CN101635790B - 摄像***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摄像***及其控制方法。该摄像***包括固态图像传感器，该固态图像传感器包括以矩阵的形式布置的多个像素和按列连接至各个像素的垂直输出线，其中经由为各个垂直输出线设置的列电路将与垂直输出线的电压相应的信号各自输出至水平输出线。不将像素中所包括的光电转换元件中的电荷输出至垂直输出线，同时按列对与垂直输出线的电压相应的并且经由列电路输出至水平输出线的信号进行平均化，以获取校正值。然后，按列将光电转换元件中的电荷输出至垂直输出线，并且使用该校正值对与垂直输出线的电压相应的并且经由列电路输出至水平输出线的信号进行校正。

Description

摄像***及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种摄像***及其控制方法，尤其涉及用于驱动由包括列电路的CMOS图像传感器组成的固态图像传感器的摄像***及其控制方法。

背景技术

传统上，已知CMOS图像传感器作为能够读出各像素的电荷的XY寻址型图像传感器。要注意，CMOS是互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)的缩写。与传统主流图像传感器的CCD相比，CMOS图像传感器具有电力消耗较少、驱动电压较低以及能够加速电荷读出等的优势。

此外，CMOS图像传感器允许片上(on-chip)***电路，由此已形成了包括以矩阵的形式布置的像素的各列的片上电路的CMOS图像传感器。例如，已经提出了包括以下的各种技术：用于利用各列的片上放大电路来实现高的S/N(信噪比)的技术，和用于使用各列的A/D转换器通过A/D转换来实现加速的技术。

另一方面，由于制造工艺的变化引起了为各列设置的片上电路之间特性的差异，从而导致在拍摄到的图像中出现纵条纹状固定图案噪声。要注意，将由各列的电路特性的差异所引起的这种噪声称为列噪声(column noise)。

日本特开2000-261730公开了一种用于降低这种列噪声的技术。更具体地，在日本特开2000-261730中，与有效像素区域分开设置了遮光的垂直黑色基准区域，并将来自该垂直黑色基准区域的输出信号用于获取列噪声。然后，将所获取的列噪声作为数字值而存储，并将所存储的数字值用于对有效像素区域中的拍摄到的图像信号进行校正，从而可以获得降低了纵条纹状列噪声的良好图像。

然而，根据在日本特开2000-261730中所述的方法，需要高精确度的校正数据以正确地校正列噪声，因而该方法具有以下问题：要求与有效像素区域分开地设置包括用于获取校正数据的大量像素的区域，因为需要大量像素数据以沿垂直方向进行平均化从而充分降低校正数据获取期间的随机噪声。

在不能充分降低校正数据获取期间的随机噪声的情况下，或者在用于获取校正数据的像素区域具有缺陷等的情况下，所获取的校正数据的精确度将降低。在将这种低精确度的校正数据用于执行校正的情况下，存在没有降低纵条纹状噪声反而引起了纵条纹状噪声的问题。

此外，在将来自遮光的像素的输出信号用于获取校正数据的情况下，例如在存在像素缺陷等的异常像素的情况下或者由于暗电流引起的不均匀等的影响，存在校正数据精确度降低的问题。

发明内容

考虑到上述情况作出了本发明，并且本发明提供了一种能够在无需利用除有效像素区域以外的用于校正列噪声的任何像素区域的情况下以充分的精确度获取列噪声的摄像***及其控制方法。

根据本发明，通过提供以下摄像***实现了前述目的：一种摄像***，其包括固态图像传感器，在所述固态图像传感器中，以矩阵的形式布置有多个像素，垂直输出线按列连接至所述多个像素中的各个像素，并且与所述垂直输出线的电压相应的信号各自经由为各个所述垂直输出线设置的列电路输出至水平输出线，所述摄像***包括：垂直输出单元，用于将与来自所述多个像素的电荷相应的电压按行输出至所述垂直输出线；水平输出单元，用于经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号顺次输出至所述水平输出线；控制单元，用于利用第一驱动方法和第二驱动方法之一来控制所述垂直输出单元和所述水平输出单元；平均化单元，用于按列对来自所述水平输出线的信号进行平均化以获取校正值，其中，来自所述水平输出线的该信号是通过利用所述第一驱动方法实行控制而获得的信号；以及校正单元，用于使用从所述平均化单元获得的所述校正值对来自所述水平输出线的信号进行校正，其中，来自所述水平输出线的该信号是通过利用所述第二驱动方法实行控制而获得的信号，其中所述第一驱动方法是如下驱动方法：对所述垂直输出单元进行控制，使得不将与在所述多个像素中所包括的光电转换元件中获得的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线，并且对所述水平输出单元进行控制，使得经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线，以及所述第二驱动方法是如下驱动方法：对所述垂直输出单元进行控制，使得将与在所述光电转换元件中获得的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线，并且对所述水平输出单元进行控制，使得经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线。

根据本发明，通过提供以下控制方法也实现了前述目的：一种摄像***的控制方法，所述摄像***包括固态图像传感器，在所述固态图像传感器中，以矩阵的形式布置有多个像素，垂直输出线按列连接至所述多个像素中的各个像素，并且与所述垂直输出线的电压相应的信号各自经由为各个所述垂直输出线设置的列电路输出至水平输出线，所述控制方法包括以下步骤：第一输出步骤，用于实行控制，使得不将与在所述多个像素中所包括的光电转换元件中获得的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线，并且经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线；平均化步骤，用于按列对在所述第一输出步骤中获得的信号进行平均化，以获取校正值；第二输出步骤，用于按行将与在所述多个像素中所包括的所述光电转换元件中获得的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线，并且经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线；以及校正步骤，用于使用在所述平均化步骤中获得的所述校正值对在所述第二输出步骤中获得的信号进行校正。

此外，根据本发明，通过提供以下摄像***也实现了前述目的：一种摄像***，包括：固态图像传感器，其包括：按矩阵的形式布置的多个像素；按列连接到所述多个像素中的各个像素的垂直输出线；为各个所述垂直输出线设置的列电路；连接至所述列电路的水平输出线；垂直输出单元，用于将与来自所述多个像素的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线；以及水平输出单元，用于经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线；控制单元，用于利用第一驱动方法和第二驱动方法之一来控制所述固态图像传感器；校正信号生成单元，用于通过利用所述第一驱动方法控制所述固态图像传感器，根据从所述固态图像传感器输出的信号生成校正信号；以及校正单元，用于基于由所述校正信号生成单元所生成的所述校正信号，通过利用所述第二驱动方法控制所述固态图像传感器来对从所述固态图像传感器输出的信号进行校正，其中所述第一驱动方法是如下驱动方法：对所述垂直输出单元进行控制，使得不将与在所述多个像素中所包括的光电转换元件中获得的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线，并且对所述水平输出单元进行控制，使得经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线，以及所述第二驱动方法是如下驱动方法：对所述垂直输出单元进行控制，使得将与在所述光电转换元件中获得的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线，并且对所述水平输出单元进行控制，使得经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线。

根据以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的特征将变得明显。

附图说明

图1是示出适用于本发明的CMOS图像传感器的示例的结构的图；

图2是示出适用于本发明实施例的用于校正列噪声的列噪声校正电路的示例的结构的框图；

图3是示出根据本发明第一实施例的图像传感器的示例的结构的图；

图4是示出根据本发明第一实施例的在通过正常读出从像素读出电荷的情况下一个水平期间的驱动定时示例的时序图；

图5是示出在根据本发明第一实施例的列噪声获取时一个水平期间的驱动定时示例的时序图；

图6是示出根据本发明第二实施例的图像传感器的示例的结构的图；

图7是示出根据本发明第二实施例的在通过正常读出从像素读出电荷的情况下一个水平期间的驱动定时示例的时序图；

图8是示出在根据本发明第二实施例的列噪声获取时一个水平期间的驱动定时示例的时序图；

图9是示出根据本发明第三实施例的图像传感器的示例的结构的图；

图10是示出根据本发明第四实施例的图像传感器的示例的结构的图；

图11是示出根据本发明第四实施例的在通过正常读出从像素读出电荷的情况下一个水平期间的驱动定时示例的时序图；

图12是示出在根据本发明第四实施例的列噪声获取时一个水平期间的驱动定时示例的时序图；

图13是示出在根据本发明第五实施例的列噪声获取时一个水平期间的驱动定时示例的时序图；

图14是示出根据本发明第六实施例的图像传感器的示例的结构的图；

图15是示出根据本发明第六实施例的在通过正常读出从像素读出电荷的情况下一个水平期间的驱动定时示例的时序图；

图16是示出在根据本发明第六实施例的列噪声获取时一个水平期间的驱动定时示例的时序图；

图17是示出根据本发明第七实施例的摄像设备的示例的结构的框图；以及

图18A～18D是用于解释根据本发明的列噪声获取操作的优选定时的时序图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细说明本发明的优选实施例。

图1示出适用于本发明的作为CMOS固态图像传感器的图像传感器100的示例的结构。因而，本发明可适用于具有一般结构的图像传感器100。在图像传感器100中，像素50、50、...以矩阵的形式布置。以下要注意，将矩阵中沿垂直方向的一排像素称为“列”，并且将沿水平方向的一排像素称为“行”。

垂直扫描电路1控制按行从像素50、50、...读出电荷，使得将信号φTXn、信号φRESn和信号φSELn供给至像素50、50、...中的各个像素。

像素50、50、...中的各个像素具有光电二极管2、传送开关3、复位开关4、累积电容器5、源极跟随器放大器6和行选择开关7。作为光电转换元件的光电二极管2通过光电转换生成依赖于照射光的信号电荷，并累积该信号电荷。传送开关3控制在光电二极管2中生成并累积的电荷至累积电容器5的传送。复位开关4控制累积在光电二极管2或累积电容器5中的不需要的电荷的复位。源极跟随器放大器6对累积在累积电容器5中的信号电荷进行放大，并将放大后的信号电荷转换成电压。复位开关4、累积电容器5和源极跟随器放大器6构成了浮动扩散放大器。行选择开关7控制源极跟随器放大器6的输出至垂直输出线8的连接。

负荷电流源9经由垂直输出线8驱动由行选择开关7所选择的行中的源极跟随器放大器6。各个垂直输出线8连接至为矩阵的各列所准备的各个列电路10。要注意，在方便时，将列电路10、10、...统称为列电路组11。水平扫描电路13根据水平时钟φH使来自列电路10的信号顺次输出至水平输出线12。输出放大器14将水平输出线12上的信号输出至图像传感器100外部。

例如，利用CMOS结构以片上的方式形成了图1所例示的图像传感器100的结构。

图2示出根据本发明实施例的用于校正列噪声的列噪声校正电路200的示例的结构。由未示出的模拟处理电路对从图像传感器100的输出放大器14输出的输出信号进行各种类型的模拟处理，然后由A/D转换单元202将其转换成数字信号以获得图像数据。将该图像数据输入至校正处理电路203，并将其供给至开关204。

开关204具有输入到减法器207的被减数输入端的输出端204A。开关204还具有输入到列方向平均化电路205的输出端204B。在要执行图像传感器100的列噪声获取操作(后面将详细说明)的情况下，对开关204进行控制以选择输出端204B。另一方面，在从图像传感器100输出被摄体图像的图像信号的情况下，对开关204进行控制以选择输出端204A。

在图像传感器100执行列噪声获取操作的情况下，并且更具体地，在要检测图像传感器100的列噪声的情况下，经由开关204将A/D转换单元202的输出输入到列方向平均化电路205。列方向平均化电路205针对各列对根据水平时钟φH针对各列顺次输入的列噪声信号进行平均化。将在列方向平均化电路205中针对各列进行了平均化的列噪声信号存储在用于校正数据的存储器206中。要注意，如下文中将详细说明的，在图像传感器100中从各个像素50、50、...读出电荷之前，执行该列噪声获取操作。

在从图像传感器100输出被摄体图像的拍摄到的图像的情况下，开关204选择输出端204A。将通过在A/D转换单元202中将从图像传感器100输出的图像信号转换成数字信号所获得的多个图像数据顺次输入至减法器207的被减数输入端。将用于校正数据的存储器206连接至减法器207的减数输入端。同步于向减法器207输入图像数据，从用于校正数据的存储器206顺次读出列噪声信号并将它们输入至减法器207，并且从图像数据中减去相应列的列噪声信号。这使得可以减少图像数据中的列噪声。将由减法器207减少了列噪声的图像数据从列噪声校正电路200输出，并将其输入至后续的信号处理电路。

本发明实施例的更多具体例子

以下将参考第一至第六实施例来说明根据本发明的列噪声获取操作，其中将各个具体例子应用于图1中的列电路10、10、...。要注意，除非另外说明，以下所述的列噪声获取操作是针对一个水平期间的操作。此外，在各个实施例中，如参考图2所述，在通过针对各列对通过多次执行列噪声获取操作所获取的列噪声进行平均化而提高校正数据精确度的情况下，执行校正数据的实际获取。

第一实施例

本发明的第一实施例提供了在将列放大器用作列电路组11中的列电路10、10、...的情况下的图像传感器以及该图像传感器的驱动方法的例子。图3示出根据第一实施例的图像传感器100A的示例的结构。要注意，在图3中，利用相同的附图标记来表示与上述图1相同的元件，并且省略对这些元件的详细说明。

在图3中，与图1的不同之处仅在于列电路组11，其中像素50、50、...等的其余结构与图1相同。在列电路组11中，经由钳位电容器20将垂直输出线8连接至列放大器21的反转输入端。经由反馈电容器22将列放大器21的反转输入端连接至列放大器21的输出端。由钳位电容器20和反馈电容器22之间的比来确定列放大器21的放大比。还经由根据信号φCLAMP控制ON/OFF(接通/断开)的钳位开关23将列放大器21的反转输入端和输出端相连接。将信号VCLAMP输入至列放大器21的非反转输入端。

经由根据信号φTS控制ON/OFF的传送门24将列放大器21的输出信号传送至传送电容器25，并将其存储在传送电容器25中。经由由水平扫描电路13根据水平时钟φH控制ON/OFF的作为读取开关的传送门26，将存储在传送电容器25中的信号输出至水平输出线12。

图4是示出在图3的结构中通过正常读出从像素50、50、...读出电荷的情况下一个水平期间的驱动定时示例的时序图。在附图中，各个信号采取“高”状态(称为“H”)和“低”状态(称为“L”)的其中一个。这同样适用于以下类似的时序图。

信号HD表示一个水平期间的开始，并且信号φHST表示水平扫描期间的开始，即由水平扫描电路13将各列的输出信号输出到水平输出线12的开始。将从信号HD变为“L”的时间t1到信号φHST变为“L”的时间t9的期间称为水平消隐期间(horizontalblanking period)。在该水平消隐期间，经由列放大器21将从像素50、50、...读出的一行的信号传送至传送电容器25，并将其存储在传送电容器25中。在该水平消隐期间，水平扫描时钟φH停止。

以下将重点对包括像素50、50、...的矩阵中的第n行像素的操作进行说明。在时间t2，第n行信号φSEL变为“H”以接通行选择开关7，由此将第n行像素50中的电路连接至垂直输出线8。

要注意，在下文将“第n行信号φSEL”称为指派了下标n的信号φSELn。这同样适用于其它类型的信号。此外，在方便时，将“第n行像素50”称为像素50。

在时间t2，信号φSELn变为“H”以接通行选择开关7，由此将第n行像素50中的电路连接至垂直输出线8，并接通复位开关4，由此对累积在累积电容器5中的不需要的电荷进行复位。在时间t3，信号φRESn变为“L”以断开复位开关4，从而完成复位。

此外，在时间t3，信号φCLAMP变为“H”以接通钳位开关23，由此在连接至垂直输出线8的钳位电容器20中对在像素50中生成的噪声分量进行钳位。在时间t4，信号φCLAMP变为“L”以断开钳位开关23，由此完成了在钳位电容器20中对在像素50中生成的噪声分量的钳位。

在时间t5，信号φTXn变为“H”以接通传送开关3，从而将累积在光电二极管2中的信号电荷传送至累积电容器5。在时间t6，信号φTXn变为“L”以断开传送开关3，从而完成了向累积电容器5传送信号电荷，并且信号φTS变为“H”以接通传送门24。当传送门24接通时，由源极跟随器放大器6对像素50中的累积电容器5的信号电荷进行放大并将其转换成电压，并将这些电压输出至垂直输出线8。经由相应的钳位电容器20和列放大器21将输出至垂直输出线8的信号传送至传送电容器25，并将这些信号存储在传送电容器25中。

要注意，在时间t4完成上述钳位之后，由列放大器21对从垂直输出线8输入至钳位电容器20的信号与在从时间t3至时间t4的时间段期间在钳位电容器20中进行钳位所得到的噪声分量之间的差分信号进行放大和输出。

在时间t7，信号φTS变为“L”以断开传送门24，从而完成了在传送电容器25中的存储。然后，在时间t8，信号φSELn变为“L”以断开行选择开关7。

从时间t9开始，对第n行信号开始一个水平扫描期间。在该水平扫描期间中，开始向水平扫描电路13输入水平扫描时钟φH。水平扫描电路13根据水平扫描时钟φH顺次接通传送门26，并且将连接至接通了的传送门26的传送电容器25中所存储的信号顺次输出至水平输出线12，并且将第n行图像信号从输出放大器14输出。

要注意，将水平输出线12连接至水平输出线复位开关27，其中根据信号φCHR控制水平输出线复位开关27的ON/OFF，并且针对各水平扫描时钟φH，将水平输出线复位开关27复位至电压VCHR。

接着，将参考图3和5来说明根据本发明第一实施例的列噪声获取操作。图5是示出在根据第一实施例的列噪声获取时一个水平期间的驱动定时示例的时序图。

在第一实施例中，在将图5中从时间t1至时间t9的水平消隐期间作为列噪声获取驱动期间的情况下，在该期间内执行一行的列噪声获取。更具体地，列噪声获取驱动期间指针对各列经由列放大器21将一行的列噪声信号存储在传送电容器25中的期间。在该列噪声获取驱动期间，水平扫描时钟φH停止。

在时间t3，信号φCLAMP变为“H”以接通钳位开关23，并在钳位电容器20中对当前的垂直输出线8的信号电平进行钳位。在时间t4，信号φCLAMP变为“L”以断开钳位开关23，从而完成在钳位电容器20中对垂直输出线8的信号电平的钳位。然后，在时间t6，信号φTS变为“H”以接通传送门24，由此将列放大器21的输出信号传送至传送电容器25并将其存储在传送电容器25中。

要注意，在时间t4完成在钳位电容器20中的钳位之后，对在从时间t3至时间t4的时间段期间进行钳位所得到的垂直输出线8的信号电平与当前的垂直输出线8的信号电平之间的差分信号进行放大，并将该差分信号从列放大器21输出。如由图5中的信号φSELn所示，在列噪声获取驱动期间使信号φSELn保持为“L”，从而不将像素50的电路连接至垂直输出线8。因此，垂直输出线8的信号电平无变化。

在时间t9，列噪声获取驱动期间结束，并且当开始水平扫描期间时，根据水平扫描时钟φH，针对各列从输出放大器14顺次输出一行的列噪声信号。将从输出放大器14输出的信号输入至参考图2所述的列噪声校正电路200。

在列噪声获取操作时，列噪声校正电路200的开关204选择输出端204B，并且在A/D转换单元202中将从输出放大器14输出的信号转换成数字信号，并将该数字信号输入至列方向平均化电路205。列方向平均化电路205针对各列将从A/D转换单元202输入的信号顺次相加，并且针对各列对相加结果求取平均，并将平均值作为列噪声校正数据存储在用于校正数据的存储器206中。

如上所述，根据第一实施例，可以在无需使用除有效像素区域以外的像素区域的情况下，获取在列放大器21中生成的列噪声以及由传送门24、传送电容器25和传送门26引起的列噪声。然后，可以基于所获取的列噪声获得校正数据。因此，可将该校正数据用于对像素信号中在列放大器21中生成的列噪声以及由传送门24、传送电容器25和传送门26引起的列噪声进行校正。

第二实施例

接着，将说明本发明的第二实施例。第二实施例提供了在将列放大器和噪声去除电路用作列电路组11中的列电路10、10...的情况下的图像传感器以及该图像传感器的驱动方法的例子。图6示出根据第二实施例的图像传感器100B的示例的结构。要注意，在图6中，利用相同的附图标记表示与上述图1和3相同的元件，并且省略对这些元件的详细说明。

在图6中，与上述图3中的列电路组11相比，添加了构成噪声去除电路的传送门28、传送电容器29和传送门30。另外，输出放大器14A使用具有反转输入和非反转输入的差分放大器，并且添加了复位开关31。

经由根据信号φTS控制ON/OFF的传送门24，将列放大器21的输出信号传送至传送电容器25并将其存储在传送电容器25中，并且经由根据信号φTN控制ON/OFF的传送门28，将列放大器21的输出信号传送至传送电容器29并将其存储在传送电容器29中。经由由水平扫描电路13根据水平时钟φH控制ON/OFF的作为读取开关的传送门26，将存储在传送电容器25中的信号输出至水平输出线12。此外，经由由水平扫描电路13根据水平时钟φH控制ON/OFF的作为读取开关的传送门30，将传送至传送电容器29的信号输出至水平输出线32。

如在下文将详细说明的，将拍摄到的图像信号输出至水平输出线12，而将列噪声信号输出至水平输出线32。输出放大器14A从自水平输出线12输入的拍摄到的图像信号中减去自水平输出线32输入的噪声信号，并将结果输出至图像传感器100B外部。

图7是示出在图6的结构中在通过正常读出从像素50、50...读出电荷的情况下一个水平期间的驱动定时示例的时序图。

信号HD表示一个水平期间的开始，并且信号φHST表示水平扫描期间的开始，即沿水平方向从像素50、50...进行读出的开始。将从信号HD变为“L”的时间t 11至信号φHST变为“L”的时间t19的时间段称为水平消隐期间。在该水平消隐期间，经由列放大器21将从像素50、50、...读出的一行的信号传送至传送电容器25，并将其存储在传送电容器25中。在该水平消隐期间，水平扫描时钟φH停止。

在时间t12，信号φSEL变为“H”以接通行选择开关7，由此将第n行像素50中的电路连接至垂直输出线8，并且接通复位开关4，由此对累积在累积电容器5中的不需要的电荷进行复位。在时间t13，信号φRESn变为“L”以断开复位开关4，由此完成了复位。

此外，在时间t13，信号φCLAMP变为“H”以接通钳位开关23，由此在连接到垂直输出线8的钳位电容器20中对在像素50中生成的噪声分量进行钳位。在时间t14，信号φCLAMP变为“L”以断开钳位开关23，由此完成了在钳位电容器20中对在像素50中生成的噪声分量的钳位。在时间t14，信号φTN变为“H”以接通传送门28，并将在列放大器21中生成的噪声分量传送至传送电容器29，并将该噪声分量存储在传送电容器29中。在时间t15，信号φTN变为“L”，从而完成了在列放大器21中生成的噪声分量在传送电容器29中的存储。

在时间t16，信号φTXn变为“H”以接通传送开关3，从而将累积在光电二极管2中的信号电荷传送至累积电容器5。在时间t17，信号φTXn变为“L”以断开传送开关3，从而完成了向累积电容器5传送信号电荷，并且信号φTS变为“H”以接通传送门24。当传送门24接通时，由源极跟随器放大器6对像素50中的累积电容器5的信号电荷进行放大并将其转换成电压，从而将该电压输出至垂直输出线8。经由相应的钳位电容器20和列放大器21将输出至垂直输出线8的信号传送至传送电容器25，并将其存储在传送电容器25中。

在时间t18，信号φTS变为“L”，由此完成了从垂直输出线8输出的信号在传送电容器25中的存储。然后，在时间t19，信号φSELn变为“L”以断开行选择开关7。

随后，从时间t20开始，对于第n行信号开始一个水平扫描期间。在该水平扫描期间，开始向水平扫描电路13输入水平扫描时钟φH。水平扫描电路13根据水平扫描时钟φH顺次接通传送门26和30。将连接至接通了的传送门26的传送电容器25中所存储的图像信号顺次输出至水平输出线12，并将连接至接通了的传送门30的传送电容器29中所存储的噪声信号顺次输出至水平输出线32。在输出放大器14A中，从自水平输出线12输入的图像信号中减去自水平输出线32输入的噪声信号，并将减去了噪声信号的图像信号作为一行的图像信号而输出。

要注意，将水平输出线12和32连接至水平输出线复位开关27和31，其中根据信号φCHR控制水平输出线复位开关27和31的ON/OFF，并且针对各水平扫描时钟φH，将水平输出线复位开关27和31复位至电压VCHR。

接着，将参考图6和8来说明根据本发明的第二实施例的列噪声获取操作。图8是示出在根据第二实施例的列噪声获取时一个水平期间的驱动定时示例的时序图。

在第二实施例中，在将图8中从时间t11至时间t20的水平消隐期间作为列噪声获取驱动期间的情况下，在该期间内执行一行的列噪声获取。更具体地，该列噪声获取驱动期间指针对各列经由列放大器21将一行的列噪声信号存储在传送电容器25中的期间。在该列噪声获取驱动期间，水平扫描时钟φH停止。

在时间t13，信号φCLAMP变为“H”以接通钳位开关23，并且在钳位电容器20中对当前的垂直输出线8的信号电平进行钳位。在时间t14，信号φCLAMP变为“L”以断开钳位开关23，从而完成了在钳位电容器20中对垂直输出线8的信号电平的钳位。此外，在时间t14，信号φTN变为“H”以接通传送门28，由此将在列放大器21中生成的噪声信号传送至传送电容器29并将其存储在传送电容器29中。在时间t15，信号φTN变为“L”以断开传送门28，从而完成了噪声信号在传送电容器29中的存储。

然后，在时间t17，信号φTS变为“H”以接通传送门24，由此将列放大器21的输出信号传送至传送电容器25并将其存储在传送电容器25中。

要注意，在时间t14完成在钳位电容器20中的钳位之后，对在从时间t13至时间t14的时间段期间进行钳位所得到的垂直输出线8的信号电平与当前的垂直输出线8的信号电平之间的差分信号进行放大，并将该差分信号从列放大器21输出。如由图7中的信号φSELn所示，在列噪声获取驱动期间使信号φSELn保持为“L”，而不将像素50的电路连接至垂直输出线8。因此，垂直输出线8的信号电平无变化。

在时间t18，信号φTS变为“L”以断开传送门24，从而完成列放大器21的输出信号在传送电容器25中的存储。在时间t20，列噪声获取驱动期间结束，并且当开始水平扫描期间时，根据水平扫描时钟φH，针对各列从输出放大器14A顺次输出一行的列噪声信号。将从输出放大器14A输出的信号输入至参考图2所述的列噪声校正电路200。根据第二实施例的列噪声校正电路200中的处理与已经说明的处理之间不存在差异，因而这里省略了对该处理的说明。

如上所述，在第二实施例的情况下，可以在无需使用除有效像素区域以外的像素区域的情况下，获取由传送门24和28、传送电容器25和29以及传送门26和30引起的列噪声。然后，可以基于所获取的列噪声获得校正数据。因此，可将该校正数据用于对像素信号中由传送门24和28、传送电容器25和29以及传送门26和30引起的列噪声进行校正。

第三实施例

接着，将说明根据本发明第三实施例的图像传感器和该图像传感器的驱动方法。第三实施例提供了以下例子：将列放大器和噪声去除电路用作列电路组11中的列电路10、10...，并且提供了源极跟随器作为传送电容器的输出缓冲放大器。图9示出根据第三实施例的图像传感器100C的示例的结构。要注意，在图9中，利用相同的附图标记来表示与上述图1和6相同的元件，并且省略对这些元件的详细说明。

在图9中，在由恒定电流源34驱动的源极跟随器放大器33中对存储在传送电容器25中的信号进行电流放大，并将其输出至水平输出线12。类似地，在由恒定电流源36驱动的源极跟随器放大器35中对存储在传送电容器29中的信号进行电流放大，并将其输出至水平输出线32。与上述如图6所示配置的图像传感器100B相比，在如图9所示配置的图像传感器100C中，可以减小传送电容器25和29的容量。因此，与图6所示的图像传感器100B相比，可以减小根据第三实施例的图像传感器100C的面积。

根据第三实施例的正常读出时的驱动和在列噪声获取操作期间的驱动与在参考图7和8所述的第二实施例中的驱动相同，因此这里省略对它们的说明。

在第三实施例的情况下，可以在无需使用除有效像素区域以外的像素区域的情况下，获取由传送门24和28、传送电容器25和29、传送门26和30以及源极跟随器放大器33和35引起的列噪声。然后，可将基于所获取的列噪声所获得的校正数据用于对像素信号中由传送门24和28、传送电容器25和29、传送门26和30以及源极跟随器放大器33和35引起的列噪声进行校正。

要注意，尽管在第三实施例中使用单纯的源极跟随器放大器作为传送电容器25和29的输出缓冲放大器，但第三实施例不限于此，并且可以使用其它类型的缓冲放大器。

第四实施例

接着，将说明本发明的第四实施例。第四实施例提供了在将列放大器和列A/D电路用作列电路组11中的列电路10、10、...的情况下的图像传感器以及该图像传感器的驱动方法的例子。图10示出根据第四实施例的图像传感器100D的示例的结构。要注意，在图10中，利用相同的附图标记来表示与上述图1相同的元件，并且省略对这些元件的详细说明。

将来自各列中的列放大器21的输出分别输入至列A/D电路37。在该例子中，具有斜坡型结构的列A/D电路37具有针对各列的电压比较器38和计数器41，并且具有计数器39和D/A电路40。计数器39对输入的时钟信号φADCLK进行计数。在D/A电路40中将计数器39的计数值转换成电压值，并将该电压值输入至各个电压比较器38的一个输入端。将各个列放大器21的输出输入至各个电压比较器38的另一输入端。计数器41响应于电压比较器38的输出的变化，停止或保持对时钟信号φADCLK进行计数。

将说明列A/D电路37的操作。计数器39和D/A电路40生成斜坡波形，并且将该斜坡波形输入至电压比较器38的一个输入端。电压比较器38将输入至该输入端的斜坡波形与输入至另一输入端的列放大器21的输出进行比较，并且当输入至这两个输入端的电压相互一致时，改变输出。计数器41响应于电压比较器38的输出的变化停止对时钟信号φADCLK进行计数，并且保持在停止计数时的计数值。该操作对列放大器21的输出信号应用A/D转换，其中将列放大器21的输出信号的数字值保持在计数器41中。

水平扫描电路13根据水平扫描时钟φH顺次选择计数器41、41、...。由水平扫描电路13所选择的计数器41将所保持的数字值输出至数字信号输出线42。经由输出缓冲器43将输出至数字信号输出线42的数字值输出至图像传感器100D外部。

图11是示出在图10的结构中在通过正常读出从像素50、50、...读出电荷的情况下一个水平期间的驱动定时示例的时序图。

信号HD表示一个水平期间的开始，并且信号φHST表示水平扫描期间的开始，即沿水平方向从像素50、50、...进行读出的开始。将从信号HD变为“L”的时间t31至信号φHST变为“L”的时间t39的期间称为水平消隐期间。在该水平消隐期间，经由列放大器21将从像素50、50、...读出的一行的信号传送至电压比较器38。在该水平消隐期间，水平扫描时钟φH停止。

在时间t32，信号φSELn变为“H”以接通行选择开关7，由此将第n行像素50中的电路连接至垂直输出线8。此外，在时间t32，信号φRESn变为“H”以接通复位开关4，由此对累积在累积电容器5中的不需要的电荷进行复位。在时间t33，信号φRESn变为“L”以完成复位，并且信号φCLAMP变为“H”以接通钳位开关23，由此在连接至垂直输出线8的钳位电容器20中对在像素50中生成的噪声分量进行钳位。在时间t34，信号φCLAMP变为“L”以断开钳位开关23，由此完成了在钳位电容器20中对在像素50中生成的噪声分量的钳位。

在时间t35，信号φTXn变为“H”以接通传送开关3，由此将累积在光电二极管2中的信号电荷传送至累积电容器5。在时间t36，将信号φADCLK输入至列A/D电路37，以开始在列A/D电路37中进行A/D转换操作。在时间t37，信号φADCLK停止，由此结束列A/D电路37中的A/D转换操作。然后，在时间t38，信号φSELn变为“L”以断开行选择开关7。

随后，从时间t39开始，对于第n行数字信号开始一个水平扫描期间。在该水平扫描期间，开始向水平扫描电路13输入水平扫描时钟φH。水平扫描电路13根据水平扫描时钟φH顺次选择计数器41。将在所选择的列中的计数器41的输出输出至数字信号输出线42，并经由输出缓冲器43将其输出至图像传感器100D。

接着，将参考图10和12来说明根据本发明第四实施例的列噪声获取操作。图12是示出在根据第四实施例的列噪声获取时一个水平期间的驱动定时示例的时序图。

在第四实施例中，在将图12中从时间t31至时间t39的水平消隐期间作为列噪声获取驱动期间的情况下，在该期间内执行一行的列噪声获取。更具体地，该列噪声获取驱动期间指以下期间，在该期间，针对各列，经由列放大器21在列A/D电路37中将一行的列噪声信号转换成数字值，并将这些数字值保持在计数器41中。在该列噪声获取驱动期间，水平扫描时钟φH停止。

在时间t33，信号φCLAMP变为“H”以接通钳位开关23，并在钳位电容器20中对当前的垂直输出线8的信号电平进行钳位。在时间t34，信号φCLAMP变为“L”以断开钳位开关，从而完成了在钳位电容器20中对在像素50中生成的噪声分量的钳位。在时间t36，将信号φADCLK输入至列A/D电路37，以开始在列A/D电路37中进行A/D转换操作。该A/D转换操作将各列中的列放大器21、21、...的输出信号转换成数字值，并将这些数字值保持在各个计数器41、41、...中。在时间t37，信号φADCLK停止，以完成在列A/D电路37中的A/D转换操作。

要注意，在时间t4中完成在钳位电容器20中的钳位之后，对在从时间t33至时间t34的时间段期间进行钳位所得到的垂直输出线8的信号电平与当前的垂直输出线8的信号电平之间的差分信号进行放大，并将该差分信号从列放大器21输出。如由图12中的信号φSELn所示，在列噪声获取驱动期间使信号φSELn保持为“L”，而不将像素50的电路连接至垂直输出线8。因此，垂直输出线8的信号电平无变化。

随后，从时间t39开始，对于第n行数字信号开始一个水平扫描期间。在该水平扫描期间，开始向水平扫描电路13输入水平扫描时钟φH。水平扫描电路13根据水平扫描时钟φH顺次选择计数器41。将所选择的列中的计数器41的输出输出至数字信号输出线42，并将其供给至输出缓冲器43。

将输出缓冲器43的输出输入至参考图2所述的列噪声校正电路200。要注意，在第四实施例中，在列A/D电路37中将图像传感器100D的输出预先转换成数字信号。因此，省略了列噪声校正电路200中的A/D转换单元202。根据第四实施例的校正处理电路203中的处理与已经说明的处理之间不存在差异，因而这里省略了对该处理的说明。

如上所述，在第四实施例的情况下，可以在无需使用除有效像素区域以外的像素区域的情况下，获取在列放大器21中生成的列噪声和由列A/D电路37引起的列噪声。然后，可以基于所获取的列噪声获得校正数据。因此，可将该校正数据用于对像素信号中在列放大器21中生成的列噪声和由列A/D电路37引起的列噪声进行校正。

第五实施例

接着，将说明根据本发明第五实施例的图像传感器和该图像传感器的驱动方法的例子。第五实施例提供了以下例子：尽管使用了在第一实施例中所述的图像传感器100A，但用于列噪声获取的驱动方法与第一实施例中用于列噪声获取的驱动方法不同。要注意，在第五实施例中，用于通过正常读出从像素50、50、...读出电荷的驱动定时与在第一实施例中如参考图4所述的正常读出的驱动定时相同，并且这里省略了对该驱动定时的说明。

在上述第一实施例中，在列噪声获取驱动期间不将像素50、50、...的电路连接至垂直输出线8，从而不驱动像素50、50、...中各个像素中的电路。与之相对，在第五实施例中，在列噪声获取驱动期间，将像素50、50、...的电路连接至垂直输出线8，以驱动像素50、50、...中各个像素中的电路。在这种情况下，以不将累积在光电二极管2中的信号电荷传送至累积电容器5的方式驱动这些电路。

图13是示出在根据第五实施例的列噪声获取时一个水平期间的驱动定时示例的时序图。

在第五实施例中，以与在参考图5所述的第一实施例的情况下相同的方式，在将图13中从时间t 1至时间t9的水平消隐期间作为列噪声获取驱动期间的情况下，在该期间内执行一行的列噪声获取。更具体地，该列噪声获取驱动期间指针对各列经由列放大器21将一行的列噪声信号存储在传送电容器25中的期间。在该列噪声获取驱动期间，水平扫描时钟φH停止。

在时间t2，信号φSELn变为“H”以接通行选择开关7，由此将第n行像素50中的电路连接至垂直输出线8，并且接通复位开关4，由此对累积在累积电容器5中的不需要的电荷进行复位。在时间t3，信号φRESn变为“L”以断开复位开关4，从而完成了复位。

此外，在时间t3，信号φCLAMP变为“H”以接通钳位开关23，由此在连接至垂直输出线8的钳位电容器20中对在像素50中生成的噪声分量进行钳位。在时间t4，相关的信号φCLAMP变为“L”以断开钳位开关23，从而完成了在钳位电容器20中对在像素50中生成的噪声分量的钳位。

在时间t6，信号φTS变为“H”以接通传送门24。当传送门24接通时，由源极跟随器放大器6对像素50中的累积电容器5的信号电荷进行放大并将其转换成电压，并将该电压输出至垂直输出线8。经由相应的钳位电容器20和列放大器21将输出至垂直输出线8的信号传送至传送电容器25，并将其存储在传送电容器25中。

要注意，在时间t4完成上述钳位之后，对从垂直输出线8输入至钳位电容器20的信号与在从时间t3至时间t4的时间段期间在钳位电容器20中进行钳位所得到的噪声分量之间的差分信号进行放大，并将该差分信号从列放大器21输出。如由图13中的信号φTXn所示，在该列噪声获取驱动期间，使信号φTXn保持为“L”，并且不将光电二极管2的电荷传送至累积电容器5。因此，垂直输出线8的信号电平无变化。

在时间t7，信号φTS变为“L”以断开传送门24，从而完成了在传送电容器25中的存储。然后，在时间t8，信号φSELn变为“L”以断开行选择开关7。

从时间t9开始，对于第n行信号开始一个水平扫描期间。在该水平扫描期间，开始向水平扫描电路13输入水平扫描时钟φH。水平扫描电路13根据水平扫描时钟φH顺次接通传送门26，并将连接至接通了的传送门26的传送电容器25中所存储的信号顺次输出至水平输出线12，并将一行的噪声信号从输出放大器14输出。

要注意，水平输出线12具有水平输出线复位开关27，其中根据信号φCHR控制水平输出线复位开关27的ON/OFF，并且针对各水平扫描时钟φH，将水平输出线复位开关27复位至电压VCHR。

如上所述，在第五实施例中，以与在上述第一实施例中的方式相同的方式，同样可以在无需使用除有效像素区域以外的像素区域的情况下，获取在列放大器21中生成的列噪声以及由传送门24、传送电容器25和传送门26引起的列噪声。然后，可以基于所获取的列噪声获得校正数据。因此，可将该校正数据用于对像素信号中在列放大器21中生成的列噪声以及由传送门24、传送电容器25和传送门26引起的列噪声进行校正。

第六实施例

接着，将说明根据本发明第六实施例的图像传感器和该图像传感器的驱动方法的例子。图14示出根据第六实施例的图像传感器100E的示例的结构。要注意，在图14中，利用相同的附图标记来表示与上述图6相同的元件，并且省略了对这些元件的详细说明。

如图14所示，在根据第六实施例的图像传感器100E中，与参考图6所述的根据第二实施例的图像传感器100B相比，在各列中省略了钳位电容器20、列放大器21、反馈电容器22和钳位开关23。换言之，在图像传感器100E中，在各列中，将垂直输出线8的输出直接供给至各个传送门24和28。

图15是示出在图14的结构中在通过正常读出从像素50、50、...读出电荷的情况下一个水平期间的驱动定时示例的时序图。

信号HD表示一个水平期间的开始，并且信号φHST表示水平扫描期间的开始，即沿水平方向从像素50、50、...进行读出的开始。将从信号HD变为“L”的时间t41至信号φHST变为“L”的时间t49的期间称为水平消隐期间。在该水平消隐期间，经由传送门24将从像素50、50、...读出的一行的信号传送至传送电容器25，并将其存储在传送电容器25中。在该水平消隐期间，水平扫描时钟φH停止。

在时间t42，信号φSEL变为“H”以接通行选择开关7，由此将第n行像素50中的电路连接至垂直输出线8，并且接通复位开关4，由此对累积在累积电容器5中的不需要的电荷进行复位。在时间t43，信号φRESn变为“L”以断开复位开关4，由此完成了复位。

在时间t43，信号φTN变为“H”以接通传送门28，由此经由传送门28将在各个像素50中生成的噪声分量传送至传送电容器29，并将其存储在传送电容器29中。在时间t44，信号φTN变为“L”，以完成在各个像素50中生成的噪声分量在传送电容器29中的存储。

在时间t45，信号φTXn变为“H”以接通传送开关3，从而将累积在光电二极管2中的信号电荷传送至累积电容器5。在时间t46，信号φTXn变为“L”以断开传送开关3，从而完成了向累积电容器5传送信号电荷，并且信号φTS变为“H”以接通传送门24。当传送门24接通时，由源极跟随器放大器6对像素50中的累积电容器5的信号电荷进行放大并将其转换成电压，并且将该电压输出至垂直输出线8。经由传送门24将输出至垂直输出线8的信号传送至传送电容器25，并将其存储在传送电容器25中。

在时间t47，信号φTS变为“L”，以完成从垂直输出线8输出的信号在传送电容器25中的存储。然后，在时间t48，信号φSELn变为“L”以断开行选择开关7。

随后，从时间t49开始，对于第n行信号开始一个水平扫描期间。在该水平扫描期间中，开始向水平扫描电路13输入水平扫描时钟φH。水平扫描电路13根据水平扫描时钟φH顺次接通传送门26和30。将连接至接通了的传送门26的传送电容器25中所存储的图像信号顺次输出至水平输出线12。此外，将连接至接通了的传送门30的传送电容器29中所存储的噪声信号顺次输出至水平输出线32。在输出放大器14A中，从自水平输出线12输入的拍摄到的图像信号中减去从水平输出线32输入的噪声信号，并且将减去了噪声信号的图像信号作为一行的图像信号而输出。

要注意，将水平输出线12和32连接至水平输出线复位开关27和31，其中根据信号φCHR控制水平输出线复位开关27和31的ON/OFF，并且针对各水平扫描时钟φH，将水平输出线复位开关27和31复位至电压VCHR。

接着，将参考图14和16来说明根据本发明第六实施例的列噪声获取操作。图16是示出在根据第六实施例的列噪声获取时一个水平期间的驱动定时示例的时序图。

在第六实施例中，在将图16中从时间t41至时间t49的水平消隐期间作为列噪声获取驱动期间的情况下，在该期间内执行一行的列噪声获取。更具体地，该列噪声获取驱动期间指针对各列经由传送门24将一行的列噪声信号存储在传送电容器25中的期间。在该列噪声获取驱动期间，水平扫描时钟φH停止。

在时间t42，信号φSEL变为“H”以接通行选择开关7，由此将第n行像素50中的电路连接至垂直输出线8，并且接通复位开关4，由此对累积在累积电容器5中的不需要的电荷进行复位。在时间t43，信号φRESn变为“L”以断开复位开关4，由此完成了复位。

在时间t43，信号φTN变为“H”以接通传送门28，由此将在各个像素50中生成的噪声分量传送至传送电容器29，并将其存储在传送电容器29中。在时间t44，信号φTN变为“L”，以完成在各个像素50中生成的噪声信号在传送电容器29中的存储。

在时间t46，信号φTS变为“H”以接通传送门24。当传送门24接通时，由源极跟随器放大器6对像素50中的累积电容器5的信号电荷进行放大并将其转换成电压，并将这些电压输出至垂直输出线8。经由相应的传送门24将输出至垂直输出线8的信号传送至传送电容器25，并将其存储在传送电容器25中。

在时间t47，信号φTS变为“L”，以完成从垂直输出线8输出的信号在传送电容器25中的存储。然后，在时间t8，信号φSELn变为“L”以断开行选择开关7。

随后，从时间t49开始，对于第n行信号开始一个水平扫描期间。在该水平扫描期间，开始向水平扫描电路13输入水平扫描时钟φH。水平扫描电路13根据水平扫描时钟φH顺次接通传送门26和30。将连接至接通了的传送门26的传送电容器25中所存储的信号顺次输出至水平输出线12。此外，将连接至接通了的传送门30的传送电容器29中所存储的噪声信号顺次输出至水平输出线32。在输出放大器14A中，从自水平输出线12输入的图像信号中减去从水平输出线32输入的噪声信号，并且将减去了噪声信号的图像信号作为一行的列噪声信号而输出。

要注意，将水平输出线12和32连接至水平输出线复位开关27和31，其中根据信号φCHR控制水平输出线复位开关27和31的ON/OFF，并且针对各水平扫描时钟φH，将水平输出线复位开关27和31复位至电压VCHR。

要注意，如由图13中的信号φTXn所示，在列噪声获取驱动期间使信号φTXn保持为“L”，并且不将光电二极管2的电荷传送至累积电容器5。因此，垂直输出线8的信号电平无变化。因此，在第六实施例的情况下，可以在无需使用除有效像素区域以外的像素区域的情况下，获取由传送门24和28、传送电容器25和29以及传送门26和30引起的列噪声。然后，可以基于所获取的列噪声获得校正数据，并且可将该校正数据用于对像素信号中由传送门24和28、传送电容器25和29以及传送门26和30引起的列噪声进行校正。

第七实施例

接着，将说明本发明的第七实施例。第七实施例提供了以下例子：将根据各个上述实施例的图像传感器100A～100E以及用于各个图像传感器的驱动方法应用于摄像设备。图17示出根据本发明第七实施例的摄像设备300的示例的结构。要注意，除非另外具体说明，以下在将根据各个实施例的图像传感器100A～100E表示为图像传感器100的情况下进行说明。

透镜101在图像传感器100上形成被摄体的光学图像。根据由光圈控制单元113实行的控制，可以在光圈102处改变通过透镜101入射到图像传感器100的光的光量。此外，由包括机械快门的快门103根据由快门控制单元114实行的控制来控制光入射到图像传感器100所需要的时间。设置了光学滤波器104，以限制入射到图像传感器100的光的波长或空间频率。

将从图像传感器100输出的图像信号供给至模拟前端单元106。模拟前端单元106包括：CDS电路107，用于去除所供给的图像信号的噪声；放大器108，用于调整信号增益；和A/D转换器9，用于将模拟信号转换成数字信号。在模拟前端单元106中对图像信号进行噪声去除处理和信号增益调整并将其转换成数字信号，并且输出该数字信号。要注意，可将A/D转换器109用作参考图2所述的A/D转换单元202。

将从模拟前端单元106输出的数字图像信号供给至数字信号处理单元110。数字信号处理单元110还包括参考图2所述的列噪声校正电路200中的校正处理电路203。数字信号处理单元110利用校正处理电路203对从模拟前端单元106供给的图像数据应用列噪声校正处理。然后，对经过了列噪声校正处理的图像数据应用白平衡校正和伽玛校正等各种类型的校正处理。

经由控制单元111和显示接口单元116将在数字信号处理单元110中经过了各种类型的校正处理的图像数据供给至显示单元117，并将其显示在显示单元117上。对于显示单元117，例如，可以使用LCD作为显示元件。

数字信号处理单元110还可以对经过了各种类型的校正处理的图像数据应用压缩编码处理。例如，数字信号处理单元110经由控制单元111将经过了各种类型的校正处理的图像数据临时存储在图像存储器112中，并且对图像存储器112中所存储的图像数据应用压缩编码处理。例如，经由控制单元111和记录接口单元118将经过了压缩编码的压缩图像数据记录在包括例如非易失性存储器的记录介质119上。

控制单元111具有例如CPU、ROM和RAM，并且控制整个摄像设备300的操作。更具体地，CPU使用RAM作为工作空间以执行预先存储在ROM中的程序，并将命令发送至摄像设备300的各个单元，并且控制摄像设备300中的数据流。此外，控制单元111可以经由外部接口120与个人计算机等的外部信息装置进行通信。

快门按钮130可以检测按钮半按下状态和完全按下了按钮的按钮全按下状态，由此输出与状态相应的控制信号。控制单元111根据从快门按钮130输出的控制信号，对摄像设备300进入拍摄准备状态的定时和快门130打开的定时进行控制。

定时生成单元115根据由控制单元111实行的控制，生成要供给至图像传感器100、模拟前端单元106和数字信号处理单元110各自的定时信号。更具体地，定时生成单元115根据由控制单元111实行的控制，生成信号HD、信号φHST、信号φH和信号φCHR。此外，定时生成单元115根据由控制单元111实行的控制，生成信号φSELn、信号φRESn、信号φTXn、信号φCLAMP、信号φTN和信号φTS。将由定时生成单元115生成的这些信号供给至图像传感器100。此外，在由定时生成单元115生成的信号中，例如，将信号HD、信号φHST和信号φH供给至模拟前端单元106和数字信号处理单元110。图像传感器100、控制单元111和定时生成单元115等一起构成了用于驱动图像传感器100的摄像***。

接着，将说明在拍摄期间具有图17的上述结构的摄像设备300的操作。未示出的电源开关的操作接通了主电源。当主电源接通时，接通了控制单元111和定时生成单元115等的控制***的电源，并且此外，接通了模拟前端单元106和数字信号处理单元110等的拍摄***电路的电源。

在接通各单元的电源之后，当操作快门按钮130时，控制单元111控制光圈控制单元113以打开光圈102，并且控制快门控制单元114以打开快门103，从而控制曝光量。在模拟前端单元106中对从图像传感器100输出的图像信号进行噪声处理和增益调整，并进一步将其转换成数字图像信号，然后供给至数字信号处理单元110。控制单元111基于供给至数字信号处理单元110的图像数据，计算曝光。控制单元111基于曝光计算的结果判断被摄体的亮度，并根据判断结果控制光圈控制单元113。

当执行光圈控制时，控制单元111从自图像传感器100输出的图像信号中提取高频分量，并且计算到被摄体的距离。之后，控制单元111控制未示出的透镜驱动单元以驱动透镜，并判断透镜是否聚焦，并且在控制单元111判断为透镜未聚焦时再次驱动该透镜以测量距离。

当判断为透镜处于聚焦时，控制单元111控制定时生成单元115以将图像传感器100驱动到各个像素50、50、...的电荷累积状态，控制快门控制单元114以打开快门103，并且开始曝光图像传感器100。通过该曝光将电荷累积在各个像素50的光电二极管2中。控制单元111在经过了预定的曝光时间之后关闭快门103，以结束图像传感器100的曝光。要注意，可以利用图像传感器100的电子快门功能来开始和结束曝光。

在曝光结束之后，控制单元111控制定时生成单元115以解除图像传感器100的累积状态，并且将图像传感器100移动到用于从像素50、50...读出电荷的期间。在该读取期间，将存储在光电二极管2中的电荷传送至各个像素50中的累积电容器5，并且对于像素50、50、...的各行，将累积在累积电容器5中的电荷作为图像信号从图像传感器100顺次输出。在模拟前端单元106中对从图像传感器100输出的图像信号进行相关双采样(CDS)等的噪声去除处理和增益调整处理等，然后对其进行A/D转换以获得数字图像信号。经由数字信号处理单元110将该图像数据供给至控制单元111，并将其写入图像存储器112中。

根据由控制单元111实行的控制，经由记录接口单元118将写入图像存储器112中的图像数据记录在记录介质119上。此时，可以对由数字信号处理单元110写入图像存储器112中的图像数据进行压缩编码，并将其记录在记录介质119上。此外，可以经由显示接口单元116将写入图像存储器112中的图像数据供给至显示单元117，并将其显示在显示单元117上。还可以经由外部接口120将写入图像存储器112中的图像数据传送至个人计算机121等，并且在个人计算机121上对该图像数据进行处理。

接着，将参考图18A～18D的时序图，说明在将根据本发明的图像传感器和该图像传感器的驱动方法应用于具有如图17中的上述结构的摄像设备300时优选的列噪声获取的时序。

图18A示出在图像传感器100中仅执行正常读出而不执行列噪声获取操作的情况下的时序例子。在操作了快门按钮130之后，在时间t51将图像传感器100置于累积状态，并且在时间t52打开快门103以开始对图像传感器100进行曝光。在时间t51和时间t52之间，例如，执行图像传感器100的像素50、50...的复位等。然后，在时间t53，关闭快门103以完成曝光，并且在时间t54，解除图像传感器100的累积状态。从将图像传感器100置于累积状态的时间t51至解除该累积状态的时间t54的期间是累积期间400。在解除了累积状态之后，图像传感器100的操作进入读取期间401。在读取期间401，从图像传感器100中的像素50、50、...读出电荷，并将所读出的电荷作为图像信号输出到图像传感器100外部。

在本实施例中，在图像传感器100的操作进入读取期间401之前执行列噪声获取操作。这允许对于从图像传感器100输出的图像信号执行列噪声校正，从而获得不具有纵条纹状列噪声的良好图像。

图18B示出在图像传感器100的累积期间400执行列噪声获取的示例。在图18B的例子中，累积期间400和列噪声获取期间402相互一致。更具体地，在本发明中，基于累积在传送电容器25中的电荷执行列噪声获取，而不将像素50、50、...的电路连接至垂直输出线8。因此，在图像传感器100中，可以在将电荷累积在像素50、50、...中的同时执行列噪声获取操作。在累积期间400执行列噪声获取允许在不存在列噪声获取的任何时间滞后的情况下进行拍摄。

要注意，尽管在图18B的例子中累积期间400和列噪声获取期间402相互一致，但本发明不限于此。因而，例如，在图像传感器100具有较少的随机噪声的情况下，或者在累积期间400是预定时间段或更长的情况下，可以在累积期间400内的某一时间段期间执行列噪声获取。

图18C示出如由列噪声获取期间402所示的列噪声获取操作在位于累积期间400的开始时间t51之前的时间ta开始并且在累积期间400完成之前结束的例子。在图18C的例子的情况下，在列噪声获取期间402和累积期间400部分重叠之后，图像传感器100仅具有剩余的累积期间400。

在从像素50、50、...读出电荷期间和列噪声获取期间等的以高速驱动图像传感器100的时间段期间，图像传感器100可能发热，并且该热可能影响图像质量。与在图18C的例子中相同，当驱动图像传感器100，使得用于执行电荷累积的时间段设置在列噪声获取期间402完成之后，并且在该时间段之后开始读取期间401时，图像传感器100中的发热减少。因此，可以获得由于由图像传感器100自身生成的热的影响导致的图像劣化较少的图像信号。

要注意，并未特别限制时间ta，只要时间ta设置在开始累积期间400之前，并且在结束列噪声获取期间402和开始读取期间401之间存在用于允许图像传感器100中的发热减少的时间段即可。例如，可以以半按下快门按钮130的状态作为触发来确定时间ta。在不限于该例子的情况下，可以将前一读取期间401的结束或在从该结束起经过了预定时间段之后的时间设置为时间ta。

图18D是在开始累积期间400之后、即在开始时间t51的预定时间段之后的时间tb时开始列噪声获取操作的例子。图18D的例子是在紧接其它驱动模式之后开始累积期间400的情况下使用的优选例子。作为其它驱动模式，可以考虑连续驱动图像传感器100以在显示单元117上显示运动图像的实时取景模式。

在这种情况下，在连续驱动图像传感器100的运动图像期间403中，图像传感器100发热并且达到高温。因而，在紧接运动图像期间403完成之后开始列噪声获取操作的情况下，存在以下可能性：由于由图像传感器100生成的热的影响而导致的信号劣化，因而可能不正确地获取了列噪声。在从运动图像期间403结束起经过了预定时间段之后开始列噪声获取操作时，在运动图像期间403中的发热的影响降低，从而允许更精确地获取到列噪声。

如上所述，根据本发明的第七实施例，可以在无需使用校正数据获取专用的像素区域的情况下以充分的精确度获取用于减少列噪声的校正数据。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改以及等同结构和功能。

Claims (6)

1.一种摄像***，其包括固态图像传感器，在所述固态图像传感器中，以矩阵的形式布置有多个像素，垂直输出线按列连接至所述多个像素中的各个像素，并且与所述垂直输出线的电压相应的信号各自经由为各个所述垂直输出线设置的列电路输出至水平输出线，所述摄像***包括：

垂直输出单元，用于将与来自所述多个像素的电荷相应的电压按行输出至所述垂直输出线；

水平输出单元，用于经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号顺次输出至所述水平输出线；

控制单元，用于利用第一驱动方法和第二驱动方法之一来控制所述垂直输出单元和所述水平输出单元；

平均化单元，用于按列对来自所述水平输出线的信号进行平均化以获取校正值，其中，来自所述水平输出线的该信号是通过利用所述第一驱动方法实行控制而获得的信号；以及

校正单元，用于使用从所述平均化单元获得的所述校正值对来自所述水平输出线的信号进行校正，其中，来自所述水平输出线的该信号是通过利用所述第二驱动方法实行控制而获得的信号，其中

所述第一驱动方法是如下驱动方法：对所述垂直输出单元进行控制，使得不将与在所述多个像素中所包括的光电转换元件中获得的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线，并且对所述水平输出单元进行控制，使得经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线，以及

所述第二驱动方法是如下驱动方法：对所述垂直输出单元进行控制，使得将与在所述光电转换元件中获得的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线，并且对所述水平输出单元进行控制，使得经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线。

2.根据权利要求1所述的摄像***，其特征在于，所述控制单元在利用所述第二驱动方法实行控制之前，利用所述第一驱动方法实行控制。

3.根据权利要求1所述的摄像***，其特征在于，在利用所述第二驱动方法连续实行控制的情况下，所述控制单元在经过预定时间段之后利用所述第一驱动方法实行控制。

4.根据权利要求1所述的摄像***，其特征在于，所述列电路使用CMOS结构以片上的方式在所述固态图像传感器中形成。

5.一种摄像***的控制方法，所述摄像***包括固态图像传感器，在所述固态图像传感器中，以矩阵的形式布置有多个像素，垂直输出线按列连接至所述多个像素中的各个像素，并且与所述垂直输出线的电压相应的信号各自经由为各个所述垂直输出线设置的列电路输出至水平输出线，所述控制方法包括以下步骤：

第一输出步骤，用于根据第一驱动方法实行控制，即使得不将与在所述多个像素中所包括的光电转换元件中获得的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线，并且经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线；

平均化步骤，用于按列对在所述第一输出步骤中获得的信号进行平均化，以获取校正值；

第二输出步骤，用于根据第二驱动方法实行控制，即按行将与在所述多个像素中所包括的所述光电转换元件中获得的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线，并且经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线；以及

校正步骤，用于使用在所述平均化步骤中获得的所述校正值对在所述第二输出步骤中获得的信号进行校正。

6.一种摄像***，包括：

固态图像传感器，其包括：按矩阵的形式布置的多个像素；按列连接到所述多个像素中的各个像素的垂直输出线；为各个所述垂直输出线设置的列电路；连接至所述列电路的水平输出线；垂直输出单元，用于将与来自所述多个像素的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线；以及水平输出单元，用于经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线；

控制单元，用于利用第一驱动方法和第二驱动方法之一来控制所述固态图像传感器；

校正信号生成单元，用于通过利用所述第一驱动方法控制所述固态图像传感器，根据从所述固态图像传感器输出的信号生成校正信号；以及

校正单元，用于基于由所述校正信号生成单元所生成的所述校正信号，通过利用所述第二驱动方法控制所述固态图像传感器来对从所述固态图像传感器输出的信号进行校正，其中

所述第一驱动方法是如下驱动方法：对所述垂直输出单元进行控制，使得不将与在所述多个像素中所包括的光电转换元件中获得的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线，并且对所述水平输出单元进行控制，使得经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线，以及

所述第二驱动方法是如下驱动方法：对所述垂直输出单元进行控制，使得将与在所述光电转换元件中获得的电荷相应的电压输出至所述垂直输出线，并且对所述水平输出单元进行控制，使得经由所述列电路将与所述垂直输出线的电压相应的信号输出至所述水平输出线。

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