УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ И СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ Российский патент 2013 года по МПК H04N5/335 H01L27/146 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройству формирования изображений, системе формирования изображений и способу для возбуждения устройства формирования изображений.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В области техники устройств формирования изображений, к примеру, CMOS-модулей формирования изображений, в последнее время появляются технологии, которые предоставляют высокое разрешение и высокую скорость считывания кадров.

Известна технология совместного использования таких схемных элементов, как усилительный транзистор множеством модулей фотоэлектрического преобразования для достижения высокого разрешения. В соответствии с этой технологией опубликованная заявка на патент Японии №2008-219423 описывает технологию для достижения высокоскоростного считывания.

В технологии, описанной в опубликованной заявке на патент Японии №2008-219423, пиксельный блок устанавливается в выбранное состояние или невыбранное состояние посредством электрического потенциала (далее FD) модуля плавающей диффузии, т.е. затвора усилительного транзистора. Когда пиксельный блок, в котором множество модулей фотоэлектрического преобразования совместно используют один усилительный транзистор, устанавливается в выбранное состояние из невыбранного состояния, электрический потенциал FD-модуля в значительной степени изменяется, требуя относительно длительного времени для стабилизации этого изменения электрического потенциала. Следовательно, когда сигнал считывается из пикселя первой строки в пиксельном блоке сразу после того, как пиксельный блок устанавливается в выбранное состояние из невыбранного состояния, изменение электрического потенциала FD-модуля влияет на сигнал, который считывается. С другой стороны, когда сигналы считываются из второй и последующих строк после того, как сигнал считывается из первой строки, пиксельный блок поддерживает выбранное состояние, так что изменение электрического потенциала FD-модуля меньше изменения в первой строке.

Существует возрастающая потребность в высококачественных изображениях. Если влияние изменения электрического потенциала FD-модуля отличается между первой строкой и второй и последующими строками, полученное изображение демонстрирует яркие и темные полосы. Дополнительно, в устройстве считывания изображения, содержащем цветные светофильтры, когда влияние изменения FD-модуля отличается между пикселями идентичного цвета, коррекция посредством нижерасположенной схемы усложняется. Соответственно, желательно, чтобы отличие было незначительным. Вышеописанное изменение электрического потенциала может в большей степени распознаваться, когда качество изображений дополнительно повышается.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В аспекте вариантов осуществления устройство формирования изображений содержит пиксельный блок, включающий в себя первый модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света первого цвета, второй модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света первого цвета, третий модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света второго цвета, усилительный транзистор, предусмотренный общим для первого-третьего модулей фотоэлектрического преобразования и выводящий сигнал на основе заряда, сформированного посредством первого-третьего модулей фотоэлектрического преобразования, модуль управления, устанавливающий пиксельный блок в выбранное состояние или невыбранное состояние согласно электрическому потенциалу управляющего контактного вывода усилительного транзистора, при этом модуль управления устанавливает пиксельный блок в невыбранное состояние до операции вывода сигнала из усилительного транзистора на основе первого модуля фотоэлектрического преобразования и устанавливает пиксельный блок в невыбранное состояние после того, как операция вывода сигнала на основе первого модуля фотоэлектрического преобразования выполняется, и до операции вывода сигнала на основе второго модуля фотоэлектрического преобразования, и не устанавливает пиксельный блок в невыбранное состояние после того, как операция вывода сигнала на основе первого модуля фотоэлектрического преобразования выполняется, и до операции вывода сигнала на основе третьего модуля фотоэлектрического преобразования.

В другом аспекте настоящего изобретения устройство формирования изображений содержит пиксельный блок, включающий в себя множество модулей фотоэлектрического преобразования, усилительный транзистор, предусмотренный общим для множества модулей фотоэлектрического преобразования и выводящий сигнал на основе заряда, сформированного посредством модуля фотоэлектрического преобразования, и схему считывания для обработки сигнала, имеющую по меньшей мере два канала, модуль управления, устанавливающий пиксельный блок в выбранное состояние или невыбранное состояние согласно электрическому потенциалу управляющего контактного вывода усилительного транзистора, при этом модуль управления устанавливает пиксельный блок в выбранное состояние после установки пиксельного блока в невыбранное состояние до операций считывания для сигналов на основе множества пикселей, включенных в пиксельный блок и обрабатываемых посредством идентичного одного из каналов, и не устанавливает пиксельный блок в невыбранное состояние до операции считывания по меньшей мере для одного из пикселей, включенных в пиксельный блок и обрабатываемых посредством другого из каналов.

В другом аспекте настоящего изобретения устройство формирования изображений содержит пиксельный блок, включающий в себя по меньшей мере три модуля фотоэлектрического преобразования, и усилительный транзистор, предусмотренный общим по меньшей мере для трех модулей фотоэлектрического преобразования и выводящий сигнал на основе заряда, сформированного посредством любого по меньшей мере из трех модулей фотоэлектрического преобразования, и модуль управления, устанавливающий пиксельный блок в выбранное состояние или невыбранное состояние согласно электрическому потенциалу управляющего электрода усилительного транзистора, при этом модуль управления последовательно выводит сигналы на основе по меньшей мере трех модулей фотоэлектрического преобразования и попеременно выполняет операцию установления пиксельного блока в невыбранное состояние до операции вывода сигнала из пиксельного блока на основе одного из модулей фотоэлектрического преобразования и операцию вывода сигнала на основе другого из модулей фотоэлектрического преобразования без прерывания операции установления пиксельного блока.

В другом аспекте настоящего изобретения способ возбуждения устройства формирования изображений устройство формирования изображений содержит пиксельный блок, включающий в себя первый модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света первого цвета, второй модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света первого цвета, третий модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света второго цвета, и усилительный транзистор, предусмотренный общим для первого-третьего модулей фотоэлектрического преобразования и выводящий сигнал на основе заряда, сформированного посредством первого-третьего модулей фотоэлектрического преобразования, при этом способ содержит установление пиксельного блока в выбранное состояние или невыбранное состояние согласно электрическому потенциалу управляющего контактного вывода усилительного транзистора, установление пиксельного блока в невыбранное состояние до операции вывода сигнала из усилительного транзистора на основе первого модуля фотоэлектрического преобразования и установление пиксельного блока в невыбранное состояние после того, как операция вывода сигнала на основе первого модуля фотоэлектрического преобразования выполняется, и до операции вывода сигнала на основе второго модуля фотоэлектрического преобразования, и неустановление пиксельного блока в невыбранное состояние после того, как операция вывода сигнала на основе первого модуля фотоэлектрического преобразования выполняется, и до операции вывода сигнала на основе третьего модуля фотоэлектрического преобразования.

В другом аспекте настоящего изобретения способ возбуждения устройства формирования изображений устройство формирования изображений содержит пиксельный блок, включающий в себя по меньшей мере три модуля фотоэлектрического преобразования, и усилительный транзистор, предусмотренный общим по меньшей мере для трех модулей фотоэлектрического преобразования и выводящий сигнал на основе заряда, сформированного посредством любого по меньшей мере из трех модулей фотоэлектрического преобразования, при этом способ содержит установление пиксельного блока в выбранное состояние или невыбранное состояние согласно электрическому потенциалу управляющего электрода усилительного транзистора, последовательный вывод сигналов на основе по меньшей мере трех модулей фотоэлектрического преобразования и попеременное выполнение операции установления пиксельного блока в невыбранное состояние до операции вывода сигнала из пиксельного блока на основе одного из модулей фотоэлектрического преобразования и операции вывода сигнала на основе другого из модулей фотоэлектрического преобразования без прерывания операции установления пиксельного блока.

Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания примерных вариантов осуществления (со ссылкой на сопровождающие чертежи).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 является блок-схемой примерной конфигурации устройства формирования изображений.

Фиг.2 является эквивалентной принципиальной схемой примерной конфигурации пиксельной области первого варианта осуществления.

Фиг.3 является эквивалентной принципиальной схемой примерной конфигурации схемы считывания первого варианта осуществления.

Фиг.4 является временной диаграммой примерной работы первого варианта осуществления.

Фиг.5 является временной диаграммой сравнительного примера первого варианта осуществления.

Фиг.6 является эквивалентной схемой схемы считывания второго варианта осуществления.

Фиг.7 является временной диаграммой примерной работы второго варианта осуществления.

Фиг.8 является блок-схемой примерной конфигурации системы формирования изображений.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Один раскрытый признак вариантов осуществления может быть описан как процесс, который обычно иллюстрируется как блок-схема последовательности операций способа, блок-схема последовательности операций способа, временная диаграмма, структурная схема или блок-схема. Хотя блок-схема последовательности операций способа или временная диаграмма могут описывать операции или события как последовательный процесс, операции могут выполняться или события могут иметь место параллельно или одновременно. Операция на блок-схеме последовательности операций способа может являться необязательной. Помимо этого, порядок операций может быть переопределен. Процесс завершается, когда его операции закончены. Процесс может соответствовать способу, программе, процедуре, способу производства или изготовления, последовательности операций, выполняемой посредством устройства, машины или логической схемы, и т.д.

ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг.1 является блок-схемой, иллюстрирующей примерную конфигурацию устройства формирования изображений. Устройство 1 формирования изображений включает в себя пиксельную область 101, схему 102 вертикального сканирования, схему 103 считывания, схему 104 горизонтального сканирования, выходной усилитель 105 и генератор 106 тактовых импульсов. Пиксельная область 101 является областью, в которой множество пикселей размещается в матрице. Схема 102 вертикального сканирования управляет пикселями посредством строк и выводит сигналы возбуждения, связанные с работой пикселей. Схема 103 считывания является схемой, которая обрабатывает сигналы, выводимые из пикселей, и может включать, например, в себя схему дискретизации и запоминания (S/H), CDS-схему, усилитель или аналого-цифровой преобразователь. Схема 104 горизонтального сканирования управляет схемой 103 считывания и инструктирует схему 103 считывания выводить сигнал в выходной усилитель 105. Генератор 106 тактовых импульсов подает синхронизирующий сигнал для управления работой схемы 102 вертикального сканирования и схемы 104 горизонтального сканирования.

Далее подробно описывается конфигурация пиксельной области 101 со ссылкой на фиг.2. Фиг.2 иллюстрирует пиксели восьми строк и одного столбца из множества пикселей и схему 102 вертикального сканирования.

Пиксельный блок 201n включает в себя четыре строки пикселей, и пиксель первой строки включает в себя фотодиод 202-1n, транзистор 203-1n переноса, усилительный транзистор 204n и транзистор 205n сброса. Пиксель второй строки включает в себя фотодиод 202-2n, транзистор 203-2n переноса, усилительный транзистор 204n и транзистор 205n сброса. Пиксель третьей строки включает в себя фотодиод 202-3n, транзистор 203-3n переноса, усилительный транзистор 204n и транзистор 205n сброса. Пиксель четвертой строки включает в себя фотодиод 202-4n, транзистор 203-4n переноса, усилительный транзистор 204n и транзистор 205n сброса. Усилительный транзистор 204n и транзистор 205n сброса предусмотрены общими для смежных четырех строк пикселей. Каждый фотодиод, который является модулем фотоэлектрического преобразования, формирует и накапливает заряды на основе падающего света. FD 206n является узлом в управляющем электроде усилительного транзистора 204n, и FD-емкость 207n является емкостью, соответствующей FD 206n. Для каждого из транзисторов 203-1n-203-4n переноса один из рабочих электродов соединяется с фотодиодом соответствующей строки, а другой из рабочих электродов соединяется с FD 206n. Каждый из транзисторов 203-1n-203-4n переноса управляется посредством сигналов Ptx1_n-Ptx4_n, подаваемых в управляющие электроды. Когда транзистор переноса включается, заряд, накапливаемый в соответствующем фотодиоде, переносится в FD 206n и сохраняется в FD-емкости 207n. Усилительный транзистор 204n в выбранном состоянии выводит в вертикальную сигнальную линию 208 сигнал согласно электрическому потенциалу FD206n. Транзистор 205n сброса управляется посредством сигнала pres_n и сбрасывает электрический потенциал до электрического потенциала согласно источнику vres_n питания. Чтобы установить пиксельный блок 201n в выбранное состояние, управляющий электрод сбрасывается до электрического потенциала, который дает возможность усилительному транзистору 204n работать в качестве усилителя в сочетании с источником 209 тока постоянной величины. Дополнительно, чтобы установить пиксельный блок 201n в невыбранное состояние, управляющий электрод сбрасывается до электрического потенциала, который не дает возможность усилительному транзистору 204n работать в качестве усилителя в сочетании с источником 209 тока постоянной величины. Описание пиксельного блока 201(n+1) не будет приведено, поскольку он имеет конфигурацию, идентичную конфигурации пиксельного блока 201n.

Далее подробно описывается схема 103 считывания со ссылкой на фиг.3. Фиг.3 направлена на схему 103 считывания, соответствующую одному столбцу, схему 104 горизонтального сканирования и выходной усилитель 105.

Фиг.3 является примерной конфигурацией схемы 103 считывания, имеющей CDS-схему, усилитель и S/H-схему. Схема 103 считывания включает в себя фиксирующий конденсатор 301, дифференциальный усилитель 302, конденсатор 303 с обратной связью, переключатель 304 с обратной связью, S/H-переключатели 305 и 306, S/H-конденсаторы 307 и 308 и переключатели 309 и 310.

Один электрод фиксирующего конденсатора 301 соединяется с вертикальной сигнальной линией, а другой электрод соединяется с инвертирующим входным контактным выводом дифференциального усилителя 302, одним электродом конденсатора 303 с обратной связью и одним контактным выводом переключателя 304 с обратной связью. Выходной контактный вывод дифференциального усилителя 302 соединяется с другим электродом конденсатора 303 с обратной связью и другим контактным выводом переключателя 304 с обратной связью и дополнительно с S/H-переключателями 305 и 306. Фиксирующий конденсатор 301, дифференциальный усилитель 302 и переключатель с обратной связью составляют фиксирующую схему в качестве CDS-схемы. Опорное напряжение vref подается в неинвертирующий входной контактный вывод дифференциального усилителя 302. Фиксирующий конденсатор 301, дифференциальный усилитель 302 и конденсатор 303 с обратной связью составляют усилитель с емкостной обратной связью, и усиление усилителя с емкостной обратной связью определяется посредством соотношения емкости конденсатора 303 с обратной связью и фиксирующего конденсатора 301. S/H-конденсаторы 307 и 308, соответственно, запоминают сигнал, выводимый из дифференциального усилителя 302 через соответствующий S/H-переключатель 305 или 306. Когда переключатели 309 и 310 включаются, сигналы, запомненные посредством S/H-конденсаторов 307 и 308, передаются в выходной усилитель 105 через горизонтальные сигнальные линии 311 и 312. Хотя фиг.3 иллюстрирует конфигурацию, в которой усилитель Amp-N или Amp-S предоставляется независимо для горизонтальных сигнальных линий 311 и 312, другие конфигурации являются возможными. Например, дифференциальный усилитель, два входных контактных вывода которого соединяются с горизонтальными сигнальными линиями 311 и 312, может использоваться вместо усилителей Amp-N и Amp-S.

Чтобы пояснить преимущества этого изобретения, сначала поясняется проблема, которая может возникать в технологии по опубликованной заявке на патент Японии № 2008-219423 при последовательном считывании сигналов из четырех строк пикселей в пиксельном блоке 201n вышеописанного устройства формирования изображений. Предположим, что в пиксельной области 101 цветные светофильтры шаблона Байера предоставляются согласно модулям фотоэлектрического преобразования. Т.е. для пикселей восьми строк и одного столбца, проиллюстрированных на фиг.2, цветные светофильтры идентичного цвета размещаются в каждые две строки. Если обобщить, область пикселей включает в себя множество пиксельных блоков, и пиксели, включенные в пиксельный блок, размещаются вдоль столбца, и пиксели первого и второго цветов размещаются попеременно. Здесь, наличие идентичного цвета означает наличие идентичной спектральной характеристики. Предположим, что обе единицы 201n и 201(n+1) пикселей находятся в невыбранном состоянии в и до времени t1-1. Кроме того, последующее описание приводится при допущении, что сигнал pres_(n+1) является идентичным сигналу pres_n. Дополнительно, сигналы vres_sh, pres_sh и ptx_sh показаны как "импульсы электронного затвора". Эти сигналы являются сигналами, подаваемыми в сток транзистора сброса, управляющий электрод транзистора сброса и управляющий электрод транзистора переноса, соответственно, для строки, в которой выполняется работа электронного затвора, чтобы управлять периодом накопления. Работа электронного затвора настоящего варианта осуществления выполняется в период, называемый состоянием A.

Во-первых, на фиг.4 операция считывания для пикселя первой строки, включающего в себя первый модуль фотоэлектрического преобразования, который формирует заряд на основе падающего света первого цвета, выполняется. Во время t1-1 источник vres_n питания сдвигается к высокому электрическому потенциалу vresh. Также во время t1-1 сигнал pclamp переходит к высокому уровню, тем самым переключая переключатель 304 с обратной связью в проводящее состояние, и оба электрода конденсатора 303 с обратной связью замыкаются накоротко. В этом состоянии, поскольку инвертирующий входной контактный вывод и выходной контактный вывод дифференциального усилителя 302 замыкаются накоротко, дифференциальный усилитель 302 работает в качестве повторителя напряжения.

Во время t2-1 электрический потенциал FD-емкости 207 сбрасывается посредством источника vresh питания, когда транзистор 205n сброса переключается в проводящее состояние в ответ на сдвиг сигнала pres_n к высокому уровню. Это приводит к тому, что усилительный транзистор 204n работает как истоковый повторитель в сочетании с источником 209 тока постоянной величины, т.е. переходит в выбранное состояние. С другой стороны, поскольку источник vres(n+1) питания имеет низкий уровень, электрический потенциал FD-емкости 207(n+1) сбрасывается посредством vresl. Следовательно, пиксельный блок 201(n+1) поддерживает невыбранное состояние.

До времени t2-1 пиксельный блок 201n находится в невыбранном состоянии, следовательно, когда транзистор 205n сброса переключается в проводящее состояние во время t2-1, электрический потенциал FD 206n изменяется посредством (vresh-vresl). FD 206n соединяется с линией, предоставляющей опорный потенциал (GND), через FD-емкость 207n, которая является паразитной емкостью, таким образом, опорный потенциал отслеживает изменение FD 206n.

Во время t3-1 электрический потенциал FD 206n стабилизируется как vresh. Опорный потенциал изменяется в таком направлении, что он возвращается к исходному электрическому потенциалу.

В t4-1, когда сигнал pres_n переходит к низкому уровню, транзистор 205n сброса выключается. FD 206n переходит в электрически высокоимпедансное состояние или просто высокоимпедансное состояние, электрический потенциал FD 206n изменяет отслеживание изменения опорного потенциала, возвращаясь к своему исходному электрическому потенциалу. Скорость стабилизации опорного потенциала ограничивается посредством константы времени, определенной из паразитной емкости и сопротивления, соответствующей линии, подающей опорный потенциал.

Более конкретно, электрический потенциал опорного потенциала во время y после того, как он изменяется, выражается посредством следующего уравнения.

A×exp(-y/R×C) (1)

Здесь A является амплитудой изменения FD 206n, R является компонентом сопротивления линии, подающей опорный потенциал, и C является компонентом емкости линии, подающей опорный потенциал.

Во время t5-1 сигнал pclamp переходит к низкому уровню, и переключатель с обратной связью выключается. Это приводит к разности потенциалов между уровнем, который возникает в вертикальной сигнальной линии, и опорным напряжением vref. Т.е. уровень в вертикальной сигнальной линии во время t5-1 фиксируется, следовательно, только колебание от данного уровня с этого момента времени подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя 302. Кроме того, вследствие выключения переключателя 304 с обратной связью дифференциальный усилитель 302 работает в качестве усилителя с емкостной обратной связью вместе с фиксирующей емкостью 301 и конденсатором 303 с обратной связью.

Сигнал ptn переходит к высокому уровню между временем t6-1 и t7-1, и вывод дифференциального усилителя 302 запоминается посредством S/H-конденсатора 307 в качестве N-сигнала. N-сигнал включает в себя такие компоненты, как смещение дифференциального усилителя 302 и колебание потенциала вертикальной сигнальной линии от времени t5-1.

Когда сигнал ptx1_n переходит к высокому уровню между временем t8-1 и t9-1, заряд, накапливаемый в фотодиоде 202_1n, переносится в FD 206n, и уровень в вертикальной сигнальной линии изменяется согласно величинам заряда. Колебание от уровня в вертикальной сигнальной линии во время t5-1 усиливается посредством дифференциального усилителя и выводится в качестве S-сигнала. S-сигнал является сигналом, в котором шум уменьшается. Т.е. фиксирующая емкость выступает в качестве CDS-схемы.

Здесь, чтобы упрощать описание, описание приводится при условии, что заряд вследствие фотоэлектрического преобразования не формируется ни в одном из фотодиодов 202_1n-202_4n. Следовательно, электрический потенциал FD 206n не изменяется, даже когда транзисторы 203-1n-203-4n переноса включаются.

Сигнал pts переходит к высокому уровню между временем t10-1 и t11-1, тем самым S-сигнал запоминается посредством S/H-конденсатора 308.

Затем, когда переключатели 309 и 310 включаются в ответ на сигнал, подаваемый посредством схемы 104 горизонтального сканирования, сигналы, запомненные посредством S/H-конденсаторов 307 и 308, передаются в выходной усилитель 105. Посредством рассмотрения отличия этих двух сигналов компонент N-сигнала может быть уменьшен в S-сигнале. На фиг.4 в целях упрощения период горизонтального сканирования, в котором имеются сигналы для включения переключателей 309 и 310, опускается.

После периода считывания сигнала пикселя в первой строке операции периода считывания для второй-четвертой строки выполняются. Отличие от периода считывания первой строки заключается в том, что сигнал PtxN_n, подаваемый в транзистор переноса 203N_n, заменяется посредством сигнала, соответствующего этой конкретной строке.

В операции, показанной на фиг.4, пиксельный блок 201n устанавливается в выбранное состояние до операции считывания первой строки, и пиксельный блок 201n поддерживает выбранное состояние до тех пор, пока он не будет установлен в невыбранное состояние в период, показанный как состояние A. Следовательно, колебание электрического потенциала FD206n меньше для второй-четвертой строк, чем для первой строки.

Для пикселя первой строки колебание электрического потенциала FD206n и опорного потенциала (GND) стабилизируется между временем t8-1 и t9-1. Электрический потенциал FD 206n отслеживает колебание опорного потенциала. Если электрический потенциал FD 206n отличается между временем t7-1 запоминания для N-сигнала и временем t11-1 запоминания для S-сигнала, как показано, отличие накладывается на S-сигнал как псевдосигнал.

Если отличие является идентичным для всех пикселей в одном пиксельном блоке 201n, отличие может обрабатываться как смещение, что обеспечивает менее сложную обработку. Тем не менее, согласно операции, показанной на фиг.4, пиксельный блок поддерживается в выбранном состоянии в течение периода, в котором сигналы считываются из каждого из пикселей в выбранном пиксельном блоке. Вследствие этой операции электрический потенциал FD 206n колеблется в значительной степени при считывании первой строки, в то время как колебание меньше при считывании второй и последующих строк, и электрический потенциал стабилизируется за меньший период времени. На фиг.4 колебание опорного потенциала стабилизируется посредством t4-2 для операции считывания второй строки. Следовательно, электрический потенциал FD не изменяется между временем t7-2 и t11-2. Это приводит к тому, что псевдосигналы, которые предоставляются между временами, соответствующими временам t7-1 и t11-1, имеют различные абсолютные величины между первой строкой и второй и последующими строками. Это означает то, что влияние псевдосигналов отличается между различными строками в том же пиксельном блоке 201n и требуется устанавливать корректирующие данные для каждой строки. То же верно для третьей и последующих строк.

Как следует понимать из уравнения (1), колебание опорного потенциала во время y становится меньшим по мере того, как колебание электрического потенциала FD 206 становится меньшим. Следовательно, если колебание электрического потенциала FD 206 в четыре раза больше в операции считывания первой строки, чем в операциях считывания второй и последующих строк, сформированный псевдосигнал также становится в четыре раза больше.

Далее описывается работа согласно настоящему варианту осуществления со ссылкой на фиг.5. Главным образом, поясняется отличие от работы, показанной на фиг.4.

Существенное отличие от работы, показанной на фиг.4, заключается в том, что пиксельный блок 201n переключается в невыбранное состояние (состояние B) после того, как операция считывания второй строки завершается, и до того, как операция считывания третьей строки выполняется, для пиксельного блока 201n.

Описана операция, выполняемая в состоянии B после того, как операция считывания второй строки завершается и до операции считывания третьей строки.

Во время t15 напряжение vres_n источника питания сдвигается к vresl.

Сигнал pres_n переходит к высокому уровню в период времени от времени t16 до t17, тем самым приводя к сбросу электрического потенциала FD 201n согласно vresl. Как пояснено выше, поскольку vresl является напряжением, при котором усилительный транзистор не работает в качестве усилителя, пиксельный блок 201n переходит в невыбранное состояние. Посредством установления пиксельного блока 201n из выбранного состояния в невыбранное состояние электрический потенциал FD206n изменяется, и электрический потенциал опорного потенциала (GND) отслеживает изменение. Предполагается, что это колебание электрического потенциала FD 206n и опорного потенциала почти стабилизуется в начале считывания третьей строки.

В настоящем варианте осуществления пиксельный блок 201n переходит в выбранное состояние вновь посредством задания сигнала pres_n, равным высокому уровню после того, как источник vres_n питания сдвигается к vresh во время t1_3. Электрический потенциал FD 206n изменяется посредством (vresh-vresl), как в первой строке, так что псевдосигналы аналогичной абсолютной величины предоставляются для первой и третьей строк. Кроме того, влияние колебания электрического потенциала FD206n имеет аналогичный уровень для второй и четвертой строк. Следовательно, в устройстве формирования изображений, имеющем цветные светофильтры шаблона Байера, идентичные корректирующие данные могут применяться к пикселям того же цвета, тем самым уменьшая нагрузку системы формирования изображений.

В более общем описании устройства формирования изображений согласно настоящему варианту осуществления пиксельный блок включает в себя первый и второй модули фотоэлектрического преобразования, каждый из которых формирует заряд на основе падающего света первого цвета, и третий модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света второго цвета, и усилительный транзистор предусмотрены общими для первого-третьего модулей фотоэлектрического преобразования. Операция установления пиксельного блока в невыбранное состояние выполняется до операций считывания сигналов на основе первого и второго модулей фотоэлектрического преобразования, и операция установления пиксельного блока в невыбранное состояние не выполняется до операции считывания сигнала на основе третьего модуля фотоэлектрического преобразования. Это может приводить к тому, что влияние псевдосигналов вследствие колебания электрического потенциала FD-модуля имеет аналогичный уровень для пикселей, выполняющих фотоэлектрическое преобразование на основе падающего света идентичного цвета. С другой стороны, для пикселей, выполняющих фотоэлектрическое преобразование на основе падающего света другого цвета, быстрое считывание реализуется посредством невыполнения операции для того, чтобы установить пиксельный блок в невыбранное состояние. Кроме того, для конфигурации с цветными светофильтрами шаблона Байера предусмотрен второй пиксельный блок, включающий в себя четвертый и пятый модули фотоэлектрического преобразования, каждый из которых формирует заряды на основе падающего света второго цвета, и шестой модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света третьего цвета, и имеющая усилительный транзистор, предусмотренный общим для четвертого-шестого модулей фотоэлектрического преобразования. Работа второго пиксельного блока является идентичной работе первого пиксельного блока.

ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Другой вариант осуществления согласно настоящему изобретению будет описан в отношении схем. Хотя устройство формирования изображений, содержащее цветные светофильтры шаблона Байера, примерно описано, настоящее изобретение также может применяться к устройству формирования изображений без цветных фильтров или с цветными светофильтрами идентичного цвета для всех пикселей.

Фиг.6 является принципиальной схемой, иллюстрирующей конфигурацию схемы 103 считывания, схемы 104 горизонтального сканирования и выходного усилителя 105 согласно настоящему варианту осуществления. Отличие от конфигурации, показанной на фиг.3, заключается в том, что имеется множество каналов в тракте от схемы 103 считывания к выходному усилителю 105 для одной вертикальной сигнальной линии. Идентичные ссылки с номерами предоставляются элементам, которые являются идентичными элементам на фиг.3.

На фиг.6 выходной контактный вывод дифференциального усилителя 302 соединяется с S/H-конденсаторами 307-1, 308-1, 307-2 и 308-2, соответственно, через S/H-переключатели 305-1, 306-1, 305-2 и 306-2. S/H-конденсаторы 307-1 и 308-1 соединяются с усилителями Amp_N1 и Amp_S1, включенными в выходной усилитель 105, соответственно, через соответствующий переключатель 309-1 или 310-1. S/H-конденсаторы 307-2 и 308-2 соединяются с усилителями Amp_N2 и Amp_S2, включенными в выходной усилитель 105, соответственно, через соответствующий переключатель 309-2 или 310-2. Другими словами, имеется множество каналов при условии, что трактом, связанным с выходными усилителями Amp_N1 и Amp_S1, является Ch1, и трактом, связанным с выходными усилителями Amp_N2 и Amp_S2, является Ch2. Вследствие этой конфигурации сигналы для двух строк могут сканироваться параллельно посредством схемы 104 горизонтального сканирования после запоминания сигналов на основе пикселей первой и второй строк в их соответствующих S/H-конденсаторах 307-1, 308-1, 307-2 и 308-2. Это дает возможность более быстрого считывания по сравнению с первым вариантом осуществления, в котором операция периода горизонтального сканирования выполняется построчно.

Далее описывается работа согласно настоящему варианту осуществления со ссылкой на фиг.7. Описание направлено на отличие от операции, описанной на фиг.5.

Настоящий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что сигналы на основе первой и третьей строк пиксельного блока 201n выводятся из канала Ch1, а сигналы на основе второй и четвертой строк пиксельного блока 201n выводятся из канала Ch2. Вместо сигналов ptn и pts в первом варианте осуществления, в настоящем варианте осуществления сигналы ptn1, ptn2 и pts1, pts2 используются для того, чтобы выбирать, какой из S/H-конденсаторов дискретизирует и запоминает сигнал.

Согласно настоящему варианту осуществления, в то время как пиксельный блок 201n находится в невыбранном состоянии прямо перед операцией считывания для пикселей первой и третьей строк, сигналы которых выводятся через канал Ch1, пиксельный блок 201n находится в выбранном состоянии прямо перед операцией считывания для пикселей второй и четвертой строк, сигналы которых выводятся через канал Ch2. Т.е. влияние псевдосигналов может быть приведено к аналогичному уровню для пикселей, выводящих сигналы через идентичный канал, так что для соответствующих каналов требуются корректирующие данные, обеспечивая уменьшение нагрузки в системе.

Настоящий вариант осуществления также является применимым к устройству формирования изображений, имеющему цветные светофильтры шаблона Байера. Поскольку в шаблоне Байера пиксели идентичного цвета размещаются для каждых двух строк и каждых двух столбцов, пиксели первой и третьей строк в пиксельном блоке 201n являются пикселями идентичного цвета. Поскольку сигналы на основе пикселей идентичного цвета выводятся из идентичного канала, коррекция для каждого цвета реализуется посредством подготовки корректирующих данных для каждого канала.

Хотя фиг.7 показывает конфигурацию, имеющую два канала, настоящий вариант осуществления является применимым к конфигурации, имеющей больше каналов. Более конкретно, сигналы на основе пикселей идентичного цвета в пиксельном блоке передаются через идентичный канал, также в конфигурации, имеющей более двух каналов.

Если обобщить описание устройства формирования изображений согласно настоящему варианту осуществления, пиксельный блок включает в себя три или более модулей фотоэлектрического преобразования и последовательно выводит сигналы на основе трех или более модулей фотоэлектрического преобразования. Здесь, операция установления пиксельного блока в невыбранное состояние до операции вывода сигнала на основе модуля фотоэлектрического преобразования из пиксельного блока и операция вывода сигнала на основе другого модуля фотоэлектрического преобразования без установления пиксельного блока в невыбранное состояние выполняются попеременно. Это обеспечивает вышеописанные преимущества.

ТРЕТИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Далее приводится краткий обзор системы формирования изображений согласно настоящему варианту осуществления со ссылкой на фиг.8.

Система 800 формирования изображений включает в себя, например, оптический модуль 810, устройство 1000 формирования изображений, модуль 830 обработки видеосигналов, модуль 840 записи/связи, модуль 850 управления согласно временной синхронизации, модуль 860 управления системой и модуль 870 воспроизведения/отображения. Устройство 1000 формирования изображений является любым из устройств формирования изображений вышеприведенных вариантов осуществления. Фиг.8 показывает случай, когда генератор 106 тактовых импульсов, показанный на фиг.1, включается в модуль 850 управления согласно временной синхронизации, а не в устройство 1000 формирования изображений.

Оптический модуль 810, который является оптической системой, такой как линза, формирует изображение света из объекта в матрице пикселей устройства 1000 формирования изображений, в котором множество пикселей размещаются в матрице. Устройство 1000 формирования изображений выводит, на основе сигналов из модуля 850 управления согласно временной синхронизации, сигналы, соответствующие свету, падающему на матрицу пикселей, в период времени.

Сигнал, выводимый из устройства 1000 формирования изображений, вводится в модуль 830 обработки сигналов изображений, и модуль 830 обработки сигналов изображений, согласно заданному способу посредством программы, например, выполняет обработку, такую как аналогово-цифровое преобразование, для входного сигнала. Сигнал, полученный посредством обработки процессора сигналов изображений, передается в модуль записи/связи в качестве данных изображений. Модуль 840 записи/связи передает сигнал для формирования изображения в модуль 870 воспроизведения/отображения и инструктирует модуль 870 воспроизведения/отображения воспроизводить/отображать движущиеся изображения или неподвижное изображение. Модуль записи/связи, в соответствии с вводом сигнала из модуля 830 обработки сигналов изображений, обменивается данными с модулем 860 управления системой, а также выполняет операцию, чтобы записывать на носитель записи (не показан) сигнал для формирования изображения.

Модуль управления системой управляет общей работой системы 800 формирования изображений и управляет работой оптического модуля 810, модуля 850 управления согласно временной синхронизации, модуля 840 записи/связи и модуля 870 воспроизведения/отображения. Дополнительно, модуль 860 управления системой может иметь запоминающее устройство (не показано), которое является носителем записи, например, и программа для управления системой формирования изображений может сохраняться в нем. Дополнительно, модуль 860 управления системой подает сигнал в системе формирования изображений, при этом сигнал используется для того, чтобы переключать режимы возбуждения в соответствие с операцией пользователя. Некоторые примеры - это изменение строк, которые должны считываться или сбрасываться, изменение угла поля зрения согласно электронному масштабированию и сдвиг угла поля зрения согласно электронному вибропоглощению.

Модуль 850 управления согласно временной синхронизации управляет временем работы устройства 1000 формирования изображений и модуля 830 обработки сигналов изображений на основе управления модулем 860 управления системой, который является модулем управления.

Модуль 830 обработки сигналов изображений хранит корректирующие данные, описанные в каждом из вышеприведенных вариантов осуществления, и выполняет коррекцию для сигнала, выводимого из устройства 1000 формирования изображений.

ДРУГИЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Аспекты настоящего изобретения также могут быть реализованы посредством компьютера системы или устройства (либо таких устройств, как CPU или MPU), которое считывает и выполняет программу, записанную в запоминающем устройстве, чтобы выполнять функции вышеописанного варианта(ов) осуществления, и посредством способа, операции которого выполняются посредством компьютера системы или устройства, например, посредством считывания и выполнения программы, записанной в запоминающем устройстве, чтобы выполнять функции вышеописанного варианта(ов) осуществления. С этой целью программа предоставляется в компьютер, например, через сеть или с носителей записи различных типов, выступающих в качестве запоминающего устройства (например, машиночитаемого носителя).

Хотя изобретение описано со ссылкой на примерные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми примерными вариантами осуществления. Объем нижеследующей формулы изобретения должен соответствовать самой широкой интерпретации, так что он заключает в себе все такие модификации и эквивалентные структуры и функции.

Изобретение относится к устройствам формирования изображений. Техническим результатом является повышение качества изображения. Результат достигается тем, что устройство формирования изображений включает в себя пиксельный блок, усилительный транзистор и модуль управления. Пиксельный блок включает в себя первый модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий первый заряд на основе падающего света первого цвета, второй модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий второй заряд на основе падающего света первого цвета, и третий модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий третий заряд на основе падающего света второго цвета. Усилительный транзистор предусмотрен общим для первого-третьего модулей фотоэлектрического преобразования и выводит сигнал на основе первого, второго и третьего зарядов, сформированных первым, вторым и третьим модулями фотоэлектрического преобразования соответственно. Модуль управления устанавливает пиксельный блок в выбранное состояние или невыбранное состояние согласно электрическому потенциалу управляющего контактного вывода усилительного транзистора. 6 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство формирования изображений, содержащее:
пиксельный блок, включающий в себя:
первый модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света первого цвета,
второй модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света первого цвета,
третий модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света второго цвета;
усилительный транзистор, предусмотренный общим для первого-третьего модулей фотоэлектрического преобразования и выводящий сигнал на основе заряда, сформированного первым-третьим модулями фотоэлектрического преобразования;
модуль управления, устанавливающий пиксельный блок в выбранное состояние или невыбранное состояние согласно электрическому потенциалу управляющего контактного вывода усилительного транзистора, при этом:
модуль управления:
устанавливает пиксельный блок в невыбранное состояние до операции вывода сигнала из усилительного транзистора на основе первого модуля фотоэлектрического преобразования, и
устанавливает пиксельный блок в невыбранное состояние после выполнения операции вывода сигнала на основе первого модуля фотоэлектрического преобразования, и до операции вывода сигнала на основе второго модуля фотоэлектрического преобразования, и
не устанавливает пиксельный блок в невыбранное состояние после выполнения операции вывода сигнала на основе первого модуля фотоэлектрического преобразования, и до операции вывода сигнала на основе третьего модуля фотоэлектрического преобразования.

2. Устройство формирования изображений по п.1, в котором первый-третий модули фотоэлектрического преобразования размещены одномерно в порядке первого, третьего и второго модулей фотоэлектрического преобразования.

3. Устройство формирования изображений по п.1, в котором пиксельный блок дополнительно включает в себя четвертый модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света второго цвета; и
первый-четвертый модули фотоэлектрического преобразования размещены одномерно в порядке первого, третьего, второго и четвертого модулей фотоэлектрического преобразования.

4. Устройство формирования изображений по п.3, дополнительно содержащее схему считывания, имеющую по меньшей мере два канала для обработки сигналов, при этом:
сигналы на основе первого и второго модулей фотоэлектрического преобразования обрабатываются в идентичном канале, и
сигналы на основе третьего и четвертого модулей фотоэлектрического преобразования обрабатываются в другом идентичном канале.

5. Устройство формирования изображений по п.3, дополнительно содержащее схему считывания, имеющую канал для обработки сигнала, при этом:
сигналы на основе первого-четвертого модулей фотоэлектрического преобразования обрабатываются в одном и том же канале.

6. Устройство формирования изображений по любому из пп.1-5, дополнительно содержащее второй пиксельный блок, имеющий:
четвертый модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света второго цвета;
пятый модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света второго цвета;
шестой модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света третьего цвета; и
второй усилительный транзистор, предусмотренный общим для четвертого-шестого модулей фотоэлектрического преобразования и выводящий сигнал на основе заряда, сформированного четвертым-шестым модулями фотоэлектрического преобразования.

7. Устройство формирования изображений, содержащее:
пиксельный блок, включающий в себя:
множество модулей фотоэлектрического преобразования,
усилительный транзистор, предусмотренный общим для множества модулей фотоэлектрического преобразования и выводящий сигнал на основе заряда, сформированного модулем фотоэлектрического преобразования, и
схему считывания для обработки сигнала, имеющую по меньшей мере два канала;
модуль управления, устанавливающий пиксельный блок в выбранное состояние или невыбранное состояние согласно электрическому потенциалу управляющего контактного вывода усилительного транзистора, при этом:
модуль управления:
устанавливает пиксельный блок в выбранное состояние после установления пиксельного блока в невыбранное состояние до операций считывания для сигналов на основе множества пикселей, включенных в пиксельный блок и обрабатываемых посредством идентичного одного из каналов, и
не устанавливает пиксельный блок в невыбранное состояние до операции считывания по меньшей мере для одного из пикселей, включенных в пиксельный блок и обрабатываемых посредством другого из каналов.

8. Устройство формирования изображений, содержащее:
пиксельный блок, включающий в себя:
по меньшей мере три модуля фотоэлектрического преобразования, и
усилительный транзистор, предусмотренный общим по меньшей мере для трех модулей фотоэлектрического преобразования и выводящий сигнал на основе заряда, сформированного любым по меньшей мере из трех модулей фотоэлектрического преобразования; и
модуль управления, устанавливающий пиксельный блок в выбранное состояние или невыбранное состояние согласно электрическому потенциалу управляющего электрода усилительного транзистора, при этом:
модуль управления:
последовательно выводит сигналы на основе по меньшей мере трех модулей фотоэлектрического преобразования, и
попеременно выполняет операцию установления пиксельного блока в невыбранное состояние до операции вывода сигнала из пиксельного блока на основе одного из модулей фотоэлектрического преобразования и операцию вывода сигнала на основе другого из модулей фотоэлектрического преобразования без вмешательства в операцию установления пиксельного блока.

9. Система формирования изображений, содержащая:
устройство формирования изображений по любому из пп.1, 7 или 8;
оптическую систему, формирующую изображение в пиксельном блоке; и
модуль обработки сигналов изображений, обрабатывающий сигнал, выводимый из устройства формирования изображений, и формирующий данные изображений.

10. Способ возбуждения устройства формирования изображений,
причем устройство формирования изображений содержит:
пиксельный блок, включающий в себя:
первый модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света первого цвета,
второй модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света первого цвета,
третий модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий заряд на основе падающего света второго цвета; и
усилительный транзистор, предусмотренный общим для первого-третьего модулей фотоэлектрического преобразования и выводящий сигнал на основе заряда, сформированного первым-третьим модулями фотоэлектрического преобразования, при этом:
способ содержит этапы, на которых:
устанавливают пиксельный блок в выбранное состояние или невыбранное состояние согласно электрическому потенциалу управляющего контактного вывода усилительного транзистора;
устанавливают пиксельный блок в невыбранное состояние до операции вывода сигнала из усилительного транзистора на основе первого модуля фотоэлектрического преобразования, и
устанавливают пиксельный блок в невыбранное состояние после выполнения операции вывода сигнала на основе первого модуля фотоэлектрического преобразования и до операции вывода сигнала на основе второго модуля фотоэлектрического преобразования, и
не устанавливают пиксельный блок в невыбранное состояние после выполнения операции вывода сигнала на основе первого модуля фотоэлектрического преобразования и до операции вывода сигнала на основе третьего модуля фотоэлектрического преобразования.

11. Способ возбуждения по п.10, в котором устройство формирования изображений дополнительно содержит схему считывания, имеющую по меньшей мере два канала для обработки сигналов, при этом:
сигналы на основе первого и второго модулей фотоэлектрического преобразования обрабатываются в идентичном канале, и
сигналы на основе третьего и четвертого модулей фотоэлектрического преобразования обрабатываются в другом идентичном канале.

12. Способ возбуждения по п.10, в котором устройство формирования изображений дополнительно содержит схему считывания, имеющую канал для обработки сигнала, при этом:
сигналы на основе первого-четвертого модулей фотоэлектрического преобразования обрабатываются в одном и том же канале.

13. Способ возбуждения устройства формирования изображений,
причем устройство формирования изображений содержит:
пиксельный блок, включающий в себя:
по меньшей мере три модуля фотоэлектрического преобразования, и
усилительный транзистор, предусмотренный общим по меньшей мере для трех модулей фотоэлектрического преобразования и выводящий сигнал на основе заряда, сформированного любым по меньшей мере из трех модулей фотоэлектрического преобразования, при этом:
способ содержит этапы, на которых:
устанавливают пиксельный блок в выбранное состояние или невыбранное состояние согласно электрическому потенциалу управляющего электрода усилительного транзистора;
последовательно выводят сигналы на основе по меньшей мере трех модулей фотоэлектрического преобразования, и
попеременно выполняют операцию установления пиксельного блока в невыбранное состояние до операции вывода сигнала из пиксельного блока на основе одного из модулей фотоэлектрического преобразования и операцию вывода сигнала на основе другого из модулей фотоэлектрического преобразования без вмешательства в операцию установления пиксельного блока.