本公開涉及成像裝置和放射線照相成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

應(yīng)用于放射線照相成像系統(tǒng)中的成像裝置具有以矩陣形式布置的多個(gè)像素，并且每個(gè)像素都配置為輸出取決于放射線或光的電信號(hào)。這種成像裝置還具有多個(gè)行選擇線和多個(gè)列信號(hào)線，所述多個(gè)行選擇線在列方向上排列并且電連接到行方向上的多個(gè)像素，所述多個(gè)列信號(hào)線在行方向上排列并且電連接到列方向上的多個(gè)像素。所述多個(gè)列信號(hào)線通過(guò)列選擇開關(guān)電連接到輸出信號(hào)線，以及輸出放大器電連接到輸出信號(hào)線并且配置為對(duì)傳送到輸出信號(hào)線的信號(hào)執(zhí)行阻抗轉(zhuǎn)換。電連接到多個(gè)行選擇線的行選擇電路逐行地選擇多個(gè)像素。在一行中的多個(gè)像素正被選擇的時(shí)間段期間，電連接到多個(gè)列選擇開關(guān)的列選擇電路通過(guò)輸出信號(hào)線和輸出放大器順序地從所述一行中的像素輸出電信號(hào)。

關(guān)于這樣的成像裝置，日本專利特開no.11-069231公開了在從來(lái)自一行的最后被選列中的像素的電信號(hào)的輸出到來(lái)自下一行的第一被選列中的像素的電信號(hào)的輸出的時(shí)間段期間，所請(qǐng)求的參考電壓被供給到輸出放大器的輸入端。因?yàn)樽詈蟊贿x列中的像素和第一被選列中的像素被定位成彼此遠(yuǎn)離，所以從這些像素輸出的電信號(hào)可能極大地不同。在這樣的情況下，來(lái)自最后被選列中的像素的電信號(hào)可能對(duì)來(lái)自第一被選列中的像素的電信號(hào)有影響。特別是在成像裝置以高掃描速度掃描并且輸出放大器沒(méi)有足夠的建立時(shí)間的情況下，該影響可能表現(xiàn)為圖像偽像。特別是在這種情況下，每次從像素輸出電信號(hào)時(shí)都供給所請(qǐng)求的參考電壓可能使輸出放大器的建立時(shí)間明顯不足。因此，為了減小影響，可以在對(duì)輸出放大器進(jìn)行重置的時(shí)間段期間將所請(qǐng)求的參考電壓供給輸出放大器的輸入端。

另一方面，具有可以從其非破壞性地讀出(或輸出)取決于放射線或光的電信號(hào)的像素的成像裝置已經(jīng)是已知的。日本專利特開no.2013-162164公開了具有多個(gè)像素的成像裝置，所述多個(gè)像素以矩陣布置，并且可以對(duì)所述多個(gè)像素執(zhí)行非破壞性的讀出，在非破壞性讀出中，在一行中的像素正被選擇的時(shí)間段期間，電信號(hào)多次從所述一行中的像素被非破壞性地讀出。該處理被稱為多次非破壞性的讀出處理。日本專利特開no.2013-162164公開了將多次非破壞性地讀取的電信號(hào)求平均以減小噪聲。日本專利特開no.2015-012546公開了具有多個(gè)像素的成像裝置，所述多個(gè)像素以矩陣形式布置，并且可以以不同的靈敏度對(duì)所述多個(gè)像素執(zhí)行多次非破壞性讀出。日本專利特開no.2015-012546公開了可以獲得具有動(dòng)態(tài)范圍的圖像，該動(dòng)態(tài)范圍基于通過(guò)當(dāng)一行中的像素正被選擇時(shí)的時(shí)間段期間執(zhí)行的多次非破壞性讀出所獲得的電信號(hào)擴(kuò)展。

然而，如日本專利特開no.2013-162164和日本專利特開no.2015-012546中的在一行中的像素正被選擇的時(shí)間段期間電信號(hào)被多次從所述一行中的像素非破壞性地讀取的成像裝置可能需要考慮關(guān)于要如何重置該成像裝置中的輸出放大器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本公開提供了成像裝置，在該成像裝置中，在一行中的像素正被選擇的時(shí)間段期間可以從所述一行中的像素多次非破壞性地讀取電信號(hào)，并且該成像裝置具有足以抑制由于影響而導(dǎo)致的圖像偽像的建立時(shí)間。根據(jù)本公開的一方面的成像裝置包括：以矩陣形式布置的多個(gè)像素，所述多個(gè)像素中的每個(gè)像素都配置為生成取決于放射線或光的電信號(hào)，并且配置為使得電信號(hào)能夠被非破壞性地讀出；輸出放大器，配置為順序地輸出從所述多個(gè)像素非破壞性地讀出的電信號(hào)；以及控制單元，配置為在來(lái)自一幀圖像數(shù)據(jù)的電信號(hào)正從所述多個(gè)像素被非破壞性地讀出的時(shí)間段中，多次執(zhí)行非破壞性的讀出處理以用于從所述多個(gè)像素的第一行的像素非破壞性地讀出電信號(hào)，以及多次執(zhí)行非破壞性的讀出處理以用于從與第一行相鄰的第二行的像素非破壞性地讀出電信號(hào)。在這種情況下，控制單元在對(duì)第一行的像素多次執(zhí)行非破壞性的讀出處理的時(shí)間段中對(duì)輸出放大器進(jìn)行重置。

根據(jù)以下參照附圖的對(duì)示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其它的特征將變得清楚。下面描述的本發(fā)明的實(shí)施例中的每個(gè)實(shí)施例都可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，或者，在必要的情況下或者在在一個(gè)實(shí)施例中組合來(lái)自單獨(dú)的實(shí)施例的要素或特征是有益的的情況下，下面描述的本發(fā)明的實(shí)施例中的每個(gè)實(shí)施例都可以實(shí)現(xiàn)為多個(gè)實(shí)施例或其特征的組合。

附圖說(shuō)明

圖1是例示根據(jù)第一實(shí)施例的放射線照相成像系統(tǒng)的示意性框圖。

圖2是例示一個(gè)像素的配置的示例的示意性電路圖。

圖3是例示成像裝置的示例操作的時(shí)序圖。

圖4是例示根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體基板的示例內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意性電路圖。

圖5是例示根據(jù)第一實(shí)施例的示例電路基板的示意性電路圖。

圖6是例示根據(jù)第一實(shí)施例的成像裝置中的控制的時(shí)序圖。

圖7是例示差分放大器的反相輸入端子的電壓變化的特性圖。

圖8是例示根據(jù)第二實(shí)施例的放射線照相成像系統(tǒng)的示意性框圖。

圖9是例示根據(jù)第二實(shí)施例的示例電路基板的示意性電路圖。

圖10是例示根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體基板的示例內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意性電路圖。

圖11是例示根據(jù)第二實(shí)施例的電壓供給單元的示意性電路圖。

圖12是例示根據(jù)第二實(shí)施例的控制的流程圖。

圖13是例示根據(jù)第二實(shí)施例的成像裝置中的控制的時(shí)序圖。

圖14是例示根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體基板的示例內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意性電路圖。

圖15是例示根據(jù)第三實(shí)施例的示例電路基板的示意性電路圖。

圖16是例示根據(jù)第三實(shí)施例的成像裝置中的控制的時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖詳細(xì)描述用于實(shí)施本公開的模式。應(yīng)注意，放射線通常可以是x射線，但是也可以是α射線、β射線或γ射線。

第一實(shí)施例

首先，將參照?qǐng)D1來(lái)描述包括成像裝置的放射線照相成像系統(tǒng)。圖1是放射線照相成像系統(tǒng)的示意性框圖。

圖1例示了成像裝置100、圖像處理設(shè)備101、圖像顯示裝置102、x射線發(fā)生器(放射線發(fā)生器)103以及x射線管104。在照相時(shí)，控制設(shè)備(未示出)控制使得成像裝置100和x射線發(fā)生器103可以彼此同步。已經(jīng)透射通過(guò)物體的x射線被閃爍器(未例示出)轉(zhuǎn)換為可見光，被基于光量光電轉(zhuǎn)換，然后被a/d轉(zhuǎn)換。此后，將與x射線照射相對(duì)應(yīng)的幀圖像數(shù)據(jù)從成像裝置100傳輸?shù)綀D像處理設(shè)備101。在所傳輸?shù)膸瑘D像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)圖像處理之后，所得的放射線照相圖像在圖像顯示裝置102上實(shí)時(shí)地顯示。

成像裝置100內(nèi)部包含平板傳感器105。平板傳感器105具有在基底(未示出)上以7列×2行的矩陣平鋪的矩形半導(dǎo)體基板120(例如，在圖4中示出)。半導(dǎo)體基板120中的每一個(gè)都是具有單晶半導(dǎo)體(諸如硅半導(dǎo)體晶圓)的成像基板，并且包括以矩陣形式布置的多個(gè)像素。用作聯(lián)合區(qū)域傳感器的半導(dǎo)體基板120上具有以相等間距二維地布置的像素。像素以相等間距跨半導(dǎo)體基板120之間的邊界平鋪。外部電路基板通過(guò)以矩陣形式布置的外部端子(電極焊盤)連接到平板傳感器105的上邊緣和下邊緣。這里，成像裝置100還包括電壓供給單元121，該電壓供給單元121配置為供給參考電壓。下面將詳細(xì)描述電壓供給單元121。

控制單元109配置為與圖像處理設(shè)備101之間傳輸控制命令和同步信號(hào)，以及將圖像數(shù)據(jù)傳送到圖像處理設(shè)備101。成像控制單元109還可以具有對(duì)平板傳感器的控制功能，以及配置為控制平板傳感器的驅(qū)動(dòng)和控制照相模式。成像控制單元109配置為將來(lái)自成像裝置100內(nèi)的多個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器108的經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)合成為幀數(shù)據(jù)，以及將所得數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀D像處理設(shè)備101。成像控制單元109對(duì)應(yīng)于根據(jù)本公開的控制電路。

命令控制接口110可用于將照相模式設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、照相開始設(shè)置以及照相完成設(shè)置從圖像處理設(shè)備101傳輸?shù)匠上窨刂茊卧?09，以及可用于將例如成像裝置的狀態(tài)從成像控制單元109傳輸?shù)綀D像處理設(shè)備101。圖像數(shù)據(jù)接口111可用于將所獲得的圖像數(shù)據(jù)從成像控制單元109傳送到圖像處理設(shè)備101。ready信號(hào)112是指示已經(jīng)獲得了成像裝置100準(zhǔn)備好照相的狀態(tài)的信號(hào)，該信號(hào)是從成像控制單元109向圖像處理設(shè)備101通知的。外部同步信號(hào)113是當(dāng)圖像處理設(shè)備101從成像控制單元109接收到ready信號(hào)112時(shí)向成像控制單元109通知用于x射線曝光的時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)。在正在啟用曝光許可信號(hào)114的同時(shí)，將曝光信號(hào)從圖像處理設(shè)備101傳送到x射線發(fā)生器103。

接著，將參照?qǐng)D2來(lái)描述成像裝置中的一個(gè)像素的配置的示例。像素p可以包括轉(zhuǎn)換單元cp、放大單元ap、重置單元rp、第一保持單元sh1、第二保持單元sh2、第三保持單元sh3、第一輸出單元op1、第二輸出單元op2以及第三輸出單元op3。

轉(zhuǎn)換單元cp可以具有光電二極管pd、晶體管m1、浮置擴(kuò)散電容器cfd(以下稱為fd電容器cfd)以及靈敏度切換附加電容器cfd′。光電二極管pd是光電轉(zhuǎn)換元件，并且配置為將根據(jù)作為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的閃爍器中照射的放射線而生成的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。換言之，轉(zhuǎn)換單元可以具有轉(zhuǎn)換元件，該轉(zhuǎn)換元件包括配置為將放射線轉(zhuǎn)換成光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件以及配置為將光轉(zhuǎn)換成電荷的光電轉(zhuǎn)換元件。然而，可以代替地提供配置為直接將放射線轉(zhuǎn)換成電荷的轉(zhuǎn)換元件。更具體地說(shuō)，在光電二極管pd中生成取決于光的量的電荷，以及將fd電容器cfd中的取決于所生成的電荷的量的電壓輸出到放大單元ap。靈敏度切換電容器cfd′用于切換對(duì)到像素p的放射線的靈敏度，以及通過(guò)晶體管m1(開關(guān)元件)連接到光電二極管pd。wide信號(hào)的激活使晶體管m1進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)，并且fd電容器cfd和電容器cfd′的合成電容的電壓被輸出到放大單元ap。換言之，晶體管m1的傳導(dǎo)狀態(tài)可以被控制為使得第一信號(hào)和第二信號(hào)能夠被輸出到放大單元ap，第一信號(hào)是取決于由具有第一靈敏度的轉(zhuǎn)換單元cp所轉(zhuǎn)換的電荷的電壓，第二信號(hào)是取決于由具有不同于第一靈敏度的第二靈敏度的轉(zhuǎn)換單元所轉(zhuǎn)換的電荷的電壓。

放大單元ap具有第一控制晶體管m3、第一放大晶體管m4、箝位電容器cc、第二控制晶體管m6、第二放大晶體管m7以及恒流源。第一控制晶體管m3、第一放大晶體管m4和恒流源(諸如具有電流鏡配置的晶體管)串聯(lián)連接以形成電流路徑。要被輸入到第一控制晶體管m3的柵極的使能信號(hào)en的激活改變第一放大晶體管m4的操作狀態(tài)，第一放大晶體管m4從轉(zhuǎn)換單元cp接收電壓。因此，源極跟隨器電路形成為使得通過(guò)放大來(lái)自轉(zhuǎn)換單元cp的電壓而獲得的電壓可以從第一放大晶體管m4輸出。從第一放大晶體管m4輸出的電壓通過(guò)箝位電容器ccl輸入到第二放大晶體管m7。第二控制晶體管m6、第二放大晶體管m7和恒流源串聯(lián)連接以形成電流路徑。要被輸入到第二控制晶體管m6的柵極的使能信號(hào)en的激活改變第二放大晶體管m7的操作狀態(tài)，第二放大晶體管m7從第一放大晶體管m4接收電壓。因此，源極跟隨器電路被形成為使得通過(guò)放大來(lái)自第一放大晶體管m4的電壓而獲得的電壓可以從第二放大晶體管m7輸出。箝位電容器ccl串聯(lián)連接在第一放大晶體管m4和第二放大晶體管m7之間。將連同下面將描述的重置單元rp的描述一起來(lái)描述將由箝位電容器ccl執(zhí)行的箝位操作。

重置單元rp包括第一重置晶體管m2和第二重置晶體管m5。響應(yīng)于pres信號(hào)的激活，第一重置晶體管m2將預(yù)定電位供給到光電二極管pd，對(duì)光電二極管pd中的電荷進(jìn)行初始化，以及對(duì)要輸出到放大單元ap的電壓進(jìn)行重置。第二重置晶體管m5將預(yù)定電位供給到箝位電容器ccl和第二放大晶體管m7之間的連接節(jié)點(diǎn)，以使得要從第二放大晶體管m7輸出的電壓可以被重置。將取決于當(dāng)由第一重置晶體管m2引起重置時(shí)來(lái)自轉(zhuǎn)換單元cp的電壓的電壓輸入到箝位電容器ccl的端子n1。箝位信號(hào)pcl的激活使第二重置晶體管m5進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)，并且作為預(yù)定電位的箝位電壓vcl輸入到箝位電容器ccl的端子n2。這引起了將箝位電容器ccl的端子n1和n2之間的電位差作為噪聲分量進(jìn)行箝位，并且由光電二極管pd中的電荷的后續(xù)發(fā)生和累積引起的電壓變化量作為信號(hào)分量被輸出。這對(duì)應(yīng)于使用箝位電容器ccl的箝位操作，該箝位操作可以抑制噪聲分量，諸如轉(zhuǎn)換單元cp中發(fā)生的ktc噪聲以及第一放大晶體管m4中的偏移。

第一保持單元sh1是配置為保持通過(guò)由放大單元ap放大由具有第一靈敏度的轉(zhuǎn)換單元cp所轉(zhuǎn)換的電荷而獲得的第一信號(hào)的采樣保持電路，并且包括第一傳輸晶體管m8和第一保持電容器cs1。更具體地說(shuō)，通過(guò)使用控制信號(hào)ts1來(lái)切換第一傳輸晶體管m8的狀態(tài)(傳導(dǎo)狀態(tài)或非傳導(dǎo)狀態(tài))以使得可以執(zhí)行采樣，其中通過(guò)由放大單元ap放大由具有第一靈敏度的轉(zhuǎn)換單元cp所轉(zhuǎn)換的電荷而獲得的第一信號(hào)被傳輸?shù)诫娙萜鱟s1并且被保持在電容器cs1中。第一輸出單元op1包括第一信號(hào)放大晶體管m10和第一輸出開關(guān)sw9。第一信號(hào)放大晶體管m10是配置為輸出通過(guò)放大第一保持電容器cs1中所保持的電壓而獲得的信號(hào)的晶體管。第一輸出開關(guān)sw9是配置為傳輸從第一信號(hào)放大晶體管m10輸出的信號(hào)的開關(guān)。更具體地說(shuō)，輸入到第一輸出開關(guān)sw9的控制信號(hào)vsr使第一輸出開關(guān)sw9進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)，以使得恒流源(未例示出)和后一級(jí)中的第一信號(hào)放大晶體管m10可以形成源極跟隨器電路。因此，通過(guò)第一輸出單元op1，像素p可以輸出基于第一保持電容器cs1中所保持的第一信號(hào)或電壓的第一輸出信號(hào)s1。

第二保持單元sh2是配置為保持通過(guò)由放大單元ap放大由具有不同于第一靈敏度的第二靈敏度的轉(zhuǎn)換單元cp所轉(zhuǎn)換的電荷而獲得的第二信號(hào)的采樣保持電路，并且包括第二傳輸晶體管m11和第二保持電容器cs2。更具體地說(shuō)，通過(guò)使用控制信號(hào)ts2來(lái)切換第二傳輸晶體管m11的狀態(tài)(傳導(dǎo)狀態(tài)或非傳導(dǎo)狀態(tài))，以使得可以執(zhí)行采樣，其中通過(guò)由放大單元ap放大由具有第二靈敏度的轉(zhuǎn)換單元cp所轉(zhuǎn)換的電荷而獲得的第二信號(hào)被傳輸?shù)诫娙萜鱟s2，并且被保持在電容器cs2中。第二輸出單元op2包括第二信號(hào)放大晶體管m13和第二輸出開關(guān)sw12。第二信號(hào)放大晶體管m13是配置為輸出通過(guò)放大第二保持電容器cs2中所保持的電壓而獲得的信號(hào)的晶體管。第二輸出開關(guān)sw12是配置為傳輸從第二信號(hào)放大晶體管m13輸出的信號(hào)的開關(guān)。更具體地說(shuō)，輸入到第二輸出開關(guān)sw12的控制信號(hào)vsr使第二輸出開關(guān)sw12進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)，以使得恒流源(未示出)和后一級(jí)中的第二信號(hào)放大晶體管m13可以形成源極跟隨器電路。因此，通過(guò)第二輸出單元op2，像素p可以輸出基于第二保持電容器cs2中所保持的第二信號(hào)或電壓的第二輸出信號(hào)s2。

第三保持單元sh3是配置為保持放大單元ap的偏移信號(hào)的采樣保持電路，并且包括第三傳輸晶體管m14和第三保持電容器cn。更具體地說(shuō)，通過(guò)使用控制信號(hào)tn來(lái)切換第三傳輸晶體管m14的狀態(tài)(傳導(dǎo)狀態(tài)或非傳導(dǎo)狀態(tài))以使得可以執(zhí)行采樣，其中放大單元ap的偏移信號(hào)被傳輸?shù)诫娙萜鱟n，并且被保持在電容器cn中。第三輸出單元op3包括第三信號(hào)放大晶體管m16和第三輸出開關(guān)sw15。第三信號(hào)放大晶體管m16是配置為輸出通過(guò)放大第三保持電容器cn中所保持的電壓而獲得的信號(hào)的晶體管。第三輸出開關(guān)sw15是配置為傳輸從第三信號(hào)放大晶體管m16輸出的信號(hào)的開關(guān)。更具體地說(shuō)，輸入到第三輸出開關(guān)sw15的控制信號(hào)vsr使第三輸出開關(guān)sw15進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)，以使得恒流源(未示出)和后一級(jí)中的第三信號(hào)放大晶體管m16可以形成源極跟隨器電路。因此，通過(guò)第三輸出單元op3，像素p可以輸出基于偏移信號(hào)的第三輸出信號(hào)n。

通過(guò)第一輸出單元op1至第三輸出單元op3，第一信號(hào)至第三信號(hào)可以從像素p被非破壞性地讀出多次。多個(gè)如上所述的像素p以矩陣布置在平板傳感器105中。

接著，參照?qǐng)D3，將描述成像裝置中的多個(gè)像素的示例操作。這里，將信號(hào)en、ts1、ts2、pres、pcl、tn和wide從成像控制單元109共同地供給到多個(gè)像素p。因此，對(duì)所述多個(gè)像素p共同地執(zhí)行下面將描述的重置驅(qū)動(dòng)rd和采樣驅(qū)動(dòng)sd。

將開始設(shè)置限定在時(shí)間t1處，并且從時(shí)間t2開始驅(qū)動(dòng)。下面將描述從時(shí)間t2開始的重置驅(qū)動(dòng)rd。重置驅(qū)動(dòng)rd是用于執(zhí)行重置操作和箝位操作的驅(qū)動(dòng)。首先，在時(shí)間t2，信號(hào)en變?yōu)榫哂懈唠娖?，使得第一放大晶體管m4和第二放大晶體管m7被啟用。接著，在時(shí)間t3，信號(hào)wide和信號(hào)pres變?yōu)榫哂懈唠娖?，使得晶體管m1可以被接通，并且光電二極管pd因此電連接到參考電壓vres。接著，在時(shí)間t4，信號(hào)pcl變?yōu)榫哂懈唠娖?，使得晶體管m5被接通，并且參考電壓vcl因此連接到箝位電容器ccl的第二放大晶體管m7側(cè)。信號(hào)ts1、ts2和tn同時(shí)變?yōu)榫哂懈唠娖?，使得第一傳輸晶體管m8、第二傳輸晶體管m11和第三傳輸晶體管m14被接通。在時(shí)間t5，信號(hào)pres和信號(hào)wide變?yōu)榫哂械碗娖?，使得重置完成，并且重置電壓被設(shè)置在箝位電容器ccl的第一放大晶體管m4側(cè)。因?yàn)榫w管m1的導(dǎo)通狀態(tài)，附加電容器cfd′使晶體管m1側(cè)也保持在重置電壓，這防止不確定電壓的發(fā)生。在時(shí)間t6，晶體管m5被關(guān)斷，取決于參考電壓vcl和參考電壓vres之間的差電壓的電荷累積在箝位電容器ccl中，并且箝位操作完成。將第一傳輸晶體管m8、第二傳輸晶體管m11和第三傳輸晶體管m14關(guān)斷，并且將在當(dāng)參考電壓vcl被設(shè)置在第一保持電容器cs1、第二保持電容器cs2和第三保持電容器cn中時(shí)的參考電壓信號(hào)采樣保持。這可以減小后像效應(yīng)。重置驅(qū)動(dòng)rd完成，并且具有光電二極管pd和fd電容器cfd的光電轉(zhuǎn)換單元的累積從時(shí)間t6開始。因?yàn)槔鄯e狀態(tài)，成像控制單元109使得曝光許可信號(hào)能夠被傳送到圖像處理設(shè)備111，并且請(qǐng)求曝光x射線。在時(shí)間t7，信號(hào)en變?yōu)榫哂械碗娖?，以及第一放大晶體管m4和第二放大晶體管m7被禁用。重置驅(qū)動(dòng)rd對(duì)所述多個(gè)像素中的所有像素是共同地執(zhí)行的。隨后要執(zhí)行的重置驅(qū)動(dòng)對(duì)所述多個(gè)像素中的所有像素也是共同地控制的。在平鋪的半導(dǎo)體基板上，在相同的時(shí)間點(diǎn)以及在相同的時(shí)間段中對(duì)平鋪的多個(gè)成像元件的所有像素共同地執(zhí)行重置驅(qū)動(dòng)以防止活動(dòng)影像捕捉操作期間由成像元件和掃描線之間的切換時(shí)間偏差引起的圖像偏差。此后，執(zhí)行共同曝光以累積電荷，并且將在像素電路中的光電二極管pd中生成的光電荷累積在fd電容器cfd中。

接著，將描述從時(shí)間t11開始的采樣驅(qū)動(dòng)sd。在時(shí)間t11，信號(hào)en變?yōu)榫哂懈唠娖剑沟美鄯e在fd電容器cfd中的電荷作為電壓通過(guò)箝位電容器ccl從作為源極跟隨器操作的第一放大晶體管m4輸出到第二放大晶體管m7。接著，在時(shí)間t12，信號(hào)ts1變?yōu)榫哂懈唠娖?，并且第一傳輸晶體管m8被接通。因此，取決于fd電容器cfd中累積的電荷的光學(xué)信號(hào)通過(guò)第二放大晶體管m7被共同地傳輸?shù)降谝槐３蛛娙萜鱟s1。此時(shí)的光學(xué)信號(hào)是在高靈敏度模式下獲得的信號(hào)，因?yàn)樗鼘⑿盘?hào)wide變?yōu)榫哂械碗娖?。因?yàn)椴蓸颖３植僮饕呀?jīng)開始，所以成像控制單元109在時(shí)間t13禁用對(duì)圖像處理設(shè)備111的曝光許可信號(hào)，這禁止x射線曝光。在時(shí)間t14，信號(hào)ts1變?yōu)榫哂械碗娖?，并且第一傳輸晶體管m8被關(guān)斷。因此，將高靈敏度模式下的光電荷信號(hào)采樣保持在第一保持電容器cs1中。接著，在時(shí)間t15，信號(hào)wide變?yōu)榫哂懈唠娖?，并且晶體管m1被接通。因?yàn)榫w管m1被接通，所以浮置擴(kuò)散部分可以具有增大的電容，使得像素的靈敏度從高靈敏度模式變?yōu)榈挽`敏度模式。因此，因?yàn)楦≈脭U(kuò)散部分的電容增大了相當(dāng)于附加的電容器cfd′的量，所以pd中剩余的電荷信息也可以被讀出。接著，在時(shí)間t16，信號(hào)ts2變?yōu)榫哂懈唠娖?，并且第二傳輸晶體管m11被接通。因此，低靈敏度模式下的光學(xué)信號(hào)通過(guò)第二放大晶體管m7被共同傳輸?shù)降诙３蛛娙萜鱟s2。在時(shí)間t17，信號(hào)ts2變?yōu)榫哂械碗娖?，并且第二傳輸晶體管m11被關(guān)斷。因此，將低靈敏度模式下的光電荷信號(hào)采樣保持在第二保持電容器cs2中。接著，在時(shí)間t18，信號(hào)pres變?yōu)榫哂懈唠娖?，以及第一重置晶體管m2被接通。然后，fd電容器cfd和附加的電容器cfd′被重置為參考電壓vres。接著，在時(shí)間t19，信號(hào)pcl變?yōu)榫哂懈唠娖?。具有疊加在電壓vcl和電壓vres之間的差電壓上的重置噪聲的電荷累積在箝位電容器ccl中。在時(shí)間t20，信號(hào)pres變?yōu)榫哂械碗娖?，并且重置操作完成。信?hào)wide也變?yōu)榫哂械碗娖?，并且附加的電容器cfd′具有固定電位。在時(shí)間t21，信號(hào)tn變?yōu)榫哂懈唠娖剑⑶业谌齻鬏斁w管m14被接通。因此，將在當(dāng)設(shè)置參考電壓vcl時(shí)的偏移信號(hào)傳輸?shù)降谌３蛛娙萜鱟n。接著，在時(shí)間t22，信號(hào)tn變?yōu)榫哂械碗娖?，并且第三傳輸晶體管m14被關(guān)斷。因此，將偏移信號(hào)采樣保持在第三保持電容器cn中。在時(shí)間t23，信號(hào)pcl變?yōu)榫哂械碗娖健Ｔ跁r(shí)間t24，信號(hào)en變?yōu)榫哂械碗娖健Ｒ虼?，采樣?qū)動(dòng)sd完成。采樣驅(qū)動(dòng)sd對(duì)所述多個(gè)像素中的所有像素是共同執(zhí)行的。隨后的采樣驅(qū)動(dòng)也在該時(shí)間點(diǎn)被控制。在采樣驅(qū)動(dòng)sd之后，在時(shí)間t31再次執(zhí)行重置驅(qū)動(dòng)rd，然后開始下一幀中的光電二極管pd中的累積。

應(yīng)注意，圖2中的像素中的光電二極管pd中的累積是在圖3所示時(shí)間t6和t23處開始的。累積在時(shí)間t14結(jié)束?？梢栽趶臅r(shí)間t17到時(shí)間t31的時(shí)間段中從傳感器讀出信號(hào)。在采樣驅(qū)動(dòng)sd完成之后，對(duì)像素執(zhí)行讀出處理ro。讀出處理可以在采樣保持操作之后立即執(zhí)行，使得直到圖像顯示的延遲可以盡可能地短。

接著，將參照?qǐng)D4來(lái)描述半導(dǎo)體基板120中的每個(gè)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示例。半導(dǎo)體基板120包括多個(gè)像素p、垂直掃描電路403和水平掃描電路404，垂直掃描電路403配置為驅(qū)動(dòng)像素p，水平掃描電路404配置為從像素p讀取信號(hào)。垂直掃描電路403和水平掃描電路404可以包括例如移位寄存器，并且基于來(lái)自控制單元109的控制信號(hào)進(jìn)行操作。垂直掃描電路403配置為通過(guò)控制線405向像素p輸入控制信號(hào)vsr，并且基于控制信號(hào)vsr來(lái)逐行地驅(qū)動(dòng)像素p。換言之，垂直掃描電路403用作行選擇電路，并且逐行地選擇像素p以從其讀取信號(hào)。水平掃描電路404用作列選擇電路，并且基于控制信號(hào)hsr來(lái)逐列地選擇像素p，并且使像素p順序地輸出信號(hào)(水平傳輸)。半導(dǎo)體基板120還具有端子es1、端子es2和端子en，端子es1配置為讀出像素p中的每個(gè)像素中的電容器cs1中所保持的第一信號(hào)，端子es2配置為讀出電容器cs2中所保持的第二信號(hào)，端子en配置為讀出電容器cn中所保持的電壓。半導(dǎo)體基板120中的每個(gè)都還具有選擇端子ecs。響應(yīng)于通過(guò)端子ecs接收到的激活信號(hào)，可以通過(guò)端子es1、es2和en從半導(dǎo)體基板120中的像素p讀出信號(hào)。

更具體地說(shuō)，像素p中的每個(gè)像素都具有端子s1、s2和n，端子s1、s2和n分別連接到與這些端子相對(duì)應(yīng)的列信號(hào)線406至408。列信號(hào)線406至408通過(guò)開關(guān)swh連接到模擬輸出線409至411，開關(guān)swh響應(yīng)于來(lái)自水平掃描電路404的控制信號(hào)進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)。模擬輸出線409至411中的信號(hào)通過(guò)開關(guān)swcs從端子es1、es2和en輸出，開關(guān)swcs響應(yīng)于端子ecs所接收的信號(hào)進(jìn)入傳導(dǎo)狀態(tài)。

半導(dǎo)體基板120中的每個(gè)都還具有端子hst、clkh、vst和clkv，這些端子配置為接收用于控制垂直掃描電路403和水平掃描電路404的控制信號(hào)。端子hst配置為接收輸入到水平掃描電路404的開始脈沖。端子clkh配置為接收輸入到水平掃描電路404的時(shí)鐘信號(hào)。端子vst配置為接收輸入到垂直掃描電路403的開始脈沖。端子clkv配置為接收輸入到垂直掃描電路403的時(shí)鐘信號(hào)。這些控制信號(hào)從下面將描述的控制單元109輸入。水平掃描電路404配置為基于輸入到水平掃描電路404的開始脈沖和時(shí)鐘信號(hào)來(lái)生成并輸出控制信號(hào)hsr。垂直掃描電路403配置為基于輸入到垂直掃描電路403的開始脈沖和時(shí)鐘信號(hào)來(lái)生成并輸出控制信號(hào)vsr。因此，根據(jù)x-y地址方法從像素順序地讀取第一信號(hào)或第一輸出信號(hào)、第二輸出信號(hào)和第三輸出信號(hào)。換言之，在半導(dǎo)體基板120中，逐行地控制像素p，并且逐列地輸出(或水平地傳輸)保持單元中所保持的信號(hào)以用于信號(hào)讀取。這里，輸入到水平掃描電路404的開始脈沖對(duì)應(yīng)于列選擇開始信號(hào)，輸入到垂直掃描電路403的開始脈沖對(duì)應(yīng)于行選擇開始信號(hào)。根據(jù)本公開的控制單元包括成像控制單元109、垂直掃描電路403和水平掃描電路404，在該配置中，垂直掃描電路403是行選擇電路，水平掃描電路404是列選擇電路。

接著，參照?qǐng)D5，將描述包括輸出放大器的電路基板的示例。電路基板包括差分放大器107和a/d轉(zhuǎn)換器108，差分放大器107是輸出放大器。第一開關(guān)m50布置在端子s1和差分放大器107的反相輸入端子之間，端子s1電連接到半導(dǎo)體基板120的端子es1。第二開關(guān)m51布置在端子s2和差分放大器107的反相輸入端子之間，端子s2電連接到半導(dǎo)體基板120的端子es2。第三開關(guān)m52布置在端子vcex和差分放大器107的反相輸入端子之間，端子vcex電連接到電壓供給單元121。另一方面，第四開關(guān)m53布置在端子n和差分放大器107的非反相輸入端子之間，端子n電連接到半導(dǎo)體基板120的端子en。第五開關(guān)m54布置在端子vcex和差分放大器107的非反相輸入端子之間，端子vcex電連接到電壓供給單元121。a/d轉(zhuǎn)換器108電連接到差分放大器107的輸出，并且配置為響應(yīng)于控制信號(hào)adclk來(lái)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。根據(jù)來(lái)自成像控制單元109的控制信號(hào)至分別地控制第一開關(guān)m50至第五開關(guān)m54的傳導(dǎo)/非傳導(dǎo)。

接著，參照?qǐng)D6，將描述本公開的獨(dú)特的控制。從成像控制單元109供給下面將描述的控制信號(hào)至這里，在正在執(zhí)行讀出處理時(shí)，芯片選擇端子cs始終具有高電平。首先，在時(shí)間t100，信號(hào)變?yōu)榫哂懈唠娖?，并且垂直掃描電?03被設(shè)置為從行選擇線v1開始。信號(hào)對(duì)應(yīng)于行選擇開始信號(hào)。在時(shí)間t110，信號(hào)變?yōu)榫哂懈唠娖?，并且行選擇線v1被選擇。接著，在時(shí)間t111，信號(hào)變?yōu)榫哂懈唠娖剑⑶宜綊呙桦娐?04被設(shè)置為從列選擇線h1開始。信號(hào)對(duì)應(yīng)于列選擇開始信號(hào)。同時(shí)，信號(hào)和變?yōu)榫哂懈唠娖剑⑶覅⒖茧妷和ㄟ^(guò)端子vcex從電壓供給單元121輸入到差分放大器107的反相輸入端和非反相輸入端。因?yàn)槎俗觱cex的阻抗充分低于模擬輸出線409至411的阻抗，所以差分放大器107的反相輸入端子和非反相輸入端子穩(wěn)定在參考電壓。這使作為輸出放大器的差分放大器107重置。接著，在時(shí)間t112，信號(hào)和變?yōu)榫哂械碗娖?，并且信?hào)和變?yōu)榫哂懈唠娖?。這將端子s2(即，低靈敏度模式下的輸出)連接到差分放大器107的反相輸入端子，并且將接收偏移信號(hào)的端子n電連接到差分放大器107的非反相輸入端子。同時(shí)，信號(hào)變?yōu)榫哂懈唠娖?，并且列選擇線h1被選擇。因此，將從像素(1,1)輸出的第二輸出信號(hào)s2和偏移信號(hào)n輸入到差分放大器107。接著，在時(shí)間t113，信號(hào)變?yōu)榫哂懈唠娖?，以及a/d轉(zhuǎn)換在a/d轉(zhuǎn)換器108中執(zhí)行。因此，將像素(1,1)中的高靈敏度模式下的經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)adout傳送到成像控制單元109。接著，在時(shí)間t114，信號(hào)再次變?yōu)榫哂懈唠娖?，并且列選擇線h2被選擇。因此，將高靈敏度模式下的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)adout從像素(2,1)傳送到成像控制單元109。該處理對(duì)n列重復(fù)進(jìn)行，以使得在低靈敏度模式下從一行的像素讀出信號(hào)。接著，在時(shí)間t116，信號(hào)和變?yōu)榫哂械碗娖健Ｍ瑫r(shí)，信號(hào)和再次變?yōu)榫哂懈唠娖?，參考電壓通過(guò)端子vcex從電壓供給單元121輸入到差分放大器107的反相輸入端子和非反相輸入端子。因此，作為輸出放大器的差分放大器107被重置。同時(shí)，信號(hào)變?yōu)榫哂懈唠娖剑⑶宜綊呙桦娐?04再次被設(shè)置為從列選擇線h1開始。然后，釋放hn的選擇。換言之，在一行的多個(gè)像素被選擇的從時(shí)間t110到時(shí)間t121的時(shí)間段中，差分放大器107根據(jù)信號(hào)被重置，信號(hào)是用于開始將對(duì)所述一行的像素執(zhí)行的多次非破壞性的讀出處理中的第二及后續(xù)非破壞性的讀出處理的指令。換言之，在正在對(duì)一行的像素執(zhí)行非破壞性的讀出處理時(shí)，差分放大器107響應(yīng)于信號(hào)被重置。接著，在時(shí)間t117，信號(hào)和變?yōu)榫哂械碗娖?，并且信?hào)和變?yōu)榫哂懈唠娖健８哽`敏度模式下的輸出連接到差分放大器107的反相輸入端子，并且偏移信號(hào)n連接到差分放大器107的非反相輸入端子。同時(shí)，信號(hào)變?yōu)榫哂懈唠娖?，并且列選擇線h1被選擇。將從像素(1,1)輸出的第一輸出信號(hào)s1和偏移信號(hào)n輸入到差分放大器107。接著，在時(shí)間t119，信號(hào)變?yōu)榫哂懈唠娖?，并且a/d轉(zhuǎn)換在a/d轉(zhuǎn)換器108中執(zhí)行。像素(1,1)中的低靈敏度模式下的經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)adout被傳送到成像控制單元109。接著，在時(shí)間t120，信號(hào)變?yōu)榫哂懈唠娖?，并且列選擇線h2被選擇。像素(2,1)中的高靈敏度模式下的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)adout以與對(duì)像素(1,1)執(zhí)行的處理相同的方式被傳送到成像控制單元109。在如低靈敏度模式下的那些處理那樣對(duì)一行執(zhí)行n次處理之后的時(shí)間t121，信號(hào)再次變?yōu)榫哂懈唠娖?，并且行選擇線v2被選擇。以與行選擇線v1的驅(qū)動(dòng)相同的方式驅(qū)動(dòng)行選擇線v2，并且重復(fù)該處理m次。直到時(shí)間t130，所有像素中的低靈敏度模式和高靈敏度模式下的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)都被傳送到成像控制單元109。將傳送到成像控制單元109的低靈敏度模式和高靈敏度模式下的像素?cái)?shù)據(jù)通過(guò)圖像數(shù)據(jù)接口111傳送到圖像處理設(shè)備101，并且執(zhí)行用于動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的圖像處理。

本公開的特征在于，響應(yīng)于用于開始要對(duì)所述一行的像素執(zhí)行的多次非破壞性的讀出處理中的第二及后續(xù)非破壞性的讀出處理的指令，作為輸出放大器的差分放大器107被重置。更具體地說(shuō)，如圖6所示，在作為行選擇電路的垂直掃描電路403選擇一行的多個(gè)像素的時(shí)間段中，作為控制單元的成像控制單元109、垂直掃描電路403和水平掃描電路404執(zhí)行如下面將描述的控制。這里假定，a是等于或大于1的自然數(shù)。在從當(dāng)作為列選擇電路的水平掃描電路404執(zhí)行最后一列中的像素(n,1)的第a次選擇時(shí)的時(shí)間到當(dāng)水平掃描電路404執(zhí)行第一列中的像素(1,1)的第(a+1)次選擇時(shí)的時(shí)間的時(shí)間段期間，差分放大器107被重置。換言之，在從當(dāng)行中的最后一個(gè)像素(最后或最右列中的像素)在第a次(例如，第2次、第3次、…、第a次)被選擇時(shí)到當(dāng)同一行中的第一個(gè)像素(第一或最左列中的像素)在第(a+1)次(例如，第3次、第4次、…、第(a+1)次)被選擇時(shí)的時(shí)間段期間，差分放大器107被重置。在這種情況下，響應(yīng)于行選擇開始信號(hào)差分放大器107可以響應(yīng)于在時(shí)間t116處的第(a+1)次列選擇開始信號(hào)而被重置。在該控制下，即使在對(duì)一行的像素執(zhí)行多次的非破壞性的讀出處理之后，也可以抑制由于輸出放大器的建立時(shí)間不足而導(dǎo)致的圖像偽像。例如，當(dāng)半導(dǎo)體基板120的h1側(cè)被關(guān)閉并且hn側(cè)完全未被屏蔽時(shí)，偽像可能出現(xiàn)在所得圖像中。如圖7所示，當(dāng)具有較低光強(qiáng)度的像素?cái)?shù)據(jù)在具有較高光強(qiáng)度的像素?cái)?shù)據(jù)被讀取之后被讀出時(shí)，在圖6中的時(shí)間t116處，差分放大器107的反相輸入端子輸出取決于照射的放射線的電壓。然而，要供給端子vcex的參考電壓從電壓供給單元121供給到差分放大器107的反相輸入端子和非反相輸入端子。參考電壓可以基本上等于沒(méi)有放射線的照射的情況下的電平，并且可以穩(wěn)定到該電平以防止在時(shí)間t118在差分放大器107的輸出中出現(xiàn)快速變化。因此，即使當(dāng)放射線未被照射到h1側(cè)的像素時(shí)，也可以獲得圖像偽像被減小的圖像輸出。

當(dāng)參考電壓不等于沒(méi)有放射線的照射的情況下的電平時(shí)，列選擇線h1正被選擇的時(shí)間段可以長(zhǎng)于另一個(gè)列選擇線正被選擇的時(shí)間段。換言之，可以考慮差分放大器107的建立時(shí)間來(lái)限定當(dāng)列選擇線h1被選擇時(shí)的時(shí)間t111和t117之后到當(dāng)信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)的時(shí)間t113和t118的時(shí)間段?？梢栽跁r(shí)間t114之后和時(shí)間t119之后延遲信號(hào)

根據(jù)本實(shí)施例，可以首先從像素輸出低靈敏度模式下的信號(hào)，使得從時(shí)間t116到時(shí)間t117的時(shí)間段可以短于首先從該像素輸出高靈敏度模式下的信號(hào)的情況下的時(shí)間段。與低靈敏度模式下的像素?cái)?shù)據(jù)相比，在高靈敏度模式下更多的像素?cái)?shù)據(jù)可以達(dá)到差分放大器107的飽和電平。因此，可以首先讀取低靈敏度模式下的像素?cái)?shù)據(jù)以減小時(shí)間t116處差分放大器107的輸入端子之間的電位差。這可以減少驅(qū)動(dòng)時(shí)間。

根據(jù)本實(shí)施例，端子vcex的阻抗充分低于模擬輸出線409至411的阻抗。即使當(dāng)端子vcex不具有足夠低的阻抗時(shí)，端子vcex也是適用的。在這種情況下，當(dāng)信號(hào)在時(shí)間t111和t117變?yōu)榫哂械碗娖綍r(shí)，信號(hào)和可以同時(shí)被控制。代替同時(shí)控制，可以根據(jù)端子vcex可以驅(qū)動(dòng)模擬輸出線409至411的時(shí)間段來(lái)開始對(duì)信號(hào)和的控制。信號(hào)可以與對(duì)信號(hào)和的控制同時(shí)開始。

已經(jīng)根據(jù)本實(shí)施例描述了用于在低靈敏度模式和高靈敏度模式下讀出像素?cái)?shù)據(jù)的方法，本公開適用于在不改變靈敏度的情況下從一行多次非破壞性地讀出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)。這可以通過(guò)例如在圖6中的時(shí)間t118處容易地使信號(hào)而不是信號(hào)變?yōu)楦唠娖絹?lái)容易地實(shí)現(xiàn)。

第二實(shí)施例

接著，將參照?qǐng)D8至圖13來(lái)描述第二實(shí)施例。相同的數(shù)字指代第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中相同的部件，并且任何重復(fù)的詳細(xì)描述將被省略。下面將主要描述與第一實(shí)施例的不同之處。

如圖8所示，根據(jù)本實(shí)施例的成像裝置還包括校正單元，該校正單元配置為將校正電壓供給到差分放大器107的輸入端。校正電壓可用于基于來(lái)自a/d轉(zhuǎn)換器108的數(shù)字信號(hào)來(lái)對(duì)差分放大器107和a/d轉(zhuǎn)換器108中的偏移分量進(jìn)行校正。更具體地說(shuō)，校正單元包括d/a轉(zhuǎn)換器131和放大器132，它們配置為將基于校正信號(hào)dain的校正電壓供給到差分放大器107的輸入端。如圖9所示，d/a轉(zhuǎn)換器131和放大器132將校正電壓輸入到差分放大器107的反相輸入端子。

如圖10所示，根據(jù)本實(shí)施例的成像裝置還包括在半導(dǎo)體基板120中的每個(gè)基板內(nèi)的參考電壓生成電路430，并且模擬輸出線409至411和參考電壓生成電路430根據(jù)來(lái)自成像控制單元109的信號(hào)通過(guò)端子sel電連接。圖11例示了參考電壓生成電路430的示例。箝位電壓vcl通過(guò)像素的晶體管m7作為參考電壓vref輸出，參考電壓vref等同于圖2中的參考電壓，晶體管m7等同于第二放大晶體管m7。因此，參考電壓vref是與偏移信號(hào)n相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。因此，可以從參考電壓vref獲得與由半導(dǎo)體基板120的操作環(huán)境(諸如半導(dǎo)體基板120的溫度和操作電壓或外部噪聲)的變化所引起的偏移信號(hào)n的變化相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。

接著，將參照?qǐng)D12中的流程圖來(lái)描述根據(jù)本實(shí)施例的控制。在照相模式被設(shè)置(s1)之后，首先將參考值輸出到d/a轉(zhuǎn)換器131(s2)以生成用于偏移校正的目標(biāo)值(校正電壓)。接著，成像控制單元109使信號(hào)變?yōu)楦唠娖揭钥刂剖沟冒雽?dǎo)體基板120可以輸出參考電壓vref(s3)。在半導(dǎo)體基板120開始輸出參考電壓vref之后，成像控制單元109對(duì)從a/d轉(zhuǎn)換器108輸出的數(shù)據(jù)采樣預(yù)定數(shù)量n的樣本，并且計(jì)算n個(gè)目標(biāo)值數(shù)據(jù)dan的和σdan(s4)備用。在s2中，因?yàn)閰⒖贾凳轻槍?duì)d/a轉(zhuǎn)換器設(shè)置的，所以通過(guò)對(duì)相對(duì)于dan的變化值進(jìn)行校正，可以使由于1/f噪聲而導(dǎo)致的偏移更接近于0。因?yàn)橛糜讷@得dan的狀態(tài)被限定為±0，所以可以有效地使用d/a轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍。

接著，將描述用于獲得用于1/f噪聲校正的數(shù)據(jù)的操作，該操作在檢測(cè)到同步信號(hào)(s5)并且像素重置和累積(s6)以及采樣(s7)完成之后被執(zhí)行。

成像控制單元109使信號(hào)變?yōu)楦郀顟B(tài)以使得半導(dǎo)體基板120輸出參考電壓vref(s8)。在輸出參考電壓vref之后，采樣來(lái)自a/d轉(zhuǎn)換器108的預(yù)定數(shù)量n的輸出數(shù)據(jù)dbn，并且獲得和σdbn(s9)。輸出參考電壓vref以使得可以將半導(dǎo)體基板120、差分放大器107和a/d轉(zhuǎn)換器108中發(fā)生的1/f噪聲作為相對(duì)于目標(biāo)值的變化值而測(cè)得。

這里，成像控制單元109計(jì)算dcn＝(σdan-σdbn)/n作為校正數(shù)據(jù)，以及將其結(jié)果輸出到d/a轉(zhuǎn)換器131(s10)。所獲得的校正值dcn表示相對(duì)于目標(biāo)值的變化。作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸出校正值被對(duì)應(yīng)的d/a轉(zhuǎn)換器131轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并且通過(guò)放大器132進(jìn)行預(yù)定模擬信號(hào)處理。將所得信號(hào)通過(guò)加法電路與來(lái)自半導(dǎo)體基板120的輸出信號(hào)相加，偏移被校正。例如，當(dāng)1/f噪聲發(fā)生并且生成增大的偏移時(shí)，測(cè)量值σdbn相對(duì)于目標(biāo)值σdan增大。因此，施加負(fù)的dcn以減小最后要疊加在來(lái)自矩形半導(dǎo)體基板120的輸出信號(hào)上的偏移。

以這種方式，可以校正半導(dǎo)體基板120、差分放大器107和a/d轉(zhuǎn)換器108中發(fā)生的1/f噪聲。

接著，在(s11)中的像素讀出處理中，垂直掃描電路403和水平掃描電路404掃描多個(gè)像素，使得可以在正在將像素中采樣保持的電壓順序地輸出到外部的同時(shí)執(zhí)行校正。下面將參照?qǐng)D13來(lái)描述(s11)中的操作。

重復(fù)上述處理以從半導(dǎo)體基板120中的像素讀出信號(hào)。在(s12)中，成像控制單元109判斷成像是否已經(jīng)完成。如果是，則成像操作結(jié)束。如果不是，則所述處理移至(s5)，并且連續(xù)地執(zhí)行下一個(gè)成像操作。

接著，參照?qǐng)D13，將描述與根據(jù)第一實(shí)施例的輸出放大器重置的不同之處。首先，在時(shí)間t200，信號(hào)變?yōu)榫哂懈唠娖?，使得垂直掃描電?03設(shè)置為從行選擇線v1開始。在時(shí)間t210，信號(hào)變?yōu)榫哂懈唠娖?，以及行選擇線v1被選擇。同時(shí)，信號(hào)和變?yōu)榫哂懈唠娖?，在將電壓vref輸入到差分放大器107的非反相輸入端子的同時(shí)，將通過(guò)將用于1/f噪聲校正的校正值與參考電壓vref相加而獲得的電壓輸入到差分放大器107的反相輸入端子。在正在輸出參考電壓vref的狀態(tài)下，采樣a/d轉(zhuǎn)換器108中的預(yù)定數(shù)量n′的輸出數(shù)據(jù)dpn以獲得和σdpn′。這里，如果在操作之前要被獲得用來(lái)生成目標(biāo)值的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的采樣數(shù)量n等于在讀出操作中要被獲得用于偏移校正的數(shù)據(jù)的采樣數(shù)量n′，則可以獲得drn＝(σdan-σdpn′)/n作為校正數(shù)據(jù)。(s4)、(s9)和這里要采樣的數(shù)據(jù)的數(shù)量可以是不相等的。例如，如果采樣數(shù)量n＝m×n'，則可以獲得drn＝(σdan-σdpn′×m)/n。在時(shí)間t211，信號(hào)和變?yōu)榫哂械碗娖?，并且信?hào)變?yōu)榫哂懈唠娖健Ｒ虼?，水平掃描電?04被設(shè)置為從h1開始。同時(shí)，信號(hào)和變?yōu)榫哂懈唠娖健Ｒ虼?，將通過(guò)將用于1/f噪聲校正的校正值與供給到端子vcex的參考電壓相加而獲得的電壓輸入到差分放大器107的反相輸入端子，并且將參考電壓輸入到差分放大器107的非反相輸入端子。這里，將計(jì)算的校正值drn輸出到d/a轉(zhuǎn)換器131。因此，通過(guò)較少的采樣數(shù)據(jù)，可以抑制隨機(jī)噪聲的影響，并且可以實(shí)時(shí)地校正在讀出操作期間變化的1/f噪聲。在該處理之后，以與圖6中的方式相同的方式讀出一行的低靈敏度模式下的像素中的信號(hào)。接著，在從時(shí)間t212到時(shí)間t213的時(shí)間段期間，信號(hào)和以與圖6中的方式相同的方式變?yōu)榫哂懈唠娖?。因此，將通過(guò)將用于1/f噪聲校正的校正值與供給到端子vcex的參考電壓相加而獲得的電壓輸入到差分放大器107的反相輸入端，以及將供給端子vcex的參考電壓輸入到非反相輸入端子。此后，以與圖6中的方式相同的方式讀出高靈敏度模式下的一行像素中的信號(hào)直到時(shí)間t214。信號(hào)再次變?yōu)楦唠娖剑约靶羞x擇線v2被選擇。同時(shí)，信號(hào)變?yōu)榫哂懈唠娖健Ｔ谶@種情況下，信號(hào)和仍具有高電平。因此，將相加的電壓輸入到差分放大器107的反相輸入端子，以及將電壓vref輸入到非反相輸入端子。此后，執(zhí)行與行選擇線v1上的驅(qū)動(dòng)相同的驅(qū)動(dòng)直到時(shí)間t215，并且重復(fù)與行選擇線v1上的驅(qū)動(dòng)相同的驅(qū)動(dòng)一直到行選擇線vm。因此，直到時(shí)間t230，通過(guò)實(shí)時(shí)地對(duì)所有像素中的1/f噪聲進(jìn)行校正，將低靈敏度模式和高靈敏度模式下的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)傳送到成像控制單元109。

在圖13所示的驅(qū)動(dòng)中，即使在具有用于獲得用于1/f噪聲的校正數(shù)據(jù)的參考電壓vref的電路中，也在一行的數(shù)據(jù)被讀出之前將要被供給端子vcex的參考電壓輸入到差分放大器107一次。在參考電壓vref用于信號(hào)的情況下，要求模擬輸出線409至411和差分放大器107的輸入端子中的電容由參考電壓生成電路430驅(qū)動(dòng)。然而，因?yàn)閰⒖茧妷荷呻娐?30的阻抗不是足夠地低，所以電容的驅(qū)動(dòng)一般花費(fèi)時(shí)間。因此，即使在這樣的情況下，外部電壓供給單元121也可以用于在短時(shí)間段中將差分放大器107的兩個(gè)輸入端都重置為等同于偏移信號(hào)n的電壓。

根據(jù)本實(shí)施例，在時(shí)間t211，信號(hào)變?yōu)榫哂械碗娖?，以及信?hào)和變?yōu)榫哂懈唠娖?。本公開的實(shí)施例不限于此。替代的，可以執(zhí)行控制使得信號(hào)在時(shí)間t220變?yōu)榫哂械碗娖?，并且信?hào)或和在時(shí)間t211變?yōu)榫哂懈唠娖?，而不使信?hào)和變?yōu)楦唠娖?。從通過(guò)信號(hào)選擇的第一行的輸出，獲得用于1/f噪聲的校正數(shù)據(jù)，并且將等同于偏移信號(hào)n的信號(hào)輸入到差分放大器107。因此，可能不必使用供給到端子vcex的參考電壓。

第三實(shí)施例

接著，將參照?qǐng)D14至圖16來(lái)描述第三實(shí)施例。相同的數(shù)字指代第一實(shí)施例、第二實(shí)施例和第三實(shí)施例中的相同的部分，并且任何重復(fù)的詳細(xì)描述將被省略。下面將主要描述與第二實(shí)施例的不同之處。

如圖14所示，第三實(shí)施例與圖10所示的第二實(shí)施例的不同之處在于，還提供了輸出使能復(fù)用器450至452、用于奇數(shù)列的模擬輸出線440至442以及用于偶數(shù)列的模擬輸出線443至445。在模擬輸出線409至411的前一級(jí)中設(shè)置的用于奇數(shù)列和偶數(shù)列的模擬輸出線中的每個(gè)模擬輸出線都可以具有減小的電容分量。例如，參考電壓vref和模擬輸出線(409、410、411、440、441、442、443、444、445)可以通過(guò)源極跟隨器中的阻抗轉(zhuǎn)換而連接。因此，可以在短時(shí)間段中將模擬輸出線設(shè)置到內(nèi)部參考電壓vref。將復(fù)用器450、451和452的輸出控制為響應(yīng)于信號(hào)的低電平被啟用以及響應(yīng)于信號(hào)的高電平被禁用。

如圖15所示，第三實(shí)施例與圖9所示的第二實(shí)施例的不同之處在于，沒(méi)有提供端子vcex、第三開關(guān)m52、第四開關(guān)m53和第五開關(guān)m54。

接著，參照?qǐng)D16，將描述與圖13所示的第二實(shí)施例的不同之處。在圖16所示的驅(qū)動(dòng)中，將用于獲得用于1/f噪聲的校正數(shù)據(jù)的參考電壓(等同于偏移信號(hào)n)在信號(hào)被從一行像素讀出之前輸入到差分放大器107。換言之，參考電壓生成電路430僅用作電壓供給單元。因此，在半導(dǎo)體基板120外部可以不設(shè)置電壓供給單元121，并且無(wú)需開關(guān)用于選擇電源和模擬信號(hào)輸出，這可以使電路簡(jiǎn)化。

根據(jù)本實(shí)施例，模擬輸出線可以被劃分為用于奇數(shù)列的模擬輸出線和用于偶數(shù)列的模擬輸出線?？梢栽黾觿澐?jǐn)?shù)量以使得可以減小模擬輸出線的寄生電容并且可以在更短時(shí)間段中穩(wěn)定模擬輸出線中的電壓。

根據(jù)本實(shí)施例，參考電壓vref在源極跟隨器中進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，使得可以實(shí)現(xiàn)用于模擬信號(hào)輸出線的驅(qū)動(dòng)能力。然而，本公開的實(shí)施例不限于此。例如，在除了用于獲得用于1/f噪聲的校正數(shù)據(jù)的時(shí)間段以外，半導(dǎo)體基板120內(nèi)的電源線可以用于使模擬輸出線具有等同于偏移信號(hào)n的電壓。

根據(jù)本實(shí)施例，應(yīng)用信號(hào)以控制輸出參考電壓vref。然而，可以應(yīng)用半導(dǎo)體基板120中的垂直掃描電路403或水平掃描電路404內(nèi)的信號(hào)來(lái)執(zhí)行與信號(hào)的時(shí)序控制等同的時(shí)序控制。

根據(jù)本實(shí)施例，信號(hào)和如圖16所示那樣的被控制。然而，當(dāng)信號(hào)具有高電平時(shí)，信號(hào)和中的任何一個(gè)都可以變?yōu)榫哂懈唠娖健?/p>

根據(jù)本實(shí)施例，在圖15中沒(méi)有設(shè)置第五開關(guān)m54，但是如果第五開關(guān)m54可以被控制為始終保持導(dǎo)通狀態(tài)，則可以設(shè)置第五開關(guān)m54。在這種情況下，如果第五開關(guān)m54具有與第一開關(guān)m50和第二開關(guān)m51的導(dǎo)通電阻相等的導(dǎo)通電阻，則可以考慮差分放大器107中的偏移電流來(lái)設(shè)計(jì)基板。

其它實(shí)施例

本公開的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例還可以通過(guò)系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)(也可以被更全面地稱為“非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”)上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令(例如，一個(gè)或多個(gè)程序)以執(zhí)行上述(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能，以及/或者該系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)包括用于執(zhí)行上述(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能的一個(gè)或多個(gè)電路(例如，專用集成電路(asic))；以及本公開的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例還可以通過(guò)由系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)通過(guò)例如從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以執(zhí)行上述(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能以及/或者控制一個(gè)或多個(gè)電路以執(zhí)行上述(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能而執(zhí)行的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器(例如，中央處理單元(cpu)、微型處理單元(mpu))，以及可以包括用于讀出并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的獨(dú)立計(jì)算機(jī)或獨(dú)立處理器的網(wǎng)絡(luò)。可以將計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令例如從網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)介質(zhì)提供到計(jì)算機(jī)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括例如以下中的一個(gè)或多個(gè)：硬盤、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、分布式計(jì)算系統(tǒng)的儲(chǔ)存器、光盤(諸如緊致盤(compactdisk)(cd)、數(shù)字多功能盤(dvd)或藍(lán)光盤(bd)^tm)、閃存存儲(chǔ)設(shè)備、存儲(chǔ)卡等。

雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是要理解本發(fā)明不限于所公開的示例性實(shí)施例。下列權(quán)利要求的范圍要被賦予最寬泛的解釋以便包含所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。