[發明專利]電子裝置和用于其的驅動方法

有效

• 申請號: 201210211658.8
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102843521B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 馬渕圭司
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235;H04N5/351;H04N5/3745;H04N5/378
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 張貴東

技術領域

本公開涉及具有固態圖像捕獲設備的電子裝置。特別地，本公開涉及具有帶有全局快門功能的固態圖像捕獲設備的電子裝置。此外，本公開涉及用于該電子裝置的驅動方法。

背景技術

典型地，CMOS（互補金屬氧化物半導體）固態圖像捕獲設備采用這樣的系統，該系統用于逐行順序讀出通過按二維矩陣排列的像素中的光接收部分生成和累積的信號電荷。在該情況下，通過讀出信號電荷的開始和結束確定在各像素的光接收部分的曝光時序。因此，在各像素處的曝光時序彼此不同。由此，當這樣的COMS固態圖像捕獲設備用于捕獲快速移動的被攝體的圖像時，存在被攝體的捕獲圖像失真的問題。

為了克服這樣的問題，近年來已經提出實現信號電荷累積的同時性的同時圖像捕獲功能（全局快門功能），并且具有全局快門功能的CMOS固態圖像捕獲設備的應用數量也正在增加。

為了確保存儲光接收部分生成的信號電荷直到讀出信號電荷，具有全局快門功能的CMOS固態圖像捕獲設備典型地具有光遮擋電荷累積部分。在典型的CMOS固態圖像捕獲設備中，通常使用原始包括在各像素中的浮置擴散部分配置電荷累積部分。日本未審查專利申請公開No.2009-268083公開了使用兩個元件（即，CCD（電荷耦合器件）型電荷保持電容器部分和浮置擴散部分）作為電荷累積部分以增加飽和電子的數量的配置。

在典型的CMOS固態圖像捕獲設備中，其中多個像素共享一個像素電路的像素共享系統是可用的，以便實現更高的像素密度。在具有全局快門功能的固態圖像捕獲設備中，當像素共享系統用于其中浮置擴散部分用作電荷保持電容器部分的配置時，各像素的信號在浮置擴散部分中混合。因此，難以采用像素共享系統，由此在像素的大小減小中存在問題。

在日本未審查專利申請公開No.2009-268083中公開的固態圖像捕獲設備中，因為信號電荷還累積在CCD型電荷保持電容器部分和浮置擴散部分中，所以難以采用像素共享系統。

發明內容

鑒于以上，期望提供一種電子裝置，其具有帶有全局快門功能的固態圖像捕獲設備并且具有其中多個像素共享像素電路的配置，從而降低了像素的大小。

根據本公開的實施例，提供一種電子裝置。該電子裝置包括：其中各像素按矩陣二維排列的像素陣列部分，具有掃描器的固態圖像捕獲設備，以及機械快門。所述像素包括：生成對應于光量的信號電荷的光電轉換部分，像素晶體管，以及被對應的光電轉換部分共享的電荷累積部分。該像素晶體管是用于傳送和讀出通過光電轉換部分累積的信號電荷的晶體管。在信號電荷的曝光時段，掃描器能夠驅動像素以便同時開始全部像素的曝光時段，能夠驅動像素以便同時結束全部像素的曝光時段，并且在讀出時段中順序選擇和掃描各像素。對靜止圖像拍攝，該機械快門確定曝光時段的結束。

在公開的電子裝置中，對于具有全局快門功能的固態圖像捕獲設備實現像素共享系統。此外，因為機械快門與采用像素共享系統的固態圖像捕獲設備組合，所以可能在實現由于像素共享的小型化的同時，實現用于靜態圖像拍攝的全局快門功能。

根據本公開的實施例，提供一種用于電子裝置的驅動方法。在具有上述配置的電子裝置中，對于運動圖像拍攝，通過放電由光電轉換部分累積的信號電荷，同時開始全部像素的曝光時段。然后，通過將在曝光時段由光電轉換部分生成和累積的信號電荷傳送到對應的電荷累積部分，同時結束全部像素的曝光時段。對于靜止圖像拍攝，通過放電由光電轉換部分累積的信號電荷同時開始全部像素的曝光時段，并且通過關閉機械快門結束全部像素的曝光時段。

根據公開的用于該電子裝置的驅動方法，因為對于具有像素共享系統和機械快門功能的固態圖像捕獲設備采用機械快門，所以運動圖像拍攝和靜止圖像拍攝可以實際上用全局快門執行。

根據本公開，在具有全局快門功能的固態圖像捕獲設備中，因為多個像素共享像素電路，所以各像素的大小減少，從而實現電子裝置的小型化。

附圖說明

圖1是圖示根據本公開第一實施例的電子裝置的示意性框圖；

圖2是圖示根據本公開第一實施例的、整體CMOS固態圖像捕獲設備的示意性框圖；

圖3圖示根據本公開第一實施例的、固態圖像捕獲設備中的各像素的電路配置；

圖4是圖示根據本公開第一實施例的、固態圖像捕獲設備中的各像素之一的剖視圖（和部分電路圖）；

圖5是用于根據本公開第一實施例的電子裝置拍攝運動圖像的情況的時序圖；

圖6是對應于圖5所示的時序圖、以及圖示從單位像素曝光到其讀出的電子移動和電勢轉變的剖面電勢圖（部分1）；