专利名称：图像感测装置和成像系统的制作方法
技术领域：
为了解决该问题，日本专利公开No. 2004-153682公开了 一 种图像感测装置，其中，以两对N输出线和S输出线(即第一S输出 线、第一N输出线、第二N输出线和第二S输出线)的顺序来对它们 进行布置。通过这种布置，第一N输出线邻近于第二N输出线，从而 第二N输出线容易受根据噪声信号的串扰的影响，所述噪声信号的电 平的时间变化小于光信号的电平的时间变化。根据日本专利公开 No.2004-153682，这使得有可能减少归因于第一 N输出线上的串扰的 噪声。在日本专利公开No.2004-153682中所公开的布置(即如下 布置其中，以第一S输出线、第一N输出线、第二N输出线和第二 S输出线的顺序对它们进行布置)中，输出线之间的间隔越小，第一 S输出线与第二S输出线之间以及第一N输出线与第二S输出线之间 的距离就越短。这可能增加由第二S输出线对第一 S输出线和第一N 输出线造成的串扰。更进一步地，第一N输出线与第二S输出线之间 的距离不同于第一S输出线与第二S输出线之间的距离。为此，归因 于由第二S输出线对第一N输出线造成的串扰的噪声更有可能不同于 归因于由第二S输出线对第一S输出线造成的串扰的噪声。在此情况 下，甚至当第一差分电路对输出到第一S输出线的信号与输出到第一 N输出线的信号之间的差进行运算时，也不可能减少归因于串扰的噪 声。也就是说，难以减少归因于由第二S输出线对第一S输出线和第一N输出线造成的串扰的噪声。
发明内容
根据本发明，甚至当减少并行地传送多个像素的多个信号 的多个输出线之间的间隔时，也能减少归因于串扰的噪声。
图1是示出根据本发明第一实施例的图像感测装置100的布置的电路图；图5是示出应用了根据第 一 实施例的图像感测装置的成像 系统的配置的框图；图像感测装置100包括像素阵列PA、选择单元10、读出 单元20和输出单元30，如图1所示。输出单元30包括水平移位寄存器电路140、输出线组160、第一差分电路150和第二差分电路151。第一 N输出线220被布置为与第一 S输出线210平行。噪 声信号从像素阵列PA中的第一像素输出到第一N输出线220。第一 N输出线220传送从读出单元20输出的第一像素的噪声信号。例如，在日本专利公开No.2004-153682中所公开的布置(即 这样的布置其中，以第一S输出线、第一N输出线、第二N输出线 和第二 S输出线的顺序对它们进行布置)中，输出线之间的间隔越小， 第一S输出线与第二S输出线之间以及第一N输出线与第二S输出线 之间的距离就越短。这可能增加由第二 S输出线对第一 S输出线和第 一 N输出线造成的串扰。在此情况下，在日本专利/>开No.2004-153682 中公开的布置中，第一N输出线与第二S输出线之间的距离通常比第 一S输出线与第二S输出线之间的距离更短。通过这种布置，归因于 由第二S输出线对第一N输出线造成的串扰的噪声(由例如CN1N指 示)大于归因于由第二S输出线对第一S输出线造成的串扰的噪声(由 例如CN1S指示)。因此，在获得第一图像信号DS1的过程中，第一 差分电路150不能减少归因于串扰的噪声，如从下式可见的那样
CN1S<CN1N ...(l) DS1叫(光信号)+ CNlS)-((噪声信号)+ CNlN〉1
=l(光信号)-(噪声信号)+ (CN1S - CNIN)I …(2)与之对照，在该实施例中，第二S输出线230被布置在第 一S输出线210与第一N输出线220之间，以平行于它们。通过这种 布置，甚至当在减少输出线之间的间隔时归因于由第二S输出线对第 一S输出线和第一N输出线造成的串扰的噪声分量增加时，也可以将 所述噪声分量调整为具有相等的幅度(由例如CN1指示)。因此，在 获得第 一图像信号DS1的过程中，第 一差分电路150可以减少归因于 串扰的噪声，如从下式可见的那样
CN1S = CN1N = CN1 ...(3)DS1叫((光信号)+ CNlS〉-((噪声信号)+ CNlN》1 =l(光信号)-(噪声信号)+ (CN1 - CN1)|
叫(光信号)-(噪声信号)l …(4)) x Vs ...(7)
当Vchls从0增加到由式(7)所表示的VI时，由于从第一 S 输出线210到第二 N输出线240的串扰而导致Vch2n增加。在第二 N 输出线240的电位中增加的量V2由下式给出
V2 = [a/{l + a/(l + a) + d/(l + d)}] x VI ...(8)换句话说，由于来自第一 S输出线210的串扰而导致的第二 N 输出线240的电位的变化由式(8)给出。 x VI…(10)
当例如在图3中通过将耦合电容Cpl、 Cp2、 Cp3、 Cp4之间的 差设置为足够小而将图像感测装置100设计为满足a-b-c-d时，式 (IO)中的ACN变为接近于零。这使得有可能充分减少第二图像信号 中的串扰分量。可以通过使得例如输出线的配线宽度以及配线线路之 间的距离最大可能地相等来充分减少耦合电容之间的差。类似地，通过其传送第二像素的光信号的路径以同等数量 的点经由层间膜与通过其传送第一像素的光信号和噪声信号的路径相 交。在此情况下，对通过其传送第一像素的光信号和噪声信号的路径 与通过其传送第二像素的光信号的路径相交的部分造成的串扰分量可 以是相等的幅度。成像系统卯主要包括光学系统、图像感测装置100和信号 处理单元，如图5所示。光学系统主要包括快门91、透镜92、以及光 阑93。信号处理单元主要包括感测信号处理电路95、 A/D转换器96、 图像信号处理单元97、存储器单元87、外部I/F单元89、定时生成单 元98、总体控制/算术运算单元99、记录介质88和记录介质控制I/F 单元94。信号处理单元无需总是包括记录介质88。图像感测装置100将像素阵列PA上形成的对象图像转换 为图像信号。图像感测装置IOO从像素阵列读出图像信号，并且将其 输出。感测信号处理电路95连接到图像感测装置100，并且处理 从图像感测装置IOO输出的图像信号。
0070A/D转换器96连接到感测信号处理电路95,并且将从感 测信号处理电路95输出的处理后的图像信号(模拟信号)转换为数字 信号。存储器单元87连接到图像信号处理单元97，并且存储从 图像信号处理单元97输出的图像数据。定时生成单元98连接到图^f象感测装置100、感测信号处理 电路95、 A/D转换器96和图像信号处理单元97。通过这种布置，将 定时信号提供给图像感测装置100、感测信号处理电路95、 A/D转换 器96和图像信号处理单元97。图像感测装置100、感测信号处理电路 95、 A/D转换器96和图像信号处理单元97同步于所提供的定时信号 而操作。总体控制/算术运算单元99连接到定时生成单元98、图像信号处理单元97和记录介质控制I/F单元94，并且系统性地控制图像 信号处理单元97和记录介质控制I/F单元94。通过上述布置，只要图像感测装置IOO可以获得满意的图 像信号，就可以获得满意的图像(图像数据)。图像感测装置400包括输出单元430。输出单元430包括 输出线组460和第三差分电路452。第三差分电路452对输出到第三N输出线461的信号与输 出到第三S输出线450的信号之间的差进行运算。也就是说，第三差 分电路452对来自第三S输出线450的光信号与来自第三N输出线461的噪声信号之间的差进行运算并且放大，以获得第三图像信号，并且
从输出端子190将其输出到后续级。接下来将参照图8描述根据本发明第三实施例的图像感测 装置500。以下将主要描述不同于笫一实施例的点，并将省略对于相 同点的描述。光信号和噪声信号在每四列的基础上从由选择单元10所 选择的行中的各个列的像素依次输出到输出线组560。输出线组560
包括第三N输出线(第七输出线)561、第四S输出线(第八输出线) 570、第三S输出线(第九输出线)550、第四N输出线(第十输出线) 580。第四N输出线580被布置在第一N输出线220与第三S输 出线550之间。第四N输出线580在第二 S输出线230的相对侧被布 置为平行地邻近于第一 N输出线220。噪声信号从像素阵列PA中的 第四像素输出到第四N输出线580。第四N输出线580传送从读出单 元20输出的第四像素的噪声信号。以此方式，甚至当输出线之间的间隔减少时，归因于由第 四S输出线对第三S输出线和第三N输出线造成的串扰的噪声分量也 可以是相等的幅度的。此外，甚至当输出线之间的间隔减少时，归因 于由第三S输出线对第四S输出线和第四N输出线造成的串扰的噪声 分量也可以是相等的幅度的。因此，甚至当减少多个输出线之间的间 隔时，不仅有可能减少归因于第一S输出线和第二S输出线对其它输 出线造成的串扰的噪声，而且还有可能减少归因于第三S输出线和第 四S输出线对其它输出线造成的串扰的噪声。
[01051虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本 发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围与最宽泛的 解释一致，从而包括所有这样的修改和等同的结构以及功能。
权利要求
1. 一种图像感测装置，包括像素阵列，在该像素阵列中排列包括第一像素和第二像素的多个像素；读出单元，其从所述像素阵列读出信号，并且输出多个信号；输出单元，其中，所述输出单元包括第一输出线，其传送从所述读出单元输出的第一像素的第一信号，第二输出线，其传送从所述读出单元输出的第一像素的第二信号，第三输出线，其传送从所述读出单元输出的第二像素的第一信号，第四输出线，其传送从所述读出单元输出的第二像素的第二信号，第一差分电路，其对所述第一像素的第一信号与第二信号之间的差进行运算，以生成第一图像信号，以及第二差分电路，其对所述第二像素的第一信号与第二信号之间的差进行运算，以生成第二图像信号，以及其中，所述第一输出线被布置在所述第三输出线与所述第四输出线之间，以及所述第三输出线被布置在所述第一输出线与所述第二输出线之间。
2. 如权利要求1所述的装置，其中，所述第一信号是光信号，在该光信号中，噪声信号被叠加在图像 信号上，以及所述第二信号是噪声信号。
3. 如权利要求1所述的装置，其中， 所述读出单元包括多个算术运算单元，所述多个算术运算单元中的每一个算术运算 单元对从所述像素阵列的每一列的像素读出的两个信号之间的差进行 运算，由此荻得每一列的像素的图像信号，以及多个放大单元，所述多个放大单元中的每一个放大单元对每一列 的像素的图像信号进行放大，其中所述图像信号是从所述多个算术运 算单元中的每一个算术运算单元输出的，所述第一信号是其中所述放大单元的偏移被叠加在所述图像信 号上的信号，以及所述第二信号是所述放大单元的偏移。
4. 如权利要求1所述的装置，其中， 所述多个像素进一步包括第三像素， 所述输出单元进一步包括第五输出线，其传送从所述读出单元输出的第三像素的第二信号，第六输出线，其传送从所述读出单元输出的第三像素的第一信号，第三差分电路，其对所述第三像素的第一信号与所述第三像素的 第二信号之间的差进行运算，以生成第三图像信号，以及所述第五输出线被布置在所述第二输出线与所述第六输出线之间。
5. —种成像系统，包括权利要求1中所限定的图像感测装置；光学系统，其在所述图像感测装置的图像感测平面上形成图像；以及信号处理单元，其处理从所述图像感测装置输出的信号，以生成 图像数据。
全文摘要
本发明涉及一种图像感测装置和成像系统。该图像感测装置包括输出单元，所述输出单元包括第一输出线，其传送第一像素的第一信号；第二输出线，其传送所述第一像素的第二信号；第三输出线，其传送所述第二像素的第一信号；第四输出线，其传送所述第二像素的第二信号；第一差分电路，其对所述第一像素的第一信号与第二信号之间的差进行运算，以生成第一图像信号；第二差分电路，其对所述第二像素的第一信号与第二信号之间的差进行运算，以生成第二图像信号，其中，所述第一输出线被布置在所述第三输出线与所述第四输出线之间，所述第三输出线被布置在所述第一输出线与所述第二输出线之间。
文档编号H04N5/341GK101453577SQ20081018171
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月4日 优先权日2007年12月4日
发明者光地哲伸, 小林秀央, 户塚洋史 申请人:佳能株式会社