是3比 特的AD轉(zhuǎn)換器。然而，本發(fā)明并不受限于此。可將AD轉(zhuǎn)換器305 概括為n比特的AD轉(zhuǎn)換器。
圖4是示出在圖3所示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作中的 時(shí)序的時(shí)序圖。
關(guān)注特定行的操作，在時(shí)間401之前，入射光被像素301轉(zhuǎn)換為 模擬電信號(hào)，所述模擬電信號(hào)被順序輸出到列輸出線302。在時(shí)間401 ， 被輸入到S/H驅(qū)動(dòng)端304的列信號(hào)S/H操作脈沖上升到高電平，從而 通過模擬存儲(chǔ)器對(duì)已經(jīng)輸出到列輸出線302的模擬電信號(hào)進(jìn)行采樣。 在時(shí)間402,列信號(hào)S/H操作脈沖下降到低電平，從而，列信號(hào)傳送 開關(guān)303關(guān)斷，模擬電信號(hào)保持在模擬存儲(chǔ)器中。保持的模擬電信號(hào)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，隨后，所述數(shù)字信號(hào)被傳送到第一數(shù)字存儲(chǔ)器
308。
在時(shí)間403，被輸入到D觸發(fā)器309并驅(qū)動(dòng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)到第二數(shù)字 存儲(chǔ)器的傳送的驅(qū)動(dòng)脈沖上升到高電平，從而，保持在第一數(shù)字存儲(chǔ) 器308中的數(shù)字信號(hào)被傳送到用作第二數(shù)字存儲(chǔ)器的D觸發(fā)器309。 在第二實(shí)施例中，D觸發(fā)器309執(zhí)行邊沿觸發(fā)的數(shù)據(jù)傳送并用作第二 數(shù)字存儲(chǔ)器。因此，當(dāng)脈沖在時(shí)間403上升時(shí)，D觸發(fā)器309保持?jǐn)?shù) 字信號(hào)。在時(shí)間404，從水平移位寄存器電路312輸入水平移位寄存 器驅(qū)動(dòng)脈沖，從而保持在每一列的D觸發(fā)器309中的信號(hào)經(jīng)由響應(yīng)于 驅(qū)動(dòng)脈沖而接通的開關(guān)順序輸出到信號(hào)輸出線。如果AD轉(zhuǎn)換器305 具有n比特的分辨率，則固態(tài)圖像拾取設(shè)備對(duì)于每個(gè)AD轉(zhuǎn)換器305, 包括ii個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器和n個(gè)笫二數(shù)字存儲(chǔ)器。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)技術(shù)中，出現(xiàn)上述條紋噪聲，在傳統(tǒng)技術(shù)中， 同時(shí)執(zhí)行用于保持模擬電信號(hào)的操作以及用于將數(shù)據(jù)從第一數(shù)字存 儲(chǔ)器傳送到第二數(shù)字存儲(chǔ)器的操作。然而，在第二實(shí)施例中，用于將 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從第一數(shù)字存儲(chǔ)器傳送到第二數(shù)字存儲(chǔ)器的周期被設(shè)置為 與用于在AD轉(zhuǎn)換器305的模擬存儲(chǔ)器中保持模擬電信號(hào)的時(shí)序分開 有由水平移位寄存器驅(qū)動(dòng)脈沖表示的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期，
因?yàn)榈诙?shí)施例包括執(zhí)行邊沿觸發(fā)的操作的D觸發(fā)器，所以唯
一需要的是用于開始從第一數(shù)字存儲(chǔ)器到第二數(shù)字存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳 送的時(shí)間403被設(shè)置為與用于保持模擬電信號(hào)的時(shí)間402分開有水平 移位寄存器的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期。也就是說，只需在由標(biāo)號(hào)407 表示的周期(即，從時(shí)間402之前的一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期到時(shí)間402之 后的一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期的時(shí)間段)期間不執(zhí)行在圖4的時(shí)間402之后 的時(shí)間403執(zhí)行的操作。此外，通過使用D觸發(fā)器，只需要關(guān)注用于 開始從第一數(shù)字存儲(chǔ)器到第二數(shù)字存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間403。因 此，增加了設(shè)置操作的時(shí)序的靈活性。此外，D觸發(fā)器的使用使得不 需要提供作為D觸發(fā)器的第一數(shù)字存儲(chǔ)器與第二數(shù)字存儲(chǔ)器之間的 開關(guān)，從而有助于減小固態(tài)圖像拾取設(shè)備的大小。在應(yīng)用第二實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的試驗(yàn)中，條紋噪聲的電
平降到傳統(tǒng)設(shè)備中的電平的大約1/5。尤其是，在通過數(shù)字信號(hào)處理
況下，圖像質(zhì)量顯著提高。
假設(shè)因?yàn)橛蓴?shù)據(jù)從第一數(shù)字存儲(chǔ)器到第二數(shù)字存儲(chǔ)器的傳送引 起的電流或電壓的改變而出現(xiàn)噪聲，所述改變包括傳感器芯片的內(nèi) 部電容的改變、配線電感的改變、安置傳感器芯片的基底等的電壓的 改變。還假設(shè)噪聲降低的程度取決于諸如包括在固態(tài)圖像拾取設(shè)備中 的像素的數(shù)量和大小的因素。此外，在每個(gè)AD轉(zhuǎn)換器包括單端運(yùn)算 放大器的情況下，產(chǎn)生上述相同的優(yōu)點(diǎn)。
第二實(shí)施例涉及對(duì)于像素的每一列設(shè)置單個(gè)AD轉(zhuǎn)換器的示例 性情況。如果對(duì)于多個(gè)像素列的每個(gè)集合設(shè)置單個(gè)的AD轉(zhuǎn)換器，即， 例如，每兩列設(shè)置一個(gè)單個(gè)的AD轉(zhuǎn)換器，則在減少設(shè)備占用的面積 的同時(shí)同樣獲得相同的優(yōu)點(diǎn)。
笫三實(shí)施例
現(xiàn)將描述根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例。第三實(shí)施例涉及包括D觸 發(fā)器作為第二數(shù)字存儲(chǔ)器并包括循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器作為AD轉(zhuǎn)換器的固 態(tài)圖像拾取設(shè)備'
圖5是根據(jù)第三實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的框圖。該設(shè)備與圖 3所示的設(shè)備的不同之處在于其包括循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器505來代替AD 轉(zhuǎn)換器305。循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器505是3比特的AD轉(zhuǎn)換器。然而，本 發(fā)明并不受限于此。可將循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器505概括為n比特的循環(huán) AD轉(zhuǎn)換器。
圖6是示出在由圖5所示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作中 的時(shí)序的時(shí)序圖，圖5所示的固態(tài)圖像拾取設(shè)備包括循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器 505。
在時(shí)間603,用于將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到第二數(shù)字存儲(chǔ)器的驅(qū)動(dòng)脈沖 上升到高電平，從而將基于第n-l行中的像素的數(shù)字信號(hào)從笫一數(shù)字 存儲(chǔ)器傳送到第二數(shù)字存儲(chǔ)器。因?yàn)榈谌龑?shí)施例中的第二數(shù)字存儲(chǔ)器是D觸發(fā)器509,所以數(shù)據(jù)在脈沖上升到高電平時(shí)被傳送。
然后，在時(shí)間601,來自第n行的像素的模擬電信號(hào)開始被采樣。 在作為用于保持模擬電信號(hào)的時(shí)間段的從時(shí)間602到時(shí)間604的時(shí)間 段期間，對(duì)于第三比特檢查來自第n行的模擬電信號(hào)。檢查的模擬電 信號(hào)經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?，在時(shí)間604被AD轉(zhuǎn)換器505的內(nèi)部模擬存儲(chǔ) 器采樣為用于第二比特的內(nèi)部模擬信號(hào)，并在時(shí)間605在其中被保持。 然后，將保持在內(nèi)部模擬存儲(chǔ)器中的第二比特內(nèi)部模擬信號(hào)與參考電 壓進(jìn)行比較。比較的結(jié)果被輸出，然后經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚硪宰兂捎糜隗?一比特的內(nèi)部模擬信號(hào)。笫一比特的內(nèi)部模擬信號(hào)經(jīng)歷與用于第二比 特的內(nèi)部模擬信號(hào)相同的處理。如果AD轉(zhuǎn)換器505具有n比特的分 辨率，則固態(tài)圖像拾取設(shè)備對(duì)于每個(gè)AD轉(zhuǎn)換器505包括n個(gè)第一數(shù) 字存儲(chǔ)器和n個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如果同時(shí)執(zhí)行用于保持內(nèi)部模擬信號(hào)的操作以及用 于將數(shù)據(jù)從第一數(shù)字存儲(chǔ)器傳送到第二數(shù)字存儲(chǔ)器的操作，則獲得的 圖像中出現(xiàn)上述條紋噪聲。然而，在第三實(shí)施例中，用于將數(shù)據(jù)從第 一數(shù)字存儲(chǔ)器傳送到第二數(shù)字存儲(chǔ)器的時(shí)序被設(shè)置為與用于保持模 擬電信號(hào)的時(shí)序和用于保持內(nèi)部模擬信號(hào)的時(shí)序兩者分開有水平移 位寄存器電路的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期。
在應(yīng)用笫三實(shí)施例的固態(tài)圖像拾取設(shè)備的試驗(yàn)中，條紋噪聲的電 平降到傳統(tǒng)設(shè)備中的電平的大約1/5。尤其是，在通過數(shù)字信號(hào)處理 電路放大輸出數(shù)據(jù)之后讀取輸出數(shù)據(jù)或在數(shù)字域糾正輸出數(shù)據(jù)的情 況下，圖像質(zhì)量顯著提高。
如果用于保持模擬電信號(hào)的時(shí)序與用于保持內(nèi)部模擬信號(hào)的時(shí) 序之一被設(shè)置為與用于將數(shù)據(jù)從笫一數(shù)字存儲(chǔ)器傳送到第二數(shù)字存 儲(chǔ)器的時(shí)序分開有水平移位寄存器電路的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期，則 圖像質(zhì)量得到提高。第三實(shí)施例涉及兩個(gè)保持時(shí)序均被設(shè)置為與用于 將數(shù)據(jù)從第一數(shù)字存儲(chǔ)器傳送到第二數(shù)字存儲(chǔ)器的時(shí)序分開有至少 一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期的示例性情況。因此，圖像質(zhì)量與傳統(tǒng)情況相比得 到更大的提高。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)如果用于保持模擬電信號(hào)的時(shí)序與用于保持內(nèi)部 模擬信號(hào)的時(shí)序之一與用于將數(shù)據(jù)從第二數(shù)字存儲(chǔ)器傳送到信號(hào)輸 出線的時(shí)序重疊，則在獲得的圖像中出現(xiàn)上述條紋噪聲。然而，在第 三實(shí)施例中，用于將數(shù)據(jù)從第二數(shù)字存儲(chǔ)器傳送到信號(hào)輸出線的時(shí)序 被設(shè)置為與用于保持模擬電信號(hào)的時(shí)序和用于保持內(nèi)部模擬信號(hào)的 時(shí)序兩者均分開有水平移位寄存器電路的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期。
假設(shè)因?yàn)橛蓴?shù)據(jù)從第一數(shù)字存儲(chǔ)器到第二數(shù)字存儲(chǔ)器的傳送以 及由數(shù)據(jù)從第二數(shù)字存儲(chǔ)器輸出到信號(hào)輸出線引起的電流或電壓的 改變而出現(xiàn)噪聲。例如，所述改變可在以下方面觀察到傳感器芯片 的內(nèi)部電容、配線電感、安置傳感器芯片的基底等的電壓。還假設(shè)噪 聲降低的程度取決于諸如包括在固態(tài)圖像拾取設(shè)備中的像素的數(shù)量 和大小的因素。此外，在每個(gè)AD轉(zhuǎn)換器包括單端運(yùn)算放大器的情況 下，產(chǎn)生上述相同的優(yōu)點(diǎn)。
此外，在第三實(shí)施例中，因?yàn)橛米鞯诙?shù)字存儲(chǔ)器的D觸發(fā)器 使得能夠?qū)崿F(xiàn)邊沿觸發(fā)的操作，因此僅需要關(guān)注用于開始從第一數(shù)字 存儲(chǔ)器到第二數(shù)字存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳送的時(shí)序。因此，增加了用于設(shè)置 操作的時(shí)序的靈活性。
即使在基于電平觸發(fā)的操作來驅(qū)動(dòng)從第一數(shù)字存儲(chǔ)器到第二數(shù) 字存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳送的情況下，也可通過將用于數(shù)據(jù)傳送的周期設(shè)置 為與用于保持內(nèi)部模擬信號(hào)的時(shí)序分開有水平移位寄存器電路的至 少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期來產(chǎn)生相同的優(yōu)點(diǎn)。
笫三實(shí)施例關(guān)注對(duì)于每一像素列設(shè)置單個(gè)AD轉(zhuǎn)換器的示例性 情況。如果對(duì)于多個(gè)像素列的每個(gè)集合設(shè)置單個(gè)的AD轉(zhuǎn)換器，即， 例如，每兩列設(shè)置一個(gè)單個(gè)的AD轉(zhuǎn)換器，則在減少設(shè)備占用的面積 的同時(shí)同樣產(chǎn)生相同的優(yōu)點(diǎn).
如果用于保持模擬電信號(hào)的時(shí)序與用于保持內(nèi)部模擬信號(hào)的時(shí) 序之一被設(shè)置為與用于將數(shù)據(jù)從第二數(shù)字存儲(chǔ)器傳送到信號(hào)輸出線 的時(shí)序分開有水平移位寄存器電路的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期，則圖像 質(zhì)量得到提高。第三實(shí)施例關(guān)注兩個(gè)保持時(shí)序均被設(shè)置為與用于將數(shù)據(jù)從笫二數(shù)字存儲(chǔ)器傳送到信號(hào)輸出線的時(shí)序分開有至少一個(gè)數(shù)據(jù)
時(shí)鐘周期的示例性情況。因此，與傳統(tǒng)情況相比，圖《象質(zhì)量得到更大 的提高。
盡管參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解本發(fā)明并不 限于公開的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍遵循最寬泛的解釋從 而包括所有修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1. 一種固態(tài)圖像拾取設(shè)備，包括多個(gè)像素，被配置以將入射光轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)并輸出模擬電信號(hào)，所述多個(gè)像素按照行和列來排列；多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，被配置以將來自多個(gè)像素的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸出數(shù)字信號(hào)，所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)被分別設(shè)置用于所述多個(gè)像素的一個(gè)列或一個(gè)多列的集合，所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)包括被配置以保持模擬電信號(hào)的模擬存儲(chǔ)器；多個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器，被配置以保持由所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)；多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器，被配置以保持在所述多個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器中保持并從其中輸出的數(shù)字信號(hào)；以及掃描電路，被配置以控制用于從所述多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器輸出數(shù)字信號(hào)的時(shí)序，其中，用于輸出保持在多個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器或多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器中的數(shù)字信號(hào)的時(shí)序和用于在模擬存儲(chǔ)器中保持模擬電信號(hào)的時(shí)序被設(shè)置為彼此分開有掃描電路的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期。
2、 如權(quán)利要求l所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中，多個(gè)第一數(shù) 字存儲(chǔ)器和多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器中的至少之一是多個(gè)延遲觸發(fā)器。
3、 如權(quán)利要求l所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中，每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn) 換器包括單端運(yùn)算放大器。
4、 如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，還包括數(shù)字信號(hào) 處理電路，被配置以放大并輸出從多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器輸出的數(shù)字信 號(hào)。
5、 如權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中，數(shù)字信號(hào)處 理電路被配置以執(zhí)行糾正處理。
6、 如權(quán)利要求l所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備， 其中，每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有n比特的分辨率，并且其中，對(duì)于每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，設(shè)置n個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器和n個(gè) 第二數(shù)字存儲(chǔ)器。
7、 如權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中，由多個(gè)模數(shù) 轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的模數(shù)轉(zhuǎn)換和用于從多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器輸出數(shù)字信號(hào) 的操作在時(shí)間軸上重疊。
8、 一種固態(tài)圖像拾取設(shè)備，包括多個(gè)像素，被配置以將入射光轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)并輸出模擬電信 號(hào)，所述多個(gè)像素按照行和列來排列；多個(gè)循環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，被配置以將來自多個(gè)像素的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)并輸出數(shù)字信號(hào)，所述多個(gè)循環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè) 被分別設(shè)置用于所述多個(gè)像素的一個(gè)列或一個(gè)多列的集合；多個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器，被配置以保持由所述多個(gè)循環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)；多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器，被配置以保持在所述多個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器中保持并從其中輸出的數(shù)字信號(hào)；以及掃描電路，被配置以控制用于從所述多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器輸出數(shù) 字信號(hào)的時(shí)序，其中，每個(gè)循環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括內(nèi)部模擬存儲(chǔ)器，其被配置以當(dāng) 將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)時(shí)，保持在循環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換器中產(chǎn)生的內(nèi) 部模擬信號(hào)，其中，用于輸出保持在多個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器或多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ) 器中的數(shù)字信號(hào)的時(shí)序和用于在內(nèi)部模擬存儲(chǔ)器中保持內(nèi)部模擬信 號(hào)的時(shí)序被設(shè)置為彼此分開有掃描電路的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期。
9、 如權(quán)利要求8所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中，多個(gè)第一數(shù) 字存儲(chǔ)器和多個(gè)笫二數(shù)字存儲(chǔ)器中的至少之一是多個(gè)延遲觸發(fā)器。
10、 如權(quán)利要求8所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中，每個(gè)循環(huán)模 數(shù)轉(zhuǎn)換器包括單端運(yùn)算放大器。
11、 如權(quán)利要求8所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，還包括數(shù)字信號(hào) 處理電路，其被配置以放大并輸出從多個(gè)笫二數(shù)字存儲(chǔ)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
12、 如權(quán)利要求11所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中，數(shù)字信號(hào) 處理電路被配置以執(zhí)行糾正處理。
13、 如權(quán)利要求8所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中，每個(gè)循環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有ii比特的分辨率，并且 其中，對(duì)于每個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，設(shè)置n個(gè)第一數(shù)字存儲(chǔ)器和n個(gè) 第二數(shù)字存儲(chǔ)器。
14、 如權(quán)利要求8所述的固態(tài)圖像拾取設(shè)備，其中，由多個(gè)循環(huán) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的模數(shù)轉(zhuǎn)換和用于從多個(gè)第二數(shù)字存儲(chǔ)器輸出數(shù)字 信號(hào)的操作在時(shí)間軸上重疊。
全文摘要
一種固態(tài)圖像拾取設(shè)備和用于驅(qū)動(dòng)固態(tài)圖像拾取設(shè)備的方法。固態(tài)圖像拾取設(shè)備包括像素行和像素列，每一列或每個(gè)多列的集合被設(shè)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器。當(dāng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的用于保持模擬電信號(hào)的操作與用于從保持從模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)器輸出數(shù)據(jù)的操作同時(shí)執(zhí)行時(shí)，在通過所述操作獲得的圖像中出現(xiàn)“條紋噪聲”偽像。為了避免這一問題，用于保持模擬電信號(hào)的操作和用于從保持?jǐn)?shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)器輸出數(shù)據(jù)的操作被設(shè)置為彼此分開有掃描電路的至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期。
文檔編號(hào)H04N5/376GK101287063SQ20081009171
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月9日
發(fā)明者山下雄一郎, 菅井崇 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社