固态摄像装置及其驱动方法
【专利摘要】本发明涉及固态摄像装置及其驱动方法。在固态摄像装置及其驱动方法中，固态成像元件具有用于输出从像素读取的信号的输出部。向各个所述输出部设置的采样器对从所述固态成像元件的所述输出部输出的信号进行采样。控制器在所述采样器处改变所述采样器对所述信号进行采样的采样时序，或者在所述输出部处改变所述输出部输出从所述像素读取的所述信号的输出特性。由此，使在信号的从固态成像元件中的像素多信道同时读取期间出现的串扰的问题最小化。
【专利说明】固态摄像装置及其驱动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固态摄像装置和该固态摄像装置的驱动方法，特别地涉及适用于具有多信道输出的固态摄像装置的技术。
【背景技术】
[0002]对于具有诸如电荷耦合器件(CCD)等固态成像元件的固态摄像装置，在对像素的高帧速率的要求逐步提高以及固态成像元件中的像素的数量逐渐增大的情况下，对从像素读取信号的读取速度提出了更高的要求。例如，作为用于执行从像素高速读取信号的技术，目前可用的技术通过多信道来同时读取像素信号。当通过多信道同时地进行读取时，提高了读取速度。例如，假定多个信道中每个信道的传输速率等于单信道读取构造中的传输速率，当执行双信道同时读取时，读取速率增大一倍。
[0003]日本未审查的专利申请2002-44530披露了具有用于执行双信道同时输出的固态成像元件的固态摄像装置。
[0004]当通过多信道从固态成像元件执行同时输出时，问题在于，在通过信道读取的信号中存在串扰。具体地，例如，如图12的A所示，当执行双信道读取(其中，通过两个单独的信道同时读取一帧图像的左半部分和右半部分)时，左半部分图像中的目标以水平翻转且较为不清晰的方式呈现在右半部分图像中。如图12的B所示，当执行四信道读取(其中，一帧图像被分割成四个图像，即左上图像、右上图像、左下图像和右上图像，且通过四个单独的信道同时地读取所分割的图像)时，左上图像中的目标以垂直和/或水平翻转且较为不清晰的方式呈现在其他所分割的图像中。
[0005]在这类多信道同时读取期间的串扰是由施加至固态成像元件的电源电压的变化引起的。更具体地，例如，在CCD固态成像元件的情况下，当给定了图13的A所示的电源电压和图13的C所不的地电位GND时,该固态成像兀件外部的电路对从固态成像兀件输出的电压进行采样。在采样期间，D相的电压随着每个像素中累积的电荷量发生变化。因此，如图13的B所示，固态成像元件外部的电路对P相的电压和D相的电压进行采样并提取P相的电压和D相的电压之间的差作为一个像素信号。
[0006]在此情况下，如图13的A和图13的C所示，电源电压和地电位GND随着固态成像元件的输出的幅值临时地变化。如图12的A和图12的B所示，发生变化的电源电压和地电位作为串扰出现在输出图像中。
[0007]作为用于降低多信道同时读取期间的串扰的方法，例如，日本未审查的专利申请2002-44530披露了在对固态成像元件的输出进行采样和保持的电路与模拟数字转换电路之间设置有包括乘法器(multiplier)和加法器(adder)的校正电路的方案。该校正电路对通过校正系数的乘算产生的校正信号进行相加，从而降低串扰。
[0008]然而，当设置有这类校正电路时，问题在于，摄像装置的电路规模增大，其构造变得复杂，且功率消耗增大。特别地，处乘法器和加法器之外，实时校正还包括诸如存储器等额外电路，这些电路使构造变得复杂并增加了功率消耗。[0009]由于乘法器和加法器用于执行模拟信号处理，所以还存在如下问题:校正引起了噪音的增加。
[0010]此外，使用模拟信号的校正处理还面临如下问题:在单独的校正电路中有可能出现变化(差异)。
【发明内容】
[0011]因此，期望使在信号的从固态成像元件中的像素多信道同时读取期间出现的串扰的问题最小化。
[0012]根据本发明的一个实施例，提供了固态摄像装置。所述固态摄像装置包括:固态成像元件，其具有用于输出从像素读取的信号的输出部；向各个所述输出部设置的采样器，其用于对从所述固态成像元件的所述输出部输出的信号进行采样；及控制器，所述控制器用于在所述采样器处改变所述采样器对所述信号进行采样的采样时序，或者在所述输出部处改变所述输出部输出从所述像素读取的所述信号的输出特性。
[0013]根据本发明的另一实施例，提供了用于固态摄像装置的驱动方法。所述方法包括:通过输出部来输出从像素读取的信号，所述像素布置在固态成像元件中；通过向各个所述输出部设置的采样器来对从所述输出部输出的所述信号进行采样；及在所述采样器处改变所述采样器对所述信号进行采样的采样时序，或在所述输出部处改变所述输出部输出从所述像素读取的所述信号的输出特性。
[0014]在这类构造的情况下，采样器对从像素读取的信号进行采样的采样时序或输出部输出从像素读取的信号的输出特性在输出系统间发生变化。因此，甚至当一个输出部输出从像素读取的信号时的电源电压或参考电位受所读取的信号的影响而发生变化时，该变化不影响另一输出系统中的信号的采样。
[0015]根据本发明，由于输出时序和米样时序中的变化或输出特性中的变化，一个信道的输出信号不影响另一个信道的信号。因此，对于多信道的具有输出部的构造，能够降低串扰。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1图示了根据本发明的第一实施例的固态摄像装置的构造的示例；
[0017]图2图示了根据本发明的第一实施例的固态摄像装置的构造的另一示例；
[0018]图3是图示了根据本发明的第一实施例的驱动脉冲的示例的波形图；
[0019]图4图示了根据本发明的第一实施例的调节状态的示例；
[0020]图5是图示了根据本发明的第一实施例的调节处理的示例的流程图；
[0021]图6图示了根据本发明的第一实施例的输出波形和采集时序的示例；
[0022]图7是图示了根据本发明的第一实施例的输出波形和采集时序的示例(波形的部分被移位的示例)的波形图；
[0023]图8图示了根据本发明的第二实施例的固态摄像装置的示例(双信道读取的示例)；
[0024]图9图示了根据本发明的第二实施例的固态摄像装置的另一示例(四信道读取的示例)；[0025]图10是图示了根据本发明的第二实施例的输出波形和采样时序的示例的波形图；
[0026]图11图示了根据本发明的第二实施例的固态摄像装置的变形例(使用滤波器的示例)；
[0027]图12图示了信道之间的串扰的发生的示例；及
[0028]图13是图示了固态成像元件的输出波形的示例的波形图。
【具体实施方式】
[0029]将按照下列顺序对本发明的示例进行说明。
[0030]1.第一实施例
[0031]1-1.固态摄像装置的构造示例(双信道读取的示例:图1)
[0032]1-2.固态摄像装置的构造示例(四信道读取的示例:图2)
[0033]1-3.驱动脉冲的示例(图3和图4)
[0034]1-4.调节处理的示例(图5)
[0035]1-5.输出波形和采样时序的示例(整个波形被移位的示例:图6)
[0036]1-6.输出波形和采样时序的示例(波形的一部分被移位的示例:图7)
[0037]2.第二实施例
[0038]2-1.固态摄像装置的构造示例(双信道的示例:图8)
[0039]2-2.固态摄像装置的构造示例(四信道的示例:图9)
[0040]2-3.输出波形和采样时序的示例(图10)
[0041]2-4.使用滤波器的示例(图11)
[0042]3.其他变形例
[0043]1.第一示例
[0044]1-1.固态摄像装置的构造示例(双信道读取的示例:图1)
[0045]图1图示了根据本发明第一实施例的示例的固态摄像装置的构造。
[0046]图1所示的固态摄像装置包括具有用于执行双信道读取的布置的CXD固态成像元件10。也就是说，从第一输出端子15a读取与在布置于成像区域的左半部分的像素Ila中累积的电荷相对应的电压信号，且还从第二输出端子15b读取与在布置于成像区域的右半部分的像素Ilb中累积的电荷相对应的电压信号。
[0047]经由垂直传输寄存器12a和水平传输寄存器13a将在布置于成像区域的左半部分的像素Ila中累积的电荷顺序地传输至缓冲放大器14a。被传输至缓冲放大器14a的电荷被转换成电压，且从第一输出端子15a输出该转换电压。电荷传输以与从时序生成电路23a提供的传输脉冲同步的方式执行。更具体地，时序生成电路23a生成垂直传输脉冲V1、V2、V3和V4，垂直传输脉冲V1、V2、V3和V4经由端子16a被提供至固态成像元件10中的垂直传输寄存器12a。时序生成电路23a还生成水平传输脉冲Hl和H2，水平传输脉冲Hl和H2经由端子17a被提供至固态成像元件10中的垂直传输寄存器13a。还经由端子17a将LH脉冲和RG脉冲从时序生成电路23a提供至固态成像元件10。LH脉冲是用于确定水平方向上的最终传输级的时序的驱动脉冲，且RG脉冲是用于确定对每个像素Ila的输出进行复位的时序的驱动脉冲。[0048]经由垂直传输寄存器12b和水平传输寄存器13b将在布置于成像区域的右半部分的像素Ilb中累积的电荷顺序地传输至缓冲放大器14b。被传输至缓冲放大器14b的电荷被转换成电压，且从第二输出端子15b输出该转换电压。电荷传输以与从时序生成电路23b提供的传输脉冲同步的方式执行。也就是说，由时序生成电路23b生成并提供至端子16b和17b的传输脉冲和驱动脉冲与时序生成电路23a的传输脉冲和驱动脉冲类似。
[0049]将各个像素的经由缓冲放大器21a从输出端子15a输出的信号提供至相关双采样(⑶S)电路22a。⑶S电路22a根据由时序生成电路23a生成的SHP脉冲和SHD脉冲对信号进行采样。然后，CDS电路22a输出根据这两个脉冲所采样的电压之间的差。
[0050]将各个像素的经由缓冲放大器21b从输出端子15b输出的信号提供至⑶S电路22b。⑶S电路22b用作采样器，其根据由时序生成电路23b生成的SHP脉冲和SHD脉冲对信号进行采样，并输出根据这两个脉冲所采样的电压之间的差。稍后将对由CDS电路22a和22b执行的信号采样进行详细地说明。
[0051]由⑶S电路22a采样的信号被提供至模拟数字(A/ D)转换电路24a，这里所采样的信号被转换成数字数据。由CDS电路22b采样的信号被提供至模拟数字(A / D)转换电路24b，这里所采样的信号被转换成数字数据。
[0052]由模拟数字(A / D)转换电路24a和24b所执行的转换产生的数字数据被提供至摄像数据处理单元(未图示)，这里数字数据被组合成一帧图像，从而生成了具有预定格式的图像数据。
[0053]根据控制器30的指令来调整时序生成电路23a和23b生成传输脉冲和驱动脉冲时的时序。
[0054]1-2.固态摄像装置的构造示例(四信道读取的示例)
[0055]图2所示的CXD固态成像元件10'具有用于执行四信道读取的布置。也就是说，从第一输出端子15a读取与设置于成像区域的左上部的像素Ila中累积的电荷相对应的电压信号。从第二输出端子15b读取与设置于成像区域的右上部的像素Ilb中累积的电荷相对应的电压信号。从第三输出端子15c读取与设置于成像区域的左下部的像素Ilc中累积的电荷相对应的电压信号。从第四输出端子15d读取与设置于成像区域的右上部的像素Ild中累积的电荷相对应的电压信号。
[0056]在图2中，设置了用于四个信道的传输寄存器、输出端子和电路，以便在这四个信道中读取像素lla、llb、llc和Ild中的信号。在图1所示的双信道固态成像元件10的示例中，用a和b来表示用于两个信道的传输寄存器、输出端子和电路。相比之下，在图2所示的四信道固态成像元件10'的示例中，用a、b、c和d来表示用于四个信道的传输寄存器、输出端子和电路。图2所示的各信道中包括的组成元件大体上与图1中的示例所示的组成兀件相同。由用于各个信道的时序生成电路23a、23b、23c和23d生成的传输脉冲和驱动脉冲也类似于上述的和图1中的示例所示的传输脉冲和驱动脉冲。如同图1的示例，也根据控制器30的指令来调节四个时序生成电路23a、23b、23c和23d生成传输脉冲和驱动脉冲时的时间。
[0057]下面对本发明应用于四信道固态成像元件10'的示例进行说明。
[0058]1-3.驱动脉冲的示例
[0059]现将对如下状态进行说明:根据本实施例的示例的固态摄像装置中包括的⑶S电路22a、22b、22c和22d根据从时序生成电路23a、23b、23c和23d提供的对应的SHP脉冲和SHD脉冲来执行采样。
[0060]在此情况下，将对⑶S电路22a根据由用于一个信道的时序生成电路23a生成的脉冲来执行采样的状态进行说明。
[0061]图3图示了由固态成像元件10'中的时序生成电路23a生成的LH脉冲(图3的A)和RG脉冲(图3的B)与从输出端子15a输出的信号波形CCDOUT (图3的C)之间的关
系O
[0062]LH脉冲是用于水平传输寄存器13a中的最终级的驱动脉冲。LH脉冲的相位与水平传输脉冲Hl的相位相同并与垂直传输脉冲H2的相位相反。信号波形CCDOUT发生变化的时序是由LH脉冲和RG脉冲的时序界定的。
[0063]也就是说，对于每个像素，图3的C所示的波形CXDOUT具有P相时段以用于指示充当参考的电平，并具有D相时段以用于指示与累积的电荷的量相对应的电平。如图3的C所示，根据SHP脉冲对P相处的信号进行采样，且根据SHD脉冲对D相处的信号进行采样。对每个像素执行此采样操作。由图3的C中的带有SHP和SHD的箭头表示的时间分别是生成SHP脉冲和SHD脉冲时的时间。
[0064]在此情况下，图3的A所示的LH脉冲界定了输出波形在P相和D相之间发生变化的时序。LH脉冲可调节P相的持续时间和D相的持续时间。
[0065]RG脉冲是像素的复位脉冲，且当输入RG脉冲时，输出波形CXDOUT被复位成固态成像元件10'中的参考电压的波形并变成充当下一个像素的参考的P相。
[0066]图4图示了用于一个像素的输出波形CXDOUT的一个时段的更多细节。
[0067]在具有某一范围的积分时间中，而不是在一个时间点处对输出波形CCDOUT进行采样。也就是说，如图4所示，在由SHP脉冲设定的积分时间和由SHD脉冲设定的积分时间中对信号进行采样。
[0068]1-4.调节处理的示例
[0069]接下来，将参考图5中的流程图对用于调节根据本发明的示例的固态摄像装置的处理的示例进行说明。
[0070]例如，在固态摄像装置的制造之后且在出厂之前的调节过程中执行调节此处理。在调节处理期间，控制器30可确定信号的采样状态等。或者，外部的调节装置(未图示)可被连接至固态摄像装置，以检测信号的采样状态并发出指令至控制器30。
[0071]执行调节处理的过程包括整个固态摄像装置的相位调节处理(步骤S10)和单个信道的相位调节处理(S20)。
[0072]首先，在步骤SlO中，执行整个固态摄像装置的相位调节处理。在步骤Sll中，控制器30调节由时序生成电路23a、23b、23c和23d生成的脉冲的时序并执行用于对固态成像元件的波形进行整形处理。由于整形处理，每个输出波形CXDOUT变成如图3的C和图4所示的波形CXDOUT —样的最佳波形。
[0073]接下来，在步骤S12中，控制器30调节时序生成电路23a、23b、23c和23d根据SHP脉冲和SHD脉冲执行采样的时序。
[0074]整个固态摄像装置的这种相位调节处理可以是在普通调节过程中执行的处理。
[0075]在步骤S12之后，过程继续进行至步骤S20，在步骤S20中针对单独的信道执行相位调节处理。执行此单独信道的相位调节处理以便避免信道之间的串扰。
[0076]首先，在S21中，过程进入信道专有相位调节模式以调节一个信道。在步骤S22中，当确定了待调节的信道时，该信道的驱动脉冲被移位以设定最佳的脉冲时序。更具体地，可使由用于待调节信道的时序生成电路生成的H1、H2、LH和RG脉冲(这是整个波形被移位的示例)偏移，而不改变它们的相位关系。通过这类布置，在不使所整形的波形变形的情况下执行波形移位。也可使LH脉冲的相位偏移(这是波形的一部分被移位的示例)。通过这类布置，使波形的D相部分偏移。
[0077]在步骤S23中，通过与其他信道的输出波形相比较，控制器30使波形移位至不影响P相和D相的采样的位置。在步骤S24中，控制器30进一步使SHP脉冲和SHD脉冲的时序移位，从而对所移位的波形的P相和D相进行采样。
[0078]当完成了到目前为止的处理且保持未经调节的任何信道时，过程返回至步骤S22，且控制器30对未经调节的信道进行调节。
[0079]在步骤25中，当完成所有的信道的调节时，例如监控调节工作的操作员检查输出视频，且处理结束。在本实施例的此示例中，对于所有的信道，从固态摄像装置中的像素读取电荷的时序以及经由垂直传输寄存器传输像素中的电荷的时序都是相同的。
[0080]接下来，将对图5的流程图中的步骤S23中执行的波形移位处理的特定示例进行说明。
[0081]⑶S电路输出P相和D相的采样电压之间的差。因此，期望对偏移的量进行调整，使得电源和地电位GND的电压发生变化的时序理想地处于输出波形从P相变化至D相的时段内以及处于对下一个像素进行复位的复位时段内，这避开了对其他信道的输出波形的P相和D相进行采样的范围。通过这类布置，可避免一个信道中的输出波形的采样对其他信道中的采样的不利影响。
[0082]当使输出波形偏移以便实现合适的时序时，根据SHP脉冲和SHD脉冲进行采样的相位也如同在步骤S24中被移位，且执行调节从而从偏移的波形获得适当的视频信息。在此情况下，如图4所示，在SHP脉冲和SHD脉冲中的每个脉冲的具有某一范围的积分时间中，而不是在一个时间点处对固态成像元件的输出波形进行采样。
[0083]接下来，将对使波形偏移的适当方式的示例进行说明。
[0084]例如，固态摄像装置适于能够使每个驱动脉冲以I / N时钟的增量进行移位，这里N表示时序生成电路23a、23b、23c和23d的分辨率。假定当信道的输出以相同的时序发生时，电源或地电位GND发生变化的时序大体上位于通过使用SHD脉冲对D相进行积分的时间的中心处。
[0085]在此情况下，当以I / N时钟的增量执行调节以使波形偏移了大于或等于“D相的积分时间/ 2”的量时，可避免串扰。然而，当过度地使波形偏移时，电源或地电位GND变化的时序被偏移到P相的积分时间中，使得波形受到串扰影响。也就是说，重要的是需要使波形偏移成使得电源或地电位GND变化的时序没有被偏移到P相的积分时间中和D相的积分时间中。如上面参考附图13所述，“电源或地电位GND的变化”是指在其他信道的输出期间发生的临时电压变化。
[0086]因此，如图4所示，当P相的积分时间的结束时间和D相的积分时间的开始时间被定义为SHP-SHD间隔时，可将偏移量理想地定义为:(“D相的积分时间” / 2)〈偏移量〈SHP-SHD 间隔。
[0087]通过执行与固态成像元件的输出信道的数目相对应的次数的此操作并检查在图5中的流程图中的步骤5中输出的视频信息，能够避免所有的信道之间的串扰。
[0088]1-5.输出波形和采样时序的示例(整个波形被移位的示例:图6)
[0089]接下来，将对输出波形和采样时序的特定移位状态的示例进行说明。
[0090]图6图示了使整个输出波形移位的示例。图6的A图示了用于驱动固态摄像装置电源电压，且图6的F图示了地电位GND。图6的B?图6的E图示了四个信道各自的输出波形。尽管图6的B?图6的E示出的四个信道的输出波形是相同的，但实际上，D相的电平随着每个像素中累积的电荷量发生变化。
[0091]在此示例中，如图6的B?图6的E所示，以大体上固定的间隔顺序地使四个信道的输出波形移位，且使生成SHP脉冲和SHD脉冲的时序也以相同的方式移位。
[0092]基于这类移位，由信道的输出引起的变化单独地出现在如图6的A所示的电源电压处。由信道的输出引起的变化单独地出现在如图6的F所示的地电位GND处。
[0093]例如，将如图6的B所示的第一信道输出波形被设定成使得它在从D相至复位时段之前的时段内受到电源和地电位GND中的(由其他信道引起的)变化的影响。此外，例如，将如图6的E所示的第四信道输出波形设定成使得它在输出波形从P相变化至D相的时段内受到电源和地电位GND中的变化的影响。由于通常在输出波形从P相变化至D相的时段内不执行任何采样，所以可避免由电源和地电位GND中的变化的影响引起的串扰。
[0094]1-6.输出波形和采样时序的示例(波形的一部分被移位的示例:图7)
[0095]图7图示了仅输出波形的一部分被移位的示例。图7的A图示了用于固态摄像装置的电源电压，且图7的C图示了地电位GND。图7的B以重叠的方式图示了四个信道的输出波形。
[0096]在此示例中，如图7的B所示，仅在输出波形从P相变化至D相的时段内顺序地使四个信道CH1、CH2、CH3和CH4的波形移位。也就是说，将各个信道的复位时段设定成相同的时序，且仅使输出波形从P相变化至D相的时段移位。因此，将所有的信道的用于界定复位时段的RG脉冲时序设定成相同的时序，且将各个信道的用于界定输出波形从P相变化至D相的时段的LH脉冲时序设定成经移位的时序。
[0097]而且，也将所有的信道的用于对P相进行采样的SHP脉冲的时序设定为相同的时序。将各个信道的用于对D相进行采样的SHD脉冲的时序也被设定为经移位的时序。
[0098]在此示例中，由信道的输出引起的变化还单独地出现在如图7的A所示的电源电压处。由信道的输出引起的变化还单独地出现在如图7的C所示的地电位GND处。
[0099]也就是说，在信道之间，D相的采样时序不同。因此，在每个信道的采样期间，可避免其他信道的影响，从而可避免由电源和地电位GND中的变化的影响引起的串扰。
[0100]如上所述，根据本发明的第一实施例的示例，可通过使固态成像元件的输出的时序偏移来避免信道之间的串扰。第一实施例的示例中的处理包括仅使脉冲的生成时序位移，并能够通过不具有额外电路的简单构造来实现。
[0101]2.第二实施例
[0102]2-1.固态摄像装置的构造示例(双信道的示例:图8)
[0103]接下来，将参考图8?图11对本发明的第二实施例的示例进行说明。在图8?图11中，米用相同的附图标记来表不与第一实施例的不例所述和图1?图7所不的部分和单元相对应的部分和单元。
[0104]图8所示的CXD固态成像元件10具有用于执行双信道读取的布置。
[0105]图8所示的固态成像元件10与图1所示的示例的不同之处在于，控制器30'控制用于将功率提供至缓冲放大器14a、14b、21a和21b的电流源41a、41b、42b和42b，缓冲放大器14a、14b、21a和21b连接到输出端子15a和15b的相应的前级和后级。通过控制电流源41a、41b、42a和42b，控制器30'在各信道中改变各个信道的输出波形从P相变化至D相的转变时间(转换速率(slew rate))。
[0106]图8所示的其他部分和单元基本上与图1所示的示例相同。然而，在图8中的示例中，没有执行用于使每个信道的驱动脉冲移位的处理。
[0107]2-2.固态摄像装置的构造示例(四信道的示例)
[0108]图9所示CXD固态成像元件10'具有用于执行四信道读取的布置。
[0109]图9所示的固态成像元件1(V与图2所示的示例的不同之处在于，控制器3(V控制用于将功率提供至缓冲放大器148、1仙、14(:、14(1、21&、2113、21(3和21(1的电流源41&、4113、41c、41d、42a、42b、42c 和 42d，缓冲放大器 14a、14b、14c、14d、21a、21b、21c 和 21d 连接到输出端子15a、15b、15c和15d的相应的前级和后级。通过控制电流源41a、41b、41c、41d、42a、42b、42c和42d，控制器30'在各个信道中改变输出波形从P相变化至D相的转变时间(转换速率)。
[0110]图9所示的其他部分和单元基本上与图2所示的示例相同。然而，在图9中的示例中，没有执行用于使每个信道的驱动脉冲移位的处理。
[0111]2-3.输出波形和采样时序的示例
[0112]接下来，将参考图10对如下特定示例进行说明:改变各个信道的输出波形从P相变化至D相的转变时间。图10所示的示例是本发明被应用到图9所示的四信道固态成像元件10'的示例。
[0113]图10的A图示了用于驱动固态摄像装置的电源电压，且图10的C图示了地电位GND。图10的B以重叠的方式图示了四个信道的输出波形。
[0114]如上所述，控制器30'通过控制电流源41a?41d和42a?42d来改变驱动电流，电流源41a?41d和42a?42d连接到相应信道中的缓冲放大器14a?14d和21a?21d，缓冲放大器14a?14b和21a?21d连接到输出端子15a?15d的相应的前级和后级。以这种方式改变驱动电流，可调节输出波形从P相变化至D相的转变时间。也就是说，当增大驱动电流时，转换速率增大，且当减小驱动电流时，转换速率减小。
[0115]如图10的B所示，通过执行这种调节，控制器30'使四个信道中的转换速率彼此不同。例如，控制器30'将第一信道CHl中的转换速率设定成最高，并依次降低第二信道CH2、第三信道CH3和第四信道CH4中的转换速率。
[0116]将根据SHP脉冲对P相进行采样的时序设定为在信道之间相同，且将根据SHD脉冲对D相进行采样的时序设定为在信道之间不同。将对D相进行采样的时序设定为避开了电源和地电位GND由于其他信道的输出波形的变化而发生变化的时段的时序。
[0117]如同在上述的和图7所示的示例中，由于以上述方式执行处理，所以对D相进行采样的时序在信道之间彼此不同，且在每个信道的采样期间，可避免其他信道的影响，从而可避免串扰。
[0118]已将图8和图9中的示例应用到如下示例:缓冲放大器14a?14d和21a?21d连接到信道中的输出端子15a?15d的相应的前级和后级，且控制器30'控制缓冲放大器的驱动电流。或者，控制器30'可通过对处于输出端子15a?15d的相应的前级和后级处的缓冲放大器的驱动电流进行控制来改变转换速率。
[0119]缓冲放大器之外的电路可调节转换速率。也就是说，设置了与固态成像元件的输出端子连接的输出电路，以便帮助固态成像元件的输出，且输出电路可使用各种各样的电路构架。例如，固态成像元件可在其输出部分处具有缓冲放大器之外的用于限制波段的滤波器。还可通过诸如用于恒定地提供电流的A类放大器和用于仅在存在信号的情况下提供电流的AB类放大器等各种类型的放大器来实施该缓冲放大器。也就是说，根据使用的输出电路的构造来执行设定，以便适当地调节转换速率。接下来，将对使用滤波器的示例进行说明。
[0120]2-4.使用滤波器的示例
[0121]图11图示了低通滤波器25a和26a与固态成像元件10中的输出端子15a相连接的示例。
[0122]也就是说，通过缓冲放大器14a将在水平传输寄存器13a中的最终级处获得的信号提供至输出端子15a的处理类似于通过图1所述的构造执行的处理。
[0123]在输出端子15a处获得的信号适于通过低通滤波器25a、缓冲放大器21a和低通滤波器26a被提供至⑶S电路22a。
[0124]虽然图11仅图示了第一信道的构造，但是还以相同的方式来配置其他信道的部分。
[0125]在图11所示的构造中，调节低通滤波器25a和26a中的至少一者中所包括的元件的时间常数，以将转换速率设定为最佳值。因此，在图11中的情况下，低通滤波器的时间常数对于每个信道来说是变化的(不同的)。
[0126]可将用于设定图11所示的低通滤波器的时间常数的处理和用于设定缓冲放大器的驱动电流的上述处理组合到一起来调节各信道的转换速率。虽然在图11所示的构造的情况下已说明了与固态成像元件10外部连接的电路调节转换速率的情况，但是还可将用于调节转换速率的电路设置在固态成像元件10内部。
[0127]3.其他变形例
[0128]在上述各实施例的示例中，通过示例的方式对执行同时四信道输出的固态成像元件的信号波形作为特定信号波形进行说明。相比之下，对于执行双信道同时输出的固态成像元件，如上所述，能够通过改变两个信道中的时序或转换速率来实施。
[0129]此外，在信号波形的示例中，使所有的信道的输出波形移位。或者，例如，当串扰显著地出现在四个信道中的特定的两个或三个信道之间时，可仅改变特定的两个或三个信道的输出波形。此外，虽然针对所图示的示例中的四个信道顺序地改变时序和转换速率，但是移位的次序也不限于所图示的示例。
[0130]而且，还可将第一实施例的示例所述的用于使采样时序移位的处理和第二实施例的示例所述的用于调节信道的转换速率的处理组合到一起。
[0131]此外，在上述各实施例的示例中，对将本发明应用到具有CCD固态成像元件的摄像装置的示例进行了说明。或者，还可将上文的示例上述的用于改变采样时序和/或转换速率的处理应用到具有诸如金属氧化物半导体(MOS)固态成像元件等不同类型的固态成像元件的摄像装置。
[0132]本发明还能够使用如下构造:
[0133](I) 一种固态摄像装置，其包括:
[0134]固态成像元件，其具有用于输出从像素读取的信号的输出部；
[0135]向各个所述输出部设置的采样器，其用于对从所述固态成像元件的所述输出部输出的信号进行采样 '及
[0136]控制器，所述控制器用于在所述采样器处改变所述采样器对所述信号进行采样的采样时序，或者在所述输出部处改变所述输出部输出从所述像素读取的所述信号的输出特性。
[0137](2)如⑴所述的固态摄像装置，其中，
[0138]所述采样器在获得用于充当参考的电平的时段内执行采样，并对与积累在所述像素中的电荷相对应的电平进行采样，且
[0139]所述控制器在所述采样器处改变对与积累在所述像素中的电荷相对应的所述电平进行采样的时序。
[0140](3)如(2)所述的固态摄像装置，其中，所述控制器在所述采样器处进一步改变对充当参考的所述电平进行采样的时序。
[0141](4)如⑴?(3)中任一项所述的固态摄像装置，其中，所述控制器通过改变所述输出部处的驱动电流来改变所述输出部输出从所述像素读取的所述信号的所述输出特性。
[0142](5)如(4)所述的固态摄像装置，其中，所述驱动电流是被提供至所述输出部中包括的放大器的驱动电流。
[0143](6)如(4)或(5)所述的固态摄像装置，其中，所述控制器通过改变相应的所述输出部中包括的滤波器的特性来改变所述输出部处的所述输出特性。
[0144](7) 一种用于固态摄像装置的驱动方法，所述方法包括:
[0145]通过输出部来输出从像素读取的信号，所述像素布置在固态成像元件中；
[0146]通过向各个所述输出部设置的采样器来对从所述输出部输出的所述信号进行采样；及
[0147]在所述采样器处改变所述采样器对所述信号进行采样的采样时序，或在所述输出部处改变所述输出部输出从所述像素读取的所述信号的输出特性。
[0148]本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内，进行不同的修改，合成，次合成及改变。
[0149]本申请要求2013年I月30日提交的日本优先权专利申请JP2013-015100的权益，在此将该日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文。
【权利要求】
1.一种固态摄像装置，其包括: 固态成像元件，其具有用于输出从像素读取的信号的输出部； 向各个所述输出部设置的采样器，其用于对从所述固态成像元件的所述输出部输出的信号进行采样；及 控制器，所述控制器用于在所述采样器处改变所述采样器对所述信号进行采样的采样时序，或者在所述输出部处改变所述输出部输出从所述像素读取的所述信号的输出特性。
2.如权利要求1所述的固态摄像装置，其中， 所述采样器在获得用于充当参考的电平的时段内执行采样，并对与积累在所述像素中的电荷相对应的电平进行采样，且 所述控制器在所述采样器处改变对所述与积累在所述像素中的电荷相对应的电平进行采样的时序。
3.如权利要求2所述的固态摄像装置，其中，所述控制器在所述采样器处进一步改变对所述充当参考的电平进行采样的时序。
4.如权利要求1-3中任一项所述的固态摄像装置，其中，所述控制器通过改变所述输出部处的驱动电流来改变所述输出部输出从所述像素读取的所述信号的所述输出特性。
5.如权利要求4所述的固态摄像装置，其中，所述驱动电流是被提供至所述输出部中包括的放大器的驱动电流。
6.如权利要求4所述的固态摄像装置，其中，所述控制器通过改变相应的所述输出部中包括的滤波器的特性来改变所述输出部处的所述输出特性。
7.如权利要求1-3中任一项所述的固态摄像装置，其中，在所述控制器改变所述采样时序或改变所述输出特性之后，对于任一所述输出部，在所述采样器在获得用于充当参考的电平的时段内执行采样的积分时间内和对与积累在所述像素中的电荷相对应的电平进行采样的积分时间内不存在由其他的所述输出部的输出引起的临时性电压变化。
8.一种用于固态摄像装置的驱动方法，所述方法包括: 通过输出部来输出从像素读取的信号，所述像素布置在固态成像元件中； 通过向各个所述输出部设置的采样器来对从所述输出部输出的所述信号进行采样；及 在所述采样器处改变所述采样器对所述信号进行采样的采样时序，或在所述输出部处改变所述输出部输出从所述像素读取的所述信号的输出特性。
【文档编号】H04N5/357GK103973998SQ201410033353
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2013年1月30日
【发明者】野见山阳, 増泽毅, 西冈和昭 申请人:索尼公司