[發(fā)明專利]固態(tài)圖像傳感器、用于固態(tài)圖像傳感器的控制方法以及電子裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310401278.5
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103685999A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 坂野賴人
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H01L27/146
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)涉及固態(tài)圖像傳感器、用于固態(tài)圖像傳感器的控制方法以及電子裝置，并具體地涉及使得可以產(chǎn)生適合使用的圖像的固態(tài)圖像傳感器，用于固態(tài)圖像傳感器的控制方法以及電子裝置。?

背景技術(shù)

在讀取通過MOS晶體管累積在光接收部件（諸如光電二極管）的電荷的一般圖像傳感器中，在像素的單元、行等中執(zhí)行讀出操作，并且因此不能夠在所有的像素中使累積光電荷的曝光時(shí)間期間同步。因此，在對象運(yùn)動的這種情況下，攝取的圖像發(fā)生失真。?

因此，已知如在圖1中示出的像素結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，單位像素20A在其中具有存儲器部件（MEM）23，在光電二極管（PD）21中累積的電荷同時(shí)傳輸?shù)皆诿總€(gè)像素中的存儲器部件23，并且保持這些電荷直到在行單元中執(zhí)行讀出操作。該配置使用利用針對圖像攝取的所有像素具有相同曝光時(shí)間期間的全局曝光，來實(shí)現(xiàn)圖像攝取操作。?

圖2是示出在曝光和電荷累積時(shí)間期間中驅(qū)動單位像素20A的實(shí)例的時(shí)序圖。首先，在時(shí)間t1和時(shí)間t2的時(shí)間期間中，第一傳輸門（TRX）22，第二傳輸門（TRG）24以及復(fù)位晶體管（RST）26被導(dǎo)通從而使光電二極管21和存儲器部件23中的電荷放電。?

接著，在時(shí)間t2和時(shí)間t3之間的時(shí)間期間中，在電荷放電之后從來自物體的光新獲得的電荷同時(shí)被累積在每個(gè)像素中的光電二極管21中。然后，在時(shí)間t3和時(shí)間t4之間的時(shí)間期間中，第二傳輸門24和復(fù)位晶體管26被導(dǎo)通，以及之后第一傳輸門22被導(dǎo)通，以便在光電二極管21中累積的電荷同時(shí)被傳輸?shù)矫總€(gè)像素中的存儲器部件23中。?

圖3是示出在讀出掃描中（讀出行單元中的信號電荷）驅(qū)動單位像素20A的實(shí)例的時(shí)序圖。首先，打開控制脈沖SEL和其后的控制脈沖RST。然后，在時(shí)間t11和時(shí)間t12之間的時(shí)間期間中，讀出浮動擴(kuò)散部（FD）25的噪音電平。然后，在時(shí)間t12和時(shí)間t13之間的時(shí)間期間中使傳輸脈沖TRG打開，第二傳輸門24將在存儲器部件23中保持的電荷傳輸?shù)礁訑U(kuò)散部25中。然后，在時(shí)間t13和時(shí)間t14之間的時(shí)間期間中，讀出對應(yīng)于在浮動擴(kuò)散部25中保持的電荷的電壓作為信號電平。獲得以這種方式讀出的信號電平和先前讀出的噪音電平之間的差異，以便由此獲得具有去除噪音的信號電平。?

同時(shí)，如在圖4中的時(shí)序圖中示出的，該曝光和電荷累積以及二維排列的像素的讀出掃描可在相同的時(shí)間期間中執(zhí)行。換句話說，如圖4中示出，當(dāng)控制脈沖RST被打開同時(shí)控制脈沖SEL被打開時(shí)，浮動擴(kuò)散部25的噪音電平在時(shí)間t22和時(shí)間t23之間的時(shí)間期間中讀出。此外，當(dāng)傳輸脈沖TRG導(dǎo)通時(shí)，讀出對應(yīng)于在從存儲器部件23傳輸之后被保持在浮動擴(kuò)散部25中的電荷的電壓作為在時(shí)間t24和時(shí)間t25之間的時(shí)間期間中的信號電平。應(yīng)該注意，信號電荷在從時(shí)間t22到時(shí)間t25的時(shí)間期間中在行單元中讀出。?

此后，控制脈沖SEL關(guān)閉，然后控制脈沖RST、傳輸脈沖TRX以及傳輸脈沖TRG打開，并且此外傳輸脈沖TRX、傳輸脈沖TRG以及控制脈沖RST以這種順序打開。由此，在光電二極管21和存儲器部件23中的電荷在時(shí)間t25和時(shí)間t26之間的時(shí)間期間中放電。應(yīng)該注意，多行中的電荷同時(shí)在時(shí)間t25和時(shí)間t26之間的時(shí)間期間中放電。在時(shí)間t26之后的曝光和累積中，從來自物體的光新獲得的電荷累積在每個(gè)光電二極管21中。?

如上所述，電荷信號在單位像素20A中的行單元中串行讀出。當(dāng)在一定的行上執(zhí)行該讀出時(shí)，同時(shí)執(zhí)行用于多行或所有像素的電荷放電操作。當(dāng)在續(xù)行掃描中讀出像素信號時(shí)，該曝光和累積操作繼續(xù)進(jìn)行并且同時(shí)執(zhí)行多行或所有像素的電荷傳輸操作。?

同時(shí)，在圖1中示出的像素結(jié)構(gòu)中，該像素設(shè)置有存儲器部件23，并且因此與不具有存儲器部件23的像素相比具有更低的運(yùn)行在光電二極管21中累積的最大電荷量（飽和電荷量）。由于基本的飽和電荷量是允許在光電二極管21中累積的最大電荷量和允許在存儲器部件23中累積的最大電荷量中的較小的一個(gè)，所以有必要將光電二極管21和存儲器部件23兩者最大化。換句話說，包括存儲器部件23的像素的飽和電荷量約是不具有存儲器部件23的像素的飽和電荷量的一半。?