[發明專利]固態圖像拾取裝置和圖像拾取系統

有效

• 申請號: 201110251765.9
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102387318A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 沖田彰
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335;H04N5/225
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 楊小明

技術領域

本發明涉及固態圖像拾取裝置和圖像拾取系統。

背景技術

近年，在與CMOS型固態圖像拾取裝置相關聯的技術中取得了具大的進展。在CMOS型固態圖像拾取裝置中，其每個像素包括光電二極管、浮置擴散(以下稱為FD)區域、放大器和重置晶體管，浮置擴散區域將通過傳輸晶體管傳輸的電荷轉換為電壓信號，重置晶體管對FD區域進行重置。CMOS型固態圖像拾取裝置趨向于每一年都增加像素數量和減小像素尺寸。為了滿足這種趨勢，日本專利公開No.9-46596公開了這樣一種技術，在該技術中，為各個光電二極管提供傳輸晶體管，并且由光電二極管生成的電荷被傳輸到一個FD區域。這種技術使得可減少每個像素的放大晶體管的數量和重置晶體管的數量，從而使得可增大光電二極管的面積大小。

以下給出關于日本專利公開No.9-46596中所公開的技術的進一步描述，在該技術中，多個光電二極管中生成的電荷被傳輸到共享的FD區域。在一個FD區域被兩個光電二極管共享的情況下，當重置晶體管導通時，首先重置FD區域。注意，只要重置晶體管處于導通狀態，重置就繼續。在將從第一光電二極管讀出信號的時刻，使重置晶體管截止，并使連接至第一光電二極管的傳輸晶體管導通，以將信號電荷傳輸到FD區域。其后，再次使重置晶體管導通，以重置FD區域。在該重置之后，重置晶體管截止。然后使連接至第二光電二極管的傳輸晶體管導通，以將信號電荷傳輸到FD區域。重復執行上述過程，以從所有像素讀取信號。

在日本專利公開No.9-46596中所公開的技術中，在第一光電二極管的電荷被傳輸之前緊挨著的時刻，FD區域的電勢等于在重置晶體管在長時間段內保持在導通狀態之后獲得的FD電勢。另一方面，在第二光電二極管的電荷被傳輸之前緊挨著的時刻給定的FD區域的電勢等于在重置晶體管于第一光電二極管的電荷傳輸完成之后的短時間段內保持在導通狀態之后獲得的FD電勢。

因此，由于下述原因而出現兩個FD電勢之間的差。在固態圖像拾取裝置中，隨著信號讀取速率提高，每個像素的讀取時間縮短。更具體地講，例如，從第二光電二極管傳輸信號電荷之前緊挨著的重置時間為幾微秒那么短或者更短。結果，從第二光電二極管讀取信號之前的重置時間比從第一光電二極管讀取信號之前的重置時間短。因此，重置操作在實現完整的重置之前結束。因此，在緊挨在執行讀取之前的狀態下，就重置電勢而言，兩個二極管之間出現差異。該差導致圖像輸出的差異，這導致出現圖像質量降低的問題。

發明內容

應對以上問題的一種可行的方法是在執行從第一光電二極管的讀取之前的時間段期間保持重置晶體管處于截止狀態，并緊挨在重置結束之前導通重置晶體管。然而，在這種方法中，如果FD區域具有結漏，則在電荷在光電二極管中累積的時間段期間出現FD區域的電勢的大的變化，這可產生與緊挨在執行第二光電二極管的讀取之前的FD電勢相比的FD電勢的變化。此外，當具有高強度的光入射在像素上時，也可在FD區域的電勢中出現變化，這可產生與緊挨在執行第二光電二極管的讀取之前的FD電勢相比的FD電勢的變化。因此，這種方法沒有對所述問題提供好的解決方案。

鑒于以上，本發明提供一種固態圖像拾取裝置和圖像拾取系統，其被配置為減小共享一個浮置節點的光電轉換元件之間的輸出差異，從而使得可拍攝高質量圖像。

在一方面，本發明提供一種固態圖像拾取裝置，包括：第一光電轉換元件，第一光電轉換元件被配置為通過光電轉換生成電子；第二光電轉換元件，第二光電轉換元件被配置為通過光電轉換生成電子；共用的浮置節點；第一傳輸晶體管，第一傳輸晶體管被配置為將由第一光電轉換元件生成的電子傳輸到所述共用的浮置節點；第二傳輸晶體管，第二傳輸晶體管被配置為將由第二光電轉換元件生成的電子傳輸到所述共用的浮置節點；以及，重置晶體管，所述重置晶體管被配置為重置所述共用的浮置節點上的電子。所述固態圖像拾取裝置具有：第一重置時間段，在所述第一重置時間段中，在第一光電轉換元件中的電子被傳輸到所述共用的浮置節點之前，通過多個重置電壓順序地重置所述共用的浮置節點上的電子；以及，第二重置時間段，在所述第二重置時間段中，在第一光電轉換元件中的電子被傳輸到所述共用的浮置節點之后并且在第二光電轉換元件中的電子被傳輸到所述共用的浮置節點之前，通過第一重置電壓重置所述共用的浮置節點上的電子。所述第一重置時間段和第二重置時間段的長度不同。所述第一重置時間段包括在其中通過所述多個重置電壓中的最高重置電壓執行重置的子時間段，以及所述第二重置時間段包括在其中通過第一重置電壓執行重置的子時間段，其中，這兩個子時間段的長度基本上相等。