[发明专利]固态成像设备的驱动方法和固态成像设备

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像设备、成像系统、固态成像设备的驱动方法，它们均用于扫描仪、摄像机、数字静态照相机等。

背景技术

关于常规成像设备，已经普遍知道了这样的像素，所述像素被配置为使得用于光电转换入射光的光电转换部分也可被用作用于累积电荷的累积部分。

另一方面，日本专利申请特开No.2004-111590公开了一种用于与光电转换部分分离地设置电荷累积部分的技术。通过日本专利申请特开No.2004-111590中公开的技术，在光电转换部分中的所有像素中累积的电荷被同时从光电转换部分传送至累积部分，以使得能够实现全局快门(global shutter)。

此外，日本专利申请特开No.2006-246450公开了一种配置，其中与累积部分分离地设置光电转换部分，并且光电转换部分中产生的大多数电荷不在光电转换部分中累积，而是被传送至电荷累积区域。图9A～9G引用自日本专利申请特开No.2006-246450的图6。日本专利申请特开No.2006-246450中公开的配置使用了光电转换部分和电荷累积部分之间的传送部分中的埋入沟道结构的金属氧化物半导体(MOS)晶体管。日本专利申请特开No.2006-246450描述了：光电转换部分可被限制为光接收所必需的最小尺寸。通过该配置，可实现表面内(in-surface)同步电子快门，通过该快门，使得在表面中的所有像素的累积的开始时间和结束时间统一。

图10A～10C和11A～11C是分别引用自日本专利申请特开No.2004-111590的图2和图5的图。根据日本专利申请特开No.2004-111590中公开的技术，首先将用于使作为光电转换部分的光电二极管中累积的电荷释放至电源V_DD的控制开关ABG设定为其关断状态。然后，在图11A中的时间t2处开始曝光和累积时段，所述时间t2是将光电转换部分中累积的电荷传送至累积部分的操作完成了的定时。此后，在曝光和累积时段开始之后，传送至累积部分的电荷被传送至浮动扩散FD。

然而，这样的操作有时不能准确地定义像素中的累积时段。换句话说，有这样一种情况，其中不可能准确地掌握其中产生了要在像素中累积的电荷的时段。例如，如果考虑如日本专利申请特开No.2006-246450中公开的，将光电转换部分设计为光接收所必需的最小尺寸的情况，则可理解，在图11A中示出的状态下，光电转换部分中产生的电荷超过光电转换部分中能够累积的电荷量。超过了光电转换部分中能够累积的电荷量的电荷通过由控制开关ABG和FSG形成的势垒(potential barriers)被释放至电源V_DD或累积部分。也就是说，导致了如下的问题：因为在累积时段开始之后产生的电荷的一部分被释放，不能准确地定义累积时段。因此，在产生的电荷多于光电转换部分可累积的电荷量的使用中，以及在包括被设计为具有光接收所必需的最小尺寸的光电转换部分的成像设备中，日本专利申请特开No.2006-246450中公开的驱动方法不能准确地定义累积时段的开始。

此外，在日本专利申请特开No.2006-246450中公开的配置的操作中(该操作在图9A～9G中被示出)，可认为，在图9G所示的处理中读出像素的信号的操作完成之后，操作返回到图9A的状态，并开始累积操作。然而，当执行表面内同步电子快门的操作时，在像素中累积电荷的时段的开始时间和结束时间在所有行(line)中都成为相同的时间，但从像素中读出信号是逐行执行的。因此，如果重复图9B～9G所示的操作，则从图9G所示的状态到图9B所示的状态的时间段取决于像素的行而改变。如果该时间段改变，则在从图9G所示的状态到图9B所示的状态的时段期间在累积部分中累积的暗电流分量取决于行而改变，从而暗电流的影响取决于行而改变。此外，不仅暗电流，而且在该时段期间进入像素区域的光的影响也取决于行而改变。因此，可认为，作为结果获得的图像的亮度取决于行而改变。由于该原因，可认为产生了取决于物体的亮度的错误信号，并且担忧出现图像质量的劣化。

发明内容

本发明旨在提供这样一种适当的技术，所述技术用于即使产生了超过光电转换部分中能够累积的电荷量的量的电荷，也能够定义累积时段的开始，并且用于减小暗电流和入射光的影响的差异。