固态成像装置和成像系统的制作方法_2

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Cts中。保持电容器Ctn或Cts的采样和保持操作由开关504η和504s来控制,开关504η和504s分别由控制脉冲Ptn和pts来控制。此外,保持电容器Ctn和Cts中保持的信号分别被受控制脉冲phsr控制的水平传送开关505η和505s通过输出端子out_n和out_s输出到图1A和IB中的输出放大器600。
[0026]在图1A和IB中,水平移位寄存器500向颜色选择单元400中的水平传送开关505η和505s输出控制脉冲phsr,从而使得颜色选择单元400从其输出端子out_n和out_s向输出放大器600输出信号。输出放大器600输出从颜色选择单兀400的输出端子out_n和out_s发送来的信号之间的差分信号。
[0027]本实施例中的固态成像装置将图3所示的副扫描方向上的像素节距y放大如下大小:该大小对应于根据读出方法而确定的每种颜色的累积时段的最大偏移时间;与主扫描方向上相比,在副扫描方向上将光接收区域加宽得更多;从而增强其灵敏度。下面将描述细节。
[0028]首先,下面将描述被称为采样颜色偏移(color shift)的现象。该现象是由于如下事实而发生的:副扫描方向上的像素节距y和用于图像读取的采样位置就时间而言是不同的。当使用了固态成像装置的线传感器的装置读取图像时,该装置作为其特性引起线传感器中的R(红)、G(绿)和B(蓝)的像素101的每个输出之间的采样颜色偏移。颜色偏移起源于原始图像上的R、G和B的像素101的每一个的图像拾取位置的物理位移(恒定节距y)。因此,在这种类型的固态成像装置中,校正线传感器中的R、G和B的像素101的每个输出之间发生的颜色偏移是必不可少的技术。在线传感器或原稿在副扫描方向上移动的同时,R、G和B的像素101的每个之间的位置关系始终保持恒定,并且因此,每种颜色在同一时间点的图像拾取位置因此位移与像素节距y相对应的量。具体而言,为了增强灵敏度而加宽像素节距y的操作带来如下结果:副扫描方向上的颜色偏移按该加宽量增大。如果像素节距y是主扫描方向上的像素节距X的等倍数(equimultiple) (y = aXx,其中a是大于或等于I的整数),则可通过如下操作来理想地校正颜色偏移:在后级中的信号处理单元3(图7)进行的颜色偏移校正中将相邻颜色的行偏移aXx的量,然后合成图像。副扫描方向上的像素节距I具有增大的极限,该极限取决于副扫描方向上的允许分辨率,并且只要这个像素节距y的极限值是像素节距X的等倍数,就没有问题。然而,如果副扫描方向上的像素节距I不是像素节距X的等倍数,则颜色偏移成分因此保持,该成分不能被后级中的信号处理单元3(图7)进行的颜色偏移校正所消除。因此,为了最大化通过放大像素节距y来增强灵敏度的效果,装置需要在像素节距I不是像素节距X的等倍数时也能够应对颜色偏移。下面将描述解决了此问题的本实施例的配置和操作。
[0029]图6是图示出用于图1A和IB中的固态成像装置的驱动方法的定时图。在时刻t0,脉冲trg变成高电平,从而像素信号的读出操作开始。在从时刻tl到时刻t2的时段中,控制脉冲pres_r、pres_g和pres_b从高电平转变到低电平,并且R、G和B的像素101的复位晶体管Ml被从接通转变到关断。从而,确定R像素行110、G像素行120和B像素行130中的像素101的每个的浮置扩散FD的复位电位(电源电位)。在每个像素101中,浮置扩散FD输出相应于复位电位的电压。当控制脉冲pcm_r、pcm_g和pcm_b变成高电平时,图4中的每种颜色的保持单元200中的开关402被接通,并且像素101的输出电压被写入在电容器CM中。同时,复位脉冲pcOr变成高电平,图5中的颜色选择单元400中的复位开关502被接通,开关电容放大器变成复位状态(缓冲状态),并且电容器Cf的电荷被复位。
[0030]接下来,在时刻t2和时刻t3之间的时段中,控制脉冲psw_rl、psw_r2、psw_gl、psw_g2、psw_bl和psw_b2被顺序设定在高电平。当控制脉冲psw_rl变成高电平时,左半部中的颜色选择单元400的控制脉冲psw_r变成高电平,图5中的开关501r被接通,并且R像素行110中的像素101的复位信号被写入在输入电容器Cinr中。当控制脉冲psw_r2变成高电平时,右半部中的颜色选择单元400的控制脉冲psw_r变成高电平,图5中的开关501r被接通,并且R像素行110中的像素101的复位信号被写入在输入电容器Cinr中。当控制脉冲psw_gl变成高电平时,左半部中的颜色选择单元400的控制脉冲psw_g变成高电平,图5中的开关501g被接通,并且G像素行120中的像素101的复位信号被写入在输入电容器Cing中。当控制脉冲psw_g2变成高电平时,右半部中的颜色选择单元400的控制脉冲psw_g变成高电平,图5中的开关501g被接通,并且G像素行120中的像素101的复位信号被写入在输入电容器Cing中。当控制脉冲psw_bl变成高电平时,左半部中的颜色选择单元400的控制脉冲psw_b变成高电平,图5中的开关501b被接通,并且B像素行130中的像素101的复位信号被写入在输入电容器Cinb中。当控制脉冲psw_b2变成高电平时,右半部中的颜色选择单元400的控制脉冲psw_b变成高电平,图5中的开关501b被接通,并且B像素行130中的像素101的复位信号被写入在输入电容器Cinb中。之后,复位脉冲PcOr被设定在低电平,复位开关502被关断,并且开关电容放大器的复位状态(缓冲状态)被解除。
[0031]接下来,在时刻t3和时刻t6之间的时段中,脉冲ptnl变成高电平,图1A和IB中的左半部中的颜色选择单元400的开关504η被接通,并且开关电容放大器的偏置量的噪声信号被写入在电容器Ctn中。
[0032]此外,在时刻t3和时刻t4之间的时段中,控制脉冲ptx_r变成高电平;并且在R像素行110中的每个像素101中,传送晶体管M2被接通,并且被累积在光电二极管ro中的电荷被传送到浮置扩散FD。顺便说一下,时刻t4应当是R像素行110的电荷累积时段的结束位置。此外,在同一时段中,脉冲pcm_r变成高电平,图4中的R的保持单元200的开关402被接通,并且从R像素行110发送的光学信号被写入在电容器CM中。
[0033]接下来,在时刻t4和时刻t5之间的时段中,脉冲pres_r和ptx_r变成高电平,并且R像素行110中的复位晶体管Ml和传送晶体管M2被接通。从而,R像素行110中的光电二极管H)和浮置扩散FD被复位到复位电位(电源电位)。之后,当脉冲ptx_r变成低电平时,R像素行110中的下一次电荷累积开始。
[0034]在时刻t6,当脉冲ptnl被设定在低电平时,图1A和IB中的左半部中的颜色选择单元400的开关504η被关断,并且电容器Ctn在其中保持开关电容放大器的偏置量的噪声信号。
[0035]在时刻t6和时刻t7之间的时段中,脉冲psw_rl变成高电平,图1A和IB中的左半部中的颜色选择单元400的开关501r被接通,并且R像素行110中的光学信号被差分放大器503放大。此时,复位信号已被保持在输入电容器Cinr中,并且因此,差分放大器503放大复位信号与光学信号之间的差。从而,重叠在光学信号上的复位信号可被去除。
[0036]接下来,在时刻t7和时刻t8之间的时段中,控制脉冲ptsl变成高电平,图1A和IB中的左半部中的颜色选择单元400的开关504s被接通,并且已被差分放大器503放大的光学信号被写入在电容器Cts中。
[0037]接下来,在时刻t8和时刻t9之间的时段中,控制脉冲phsr [I]至phsr [η]依次变成高电平脉冲。从而,图1A和IB中的左半部中的颜色选择单元400的开关505η和505s被依次接通,并且每一列中的电容器Ctn的噪声信号和电容器Cts的光学信号被依次输出到输出放大器600。输出放大器600输出光学信号与噪声信号之间的差。从而,重叠在光学信号上的噪声信号可被去除。
[0038]此外,复位脉冲pcOr变成高电平,图5中的颜色选择单元400中的复位开关502被接通,开关电容放大器变成复位状态(缓冲状态),并且电容器Cf的电荷被复位。之后,脉冲ptn2变成高电平,图1A和IB中的右半部中的颜色选择单元400的开关504η被接通,并且开关电容放大器的偏置量的噪声信号被写入在电容器Ctn中。
[0039]之后,脉冲Psw_r2变成高电平,图1A和IB中的右半部中的颜色选择单元400的开关501r被接通,并且R像素行110中的光学信号被差分放大器503放大。此时,复位信号已被保持在输入电容器Cinr中,并且因此,差分放大器503放大复位信号与光学信号之间的差。从而,重叠在光学信号上的复位信号可被去除。之后,控制脉冲Pts2变成高电平,图1A和IB中的右半部中的颜色选择单元400的开关504s被接通,并且已被差分放大器503放大的光学信号被写入在电容器Cts中。
[0040]此外,控制脉冲ptx_g变成高电平,传送晶体管M2在G像素行120中被接通,并且光电二极管ro的电荷被传送到浮置扩散FD。此外,脉冲pcm_g变成高电平,图4中的G的保持单元200的开关402被接通,并且从G像素行120发送的光学信号被写入在电容器CM中。
[0041]之后,脉冲变成高电平,并且G像素行120中的复位晶体管Ml和传送晶体管M2被接通。从而,G像素行120中的光电二极管H)和浮置扩散FD被复位到复位电位(电源电位)。之后,当脉冲成低电平时,G像素行120中的下一次电荷累积开始。
[0042]接下来,在时刻t9和时刻til之间的时段中,控制脉冲phsr [n+1]至phsr[2n]依次变成高电平脉冲。从而,图1A和IB中的右半部中的颜色选择单元400的开关505η和505s被依次接通,并且每一列中的电容器Ctn的噪声信号和电容器Cts的光学信号被依次输出到输出放大器600。输出放大器600输出光学信号与噪声信号之间的差。从而,重叠在光学信号上的噪声信号可被去除。
[0043]此外,复位脉冲pcOr变成高电平,图5中的颜色选择单元400中的复位开关502被接通,开关电容放大器
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