[发明专利]固态图像捕获装置、其驱动方法及电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及固态图像捕获装置、其驱动方法以及电子装置。具体地，本发明涉及具有电子快门功能的诸如CMOS图像传感器之类的固态图像捕获装置、其驱动方法，以及具有该固态图像捕获装置的电子装置。

背景技术

作为固态图像捕获装置的诸如X-Y地址类型固态图像捕获装置之类的大多数CMOS图像传感器具有电子快门功能，用于电子地执行对累积在光电转换器(光接收单元)中的信号电荷的重置并重新开始信号电荷的累积的操作。一般地，CMOS图像传感器采用所谓的卷帘式快门(rollingshutter)(亦称为焦平面快门)方案，用于通过顺序扫描来相对于每个像素行执行曝光的开始和结束。

在将卷帘式快门方案用于电子快门的情况中，由于曝光时段对于每个像素行不同步，因此，如果拍摄移动的对象或忽亮忽灭的对象，则图像可能失真或破损。就此而言，全局曝光被实现来在相对于所有像素的同一定时处执行曝光的开始和结束，以使得当拍摄移动的对象或忽亮忽灭的对象时，可以防止失真。

因此，为了利用CMOS图像传感器来实现全局曝光，采用这样的配置，其中，与光电转换单元分开地设置用于保存信号电荷的保存单元(FD或CCD)。此外，对于所有像素，将信号电荷从光电转换单元传送到保存单元，以使得相对于所有像素同时执行曝光的结束并且实现对曝光时段的同步。

然而，在采用添加了信号电荷保存单元的配置的CMOS图像传感器中，在曝光之后读取信号电荷(光电荷)的期间，即，在信号电荷被持续地保存在保存单元中的时段期间，会再次发生电子电荷的累积，这是因为光电转换单元持续接收入射光。因此，当入射光较强时，可能再次使光电转换单元饱和。此外，如果从光电转换单元溢出的信号电荷在保存单元中泄漏，则可能使图像破损。

因此，在相关技术中，在像素内部与传送晶体管分开地设置电荷排放晶体管，该传送晶体管将光电转换单元中的信号电荷传送到FD(浮动扩散)部件中，该电荷排放晶体管将光电转换单元中的信号电荷排放到与FD部件不同的部分(例如参见日本未实审专利申请公报No.2004-140149)。

发明内容

然而，如果采用向像素新增了电荷排放晶体管的配置，则由于用于驱动电荷排放晶体管的信号互连(interconnection)的数目增加，因此，布图效率降低。此外，由于光电转换单元的上层的互连层中的互连数目随着信号互连数目的增加而增加，因此，如果入射到光电转换单元的光被上层互连排斥，则入射到光电转换单元的光量减少，从而使得敏感度降低。

鉴于上面的问题，希望提供即使在采用具有电荷排放晶体管的像素结构的情况中也可以防止布图效率以及敏感度降低的固态图像捕获装置，其驱动方法以及具有该固态图像捕获装置的电子装置。

根据本发明的一个实施例，提供了一种固态图像捕获装置，该固态图像捕获装置包括：像素阵列单元，该像素阵列单元包括二维排列的像素，每个像素包括光电转换单元以及选择性地排放累积在所述光电转换单元中的电荷的电荷排放晶体管，其中，利用用于执行从所述像素阵列单元的每个像素中读取信号的驱动的信号来驱动电荷排放晶体管。

在具有上述配置的固态图像捕获装置中，在执行从每个像素读取信号的驱动时利用驱动信号来驱动电荷排放晶体管的事实是指：用于信号读取的驱动信号被共同用作电荷排放晶体管的驱动信号。因此，即使未设置用于传输电荷排放晶体管的驱动信号的信号线，也可以利用用于传输针对信号读取的驱动信号的信号线来驱动电荷排放晶体管。即，在采用包括了选择性地排放累积在所述光电转换单元中的电荷的电荷排放晶体管的像素结构的情况中，即使未添加专用于驱动电荷排放晶体管的信号线，也可以驱动电荷排放晶体管。

根据本发明，在设置有电荷排放晶体管的像素结构中，可以在不用添加专用信号线的情况下来驱动电荷排放晶体管，以使得电荷排放晶体管的添加不会导致布图效率或敏感度的降低。

附图说明

图1是图示出应用了本发明的CMOS图像传感器的配置概况的系统配置图；

图2是图示出在像素内部没有存储器单元的像素结构的电路示例1的电路配置的电路图；

图3是图示出在像素内部具有存储器单元的像素结构的电路示例2的电路配置的电路图；

图4是图示出根据本发明第一实施例的CMOS图像传感器的主要元件的配置的电路图；

图5是图示出根据第一实施例的CMOS图像传感器的驱动方法的一个示例的时序图；

图6是图示出根据第一实施例当执行卷帘式快门操作时的驱动示例的时序图；