[發(fā)明專利]固態(tài)圖像捕獲裝置、其驅(qū)動(dòng)方法及電子裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010105794.X
• 申請(qǐng)日: 2010-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN101841664A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大池祐輔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號(hào): H04N5/335
• 分類號(hào): H04N5/335;H04N3/15;H01L27/146
• 代理公司: 北京東方億思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 宋鶴;南霆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固態(tài)圖像捕獲裝置、其驅(qū)動(dòng)方法以及電子裝置。具體地，本發(fā)明涉及具有電子快門功能的諸如CMOS圖像傳感器之類的固態(tài)圖像捕獲裝置、其驅(qū)動(dòng)方法，以及具有該固態(tài)圖像捕獲裝置的電子裝置。

背景技術(shù)

作為固態(tài)圖像捕獲裝置的諸如X-Y地址類型固態(tài)圖像捕獲裝置之類的大多數(shù)CMOS圖像傳感器具有電子快門功能，用于電子地執(zhí)行對(duì)累積在光電轉(zhuǎn)換器(光接收單元)中的信號(hào)電荷的重置并重新開始信號(hào)電荷的累積的操作。一般地，CMOS圖像傳感器采用所謂的卷簾式快門(rollingshutter)(亦稱為焦平面快門)方案，用于通過順序掃描來相對(duì)于每個(gè)像素行執(zhí)行曝光的開始和結(jié)束。

在將卷簾式快門方案用于電子快門的情況中，由于曝光時(shí)段對(duì)于每個(gè)像素行不同步，因此，如果拍攝移動(dòng)的對(duì)象或忽亮忽滅的對(duì)象，則圖像可能失真或破損。就此而言，全局曝光被實(shí)現(xiàn)來在相對(duì)于所有像素的同一定時(shí)處執(zhí)行曝光的開始和結(jié)束，以使得當(dāng)拍攝移動(dòng)的對(duì)象或忽亮忽滅的對(duì)象時(shí)，可以防止失真。

因此，為了利用CMOS圖像傳感器來實(shí)現(xiàn)全局曝光，采用這樣的配置，其中，與光電轉(zhuǎn)換單元分開地設(shè)置用于保存信號(hào)電荷的保存單元(FD或CCD)。此外，對(duì)于所有像素，將信號(hào)電荷從光電轉(zhuǎn)換單元傳送到保存單元，以使得相對(duì)于所有像素同時(shí)執(zhí)行曝光的結(jié)束并且實(shí)現(xiàn)對(duì)曝光時(shí)段的同步。

然而，在采用添加了信號(hào)電荷保存單元的配置的CMOS圖像傳感器中，在曝光之后讀取信號(hào)電荷(光電荷)的期間，即，在信號(hào)電荷被持續(xù)地保存在保存單元中的時(shí)段期間，會(huì)再次發(fā)生電子電荷的累積，這是因?yàn)楣怆娹D(zhuǎn)換單元持續(xù)接收入射光。因此，當(dāng)入射光較強(qiáng)時(shí)，可能再次使光電轉(zhuǎn)換單元飽和。此外，如果從光電轉(zhuǎn)換單元溢出的信號(hào)電荷在保存單元中泄漏，則可能使圖像破損。

因此，在相關(guān)技術(shù)中，在像素內(nèi)部與傳送晶體管分開地設(shè)置電荷排放晶體管，該傳送晶體管將光電轉(zhuǎn)換單元中的信號(hào)電荷傳送到FD(浮動(dòng)擴(kuò)散)部件中，該電荷排放晶體管將光電轉(zhuǎn)換單元中的信號(hào)電荷排放到與FD部件不同的部分(例如參見日本未實(shí)審專利申請(qǐng)公報(bào)No.2004-140149)。

發(fā)明內(nèi)容

然而，如果采用向像素新增了電荷排放晶體管的配置，則由于用于驅(qū)動(dòng)電荷排放晶體管的信號(hào)互連(interconnection)的數(shù)目增加，因此，布圖效率降低。此外，由于光電轉(zhuǎn)換單元的上層的互連層中的互連數(shù)目隨著信號(hào)互連數(shù)目的增加而增加，因此，如果入射到光電轉(zhuǎn)換單元的光被上層互連排斥，則入射到光電轉(zhuǎn)換單元的光量減少，從而使得敏感度降低。

鑒于上面的問題，希望提供即使在采用具有電荷排放晶體管的像素結(jié)構(gòu)的情況中也可以防止布圖效率以及敏感度降低的固態(tài)圖像捕獲裝置，其驅(qū)動(dòng)方法以及具有該固態(tài)圖像捕獲裝置的電子裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種固態(tài)圖像捕獲裝置，該固態(tài)圖像捕獲裝置包括：像素陣列單元，該像素陣列單元包括二維排列的像素，每個(gè)像素包括光電轉(zhuǎn)換單元以及選擇性地排放累積在所述光電轉(zhuǎn)換單元中的電荷的電荷排放晶體管，其中，利用用于執(zhí)行從所述像素陣列單元的每個(gè)像素中讀取信號(hào)的驅(qū)動(dòng)的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)電荷排放晶體管。

在具有上述配置的固態(tài)圖像捕獲裝置中，在執(zhí)行從每個(gè)像素讀取信號(hào)的驅(qū)動(dòng)時(shí)利用驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)電荷排放晶體管的事實(shí)是指：用于信號(hào)讀取的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被共同用作電荷排放晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。因此，即使未設(shè)置用于傳輸電荷排放晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)線，也可以利用用于傳輸針對(duì)信號(hào)讀取的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)線來驅(qū)動(dòng)電荷排放晶體管。即，在采用包括了選擇性地排放累積在所述光電轉(zhuǎn)換單元中的電荷的電荷排放晶體管的像素結(jié)構(gòu)的情況中，即使未添加專用于驅(qū)動(dòng)電荷排放晶體管的信號(hào)線，也可以驅(qū)動(dòng)電荷排放晶體管。

根據(jù)本發(fā)明，在設(shè)置有電荷排放晶體管的像素結(jié)構(gòu)中，可以在不用添加專用信號(hào)線的情況下來驅(qū)動(dòng)電荷排放晶體管，以使得電荷排放晶體管的添加不會(huì)導(dǎo)致布圖效率或敏感度的降低。

附圖說明

圖1是圖示出應(yīng)用了本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的配置概況的系統(tǒng)配置圖；

圖2是圖示出在像素內(nèi)部沒有存儲(chǔ)器單元的像素結(jié)構(gòu)的電路示例1的電路配置的電路圖；

圖3是圖示出在像素內(nèi)部具有存儲(chǔ)器單元的像素結(jié)構(gòu)的電路示例2的電路配置的電路圖；

圖4是圖示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的主要元件的配置的電路圖；

圖5是圖示出根據(jù)第一實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的驅(qū)動(dòng)方法的一個(gè)示例的時(shí)序圖；

圖6是圖示出根據(jù)第一實(shí)施例當(dāng)執(zhí)行卷簾式快門操作時(shí)的驅(qū)動(dòng)示例的時(shí)序圖；