[发明专利]固态成像装置、固态成像装置的驱动方法、以及成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像装置、用于驱动固态成像装置的方法和成像装置，并且，具体涉及采用宽动态范围技术的固态成像装置、用于驱动所述固态成像装置的方法和采用所述固态成像装置的成像装置。

背景技术

在例如MOS(金属氧化半导体)成像装置的固态成像装置中，例如，已经公知下列技术：区别包括在像素阵列单元中的各个像素的累积时间(曝光时间)，在所述像素阵列单元中，以矩阵方式二维地布置包括光电转换元件的像素，根据累积时间的长度而获得高灵敏度信号和低灵敏度信号，并组合所述高灵敏度信号与所述低灵敏度信号，以便达到宽动态范围。

作为用于达到所述宽动态范围的技术，下列技术已经被提出：执行电子快门操作，其中偶数像素行与奇数像素行之间具有不同快门速度；设置在所述偶数像素行与所述奇数像素行之间不同的累积时间，以便获得具有不同灵敏度的信号；以及在随后的阶段中，使用信号处理系统来组合具有所述不同灵敏度的信号(例如，参考日本未经审查的专利申请公开2006-253876)。

发明内容

在日本未经审查的专利申请出版公开2006-253876中公开的相关技术中，所述灵敏度应当与所述累积时间成比例。然而，实际上，所述灵敏度可能从成比例的值偏移(shift)得比误差范围更多。由于下述原因而导致此发生。即：当某个像素的光电转换元件饱和时，进一步产生的光电荷从所述光电转换元件溢出，并且，所述光电荷的一部分侵入到相邻像素中的光电转换元件中。因此，在所述相邻像素中不获得具有与累积时间成比例的灵敏度的信号。

上述从某个像素的光电转换元件中溢出的光电荷的一部分侵入到相邻像素的光电转换元件中的现象被称作光晕(blooming)。在上述相关技术的情况下，由于具有长累积时间的像素与具有短累积时间的像素被布置在所述偶数像素行和所述奇数像素行中使得彼此相邻，所以，光电荷从具有长累积时间的像素的很可能饱和的光电转换元件溢出，并且，所溢出的光电荷侵入到具有短累积时间的像素的光电转换元件中，以及从而，具有短累积时间的像素的信号量增加。因此，在具有短累积时间的像素中，灵敏度与累积时间不成比例，并且从而，降低了用于达到宽动态范围的信号处理的精度。

因此，本发明的目标是提供：固态成像装置，其能够消除当使用宽动态范围方法时、由于光晕而导致的对低灵敏度信号的不利影响，其中，在所述宽动态范围方法中，在相邻像素之间采用不同的累积时间；用于驱动所述固态成像装置的方法；以及成像装置。

为了实现所述目标，根据本发明，在具有像素阵列单元(其中，以矩阵方式二维地布置检测物理量的像素)的固态成像装置、以及采用所述固态成像装置的成像装置中，读取在包括在像素阵列单元中的像素之中的第一像素组中的像素的、在第一累积时间(曝光时间)中已经累积的物理量，并且，在所述第一累积时间的开始部分中，读取在包括在像素阵列单元的像素之中的、被布置为与所述第一像素组的像素相邻的第二像素组的像素的、在比所述第一累积时间短的第二累积时间中已经累积的物理量。

在具有上述配置的所述固态成像装置、以及所述成像装置中，由于在所述第一累积时间的开始部分中执行对具有短累积时间的所述第二像素组的像素执行的所述读取操作，即，在具有长累积时间且很可能饱和的所述第一像素组的像素的曝光开始部分中，即使当所述第一像素组的像素饱和并且所述物理量从所述像素溢出、并且从而所述物理量的部分侵入到被布置为与所述第一像素组的像素相邻的所述第二像素组的像素中时，从所述第二像素组的像素输出的信号也不会被已经从所述第一像素组的像素溢出的物理量影响，这是因为，已经完成了对所述第二像素组的像素执行的读取操作。

附图说明

图1是示意性图示了根据本发明的实施例的CMOS图像传感器的系统配置的图。

图2是图示了单位像素的电路配置示例的电路图。

图3是图示了电子快门扫描、以及扫描操作(即，奇数像素读取与偶数像素读取)之间的关系的图。

图4是示意性图示了根据相关技术的电子快门扫描和读取扫描的图。

图5是示意性图示了根据所述实施例的电子快门扫描和读取扫描的图。

图6是图示了根据本发明的成像装置的配置示例的框图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图来描述本发明的实施例。

图1是示意性图示了根据本发明的实施例的固态成像装置的系统配置图。在此实施例中，例如，将CMOS图像传感器作为所述固态成像装置的示例，所述CMOS图像传感器根据以像素为单位的可见光量，检测作为物理量的电荷量。