固態(tài)圖像傳感器、驅(qū)動固態(tài)圖像傳感器的方法及電子設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了固態(tài)圖像傳感器、驅(qū)動固態(tài)圖像傳感器的方法及電子設(shè)備。提供了一種包括像素陣列單元和驅(qū)動控制單元的固態(tài)圖像傳感器。在像素陣列單元內(nèi)，每個像素包括：用于蓄積與接收的光量對應(yīng)的光電荷的電荷蓄積單元、用于將光電荷轉(zhuǎn)換成電信號的信號轉(zhuǎn)換單元和用于通過驅(qū)動信號在導(dǎo)通狀態(tài)和非導(dǎo)通狀態(tài)之間進(jìn)行切換的電荷傳送單元，電荷傳送單元被設(shè)置于電荷蓄積單元和信號轉(zhuǎn)換單元之間。驅(qū)動控制單元通過驅(qū)動信號控制電荷傳送單元的狀態(tài)，并進(jìn)行第一驅(qū)動控制，在第一驅(qū)動控制中，電荷傳送單元在光電荷從電荷蓄積單元傳送到信號轉(zhuǎn)換單元直到讀出與傳送的光電荷對應(yīng)的第一信號時(shí)保持導(dǎo)通狀態(tài)。
【專利說明】固態(tài)圖像傳感器、驅(qū)動固態(tài)圖像傳感器的方法及電子設(shè)備
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 該申請要求于2013年5月13日提交的日本在先專利申請第JP2013-100935號的 權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在本申請中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本技術(shù)涉及固態(tài)圖像傳感器、驅(qū)動固態(tài)圖像傳感器的方法和電子設(shè)備，具體地涉 及是適合在轉(zhuǎn)換效率改變時(shí)使用的固態(tài)圖像傳感器、驅(qū)動固態(tài)圖像傳感器的方法和電子設(shè) 備。
[0004] 在相關(guān)技術(shù)中，提出了通過控制CCD圖像傳感器中設(shè)置于浮動擴(kuò)散和輸出柵極之 間的控制柵極并改變浮動擴(kuò)散的電容，來改變像素內(nèi)累積的電荷轉(zhuǎn)換成電壓的效率（電 荷-電壓轉(zhuǎn)換效率）（例如：參見JP H5-95008A)。
[0005] 在相關(guān)技術(shù)中，還提出了通過預(yù)充電柵極將浮動擴(kuò)散和擴(kuò)散區(qū)域結(jié)合并改變浮動 擴(kuò)散的電容來改變轉(zhuǎn)換效率，擴(kuò)散區(qū)域和預(yù)充電柵極設(shè)置在CCD圖像傳感器內(nèi)的浮動擴(kuò)散 和預(yù)充電漏極區(qū)域之間（例如：參見JP H5-251480A)。
【背景技術(shù)】
[0006] 但是，在JP H5-095008A和JP H5-251480A公開的技術(shù)中，需要額外添加?xùn)艠O或擴(kuò) 散區(qū)域，從而可能造成下面的問題：光接收部（光電二極管）的面積減少、制造步驟增多和 制造成本增加。
[0007] 因此，本技術(shù)可在不改變像素結(jié)構(gòu)的情況下改變轉(zhuǎn)換效率。
[0008] 根據(jù)本技術(shù)的第一實(shí)施例，提供了一種固態(tài)圖像傳感器，包括：布置有多個像素的 像素陣列單元，每個像素包括被配置為蓄積與接收的光量對應(yīng)的光電荷的電荷蓄積單元； 被配置為將光電荷轉(zhuǎn)換成電信號的信號轉(zhuǎn)換單元和被配置為通過預(yù)定驅(qū)動信號能夠在光 電荷從電荷蓄積單元傳送到信號轉(zhuǎn)換單元的導(dǎo)通狀態(tài)和停止光電荷從電荷蓄積單元傳送 到信號轉(zhuǎn)換單元的非導(dǎo)通狀態(tài)之間進(jìn)行切換的電荷傳送單元，電荷傳送單元被設(shè)置于電荷 蓄積單元和信號轉(zhuǎn)換單元之間；固態(tài)圖像傳感器還包括被配置為通過驅(qū)動信號控制電荷傳 送單元的狀態(tài)并執(zhí)行第一驅(qū)動控制的驅(qū)動控制單元，在第一驅(qū)動控制中，電荷傳送單元在 自光電荷從電荷蓄積單元傳送到信號轉(zhuǎn)換單元至讀出與所傳送的光電荷對應(yīng)的第一信號 時(shí)保持導(dǎo)通狀態(tài)。
[0009] 在光電荷從電荷蓄積單元傳送到信號轉(zhuǎn)換單元和電荷傳送單元然后被設(shè)定為非 導(dǎo)通狀態(tài)之后，驅(qū)動控制單元可以通過控制向電荷傳送單元提供驅(qū)動信號的時(shí)間，來在第 一驅(qū)動控制和讀出第一信號的第二驅(qū)動控制之間進(jìn)行切換。
[0010] 驅(qū)動控制單元可以根據(jù)接收的光量在第一驅(qū)動控制和第二驅(qū)動控制之間進(jìn)行切 換。
[0011] 還可包括信號處理單元，所述信號處理單元被配置為基于第一信號和第二信號之 間的差異生成像素信號，其中在電荷傳送單元被設(shè)定為非導(dǎo)通狀態(tài)并且信號轉(zhuǎn)換單元被重 置的狀態(tài)下讀出第二信號。
[0012] 在第一驅(qū)動控制時(shí)，信號處理單元可以通過從有效像素的像素信號減去像素陣列 單元內(nèi)的光學(xué)黑像素的像素信號，來校正像素陣列單元內(nèi)的有效像素的像素信號。
[0013] 在第一驅(qū)動控制時(shí)，信號處理單元以信號值相對于同等量的電信號變?yōu)橄嗟鹊姆?式，將第一信號和第二信號乘以不同的增益。
[0014] 根據(jù)本技術(shù)的第一實(shí)施例，提供了一種驅(qū)動固態(tài)圖像傳感器的方法，包括：通過固 態(tài)圖像傳感器進(jìn)行驅(qū)動控制，在驅(qū)動控制中，電荷傳送單元在光電荷從電荷蓄積單元傳送 到信號轉(zhuǎn)換單元至讀出與所傳送的光電荷對應(yīng)的信號時(shí)保持導(dǎo)通狀態(tài)，其中固態(tài)圖像傳感 器包括：設(shè)置有多個像素的像素陣列單元，每個像素包括用于蓄積與接收的光量對應(yīng)的光 電荷的電荷蓄積單元、用于將光電荷轉(zhuǎn)換成電信號的信號轉(zhuǎn)換單元和用于通過預(yù)定驅(qū)動信 號能夠在光電荷從電荷蓄積單元傳送到信號轉(zhuǎn)換單元的導(dǎo)通狀態(tài)和停止光電荷從電荷蓄 積單元傳送到信號轉(zhuǎn)換單元的非導(dǎo)通狀態(tài)之間進(jìn)行切換的電荷傳送單元，電荷傳送單元被 設(shè)置于電荷蓄積單元和信號轉(zhuǎn)換單元之間。
[0015] 根據(jù)本技術(shù)的第二實(shí)施例，提供了一種包括固態(tài)圖像傳感器和用于對從像素輸出 的像素信號進(jìn)行信號處理的信號處理單元的電子設(shè)備，固態(tài)圖像傳感器包括：設(shè)置有多個 像素的像素陣列單元，每個像素包括用于蓄積與接收的光量對應(yīng)的光電荷的電荷蓄積單 元，用于將光電荷轉(zhuǎn)換成電信號的信號轉(zhuǎn)換單元和用于能夠通過預(yù)定驅(qū)動信號在光電荷從 電荷蓄積單元傳送到信號轉(zhuǎn)換單元的導(dǎo)通狀態(tài)和停止光電荷從電荷蓄積單元傳送到信號 轉(zhuǎn)換單元的非導(dǎo)通狀態(tài)之間進(jìn)行切換的電荷傳送單元，電荷傳送單元被設(shè)置于電荷蓄積單 元和信號轉(zhuǎn)換單元之間；固態(tài)圖像傳感器還包括用于通過驅(qū)動信號控制電荷傳送單元的狀 態(tài)并進(jìn)行第一驅(qū)動控制的驅(qū)動控制單元，在第一驅(qū)動控制中，電荷傳送單元在光電荷從電 荷蓄積單元傳送到信號轉(zhuǎn)換單元至讀出與所傳送的光電荷對應(yīng)的第一信號時(shí)保持導(dǎo)通狀 態(tài)。
[0016] 根據(jù)本技術(shù)的第一實(shí)施例，電荷傳送單兀在光電荷從電荷蓄積單兀傳送到信號轉(zhuǎn) 換單元直到與傳送的光電荷對應(yīng)的信號被讀出時(shí)保持導(dǎo)通狀態(tài)。
[0017] 根據(jù)本技術(shù)的第二實(shí)施例，在光電荷從電荷蓄積單元傳送到信號轉(zhuǎn)換單元直到根 據(jù)與傳送的光電荷對應(yīng)的信號被讀出時(shí)，電荷傳送單元保持導(dǎo)通狀態(tài)，并對從像素輸出的 像素信號進(jìn)行信號處理。
[0018] 根據(jù)本技術(shù)的第一和第二實(shí)施例中的任一個，可在不改變像素結(jié)構(gòu)的情況下改變 轉(zhuǎn)換效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1為示出了采用本技術(shù)的CMOS圖像傳感器的實(shí)施例的框圖；
[0020] 圖2為示出了單位像素的電路配置示例的電路圖；
[0021] 圖3為示出了單位像素的像素結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0022] 圖4為示出了高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動時(shí)的時(shí)序圖；
[0023] 圖5為高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動時(shí)的電勢圖；
[0024] 圖6為低轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動時(shí)的時(shí)序圖；
[0025] 圖7為低轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動時(shí)的電勢圖；
[0026] 圖8為描述了由D相和P相之間的轉(zhuǎn)換效率差異產(chǎn)生的現(xiàn)象的示意圖；
[0027] 圖9為描述了減少D相和P相之間的轉(zhuǎn)換效率差異的影響的方法的示意圖；以及
[0028] 圖10為攝影系統(tǒng)的配置示例的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下文中，將參照附圖對本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。注意，在本說明書和附 圖中，具有基本相同功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件用相同的參考數(shù)字表示，省去了對這些結(jié)構(gòu)元 件的重復(fù)說明。注意：以下面的順序進(jìn)行描述。
[0030] 1.實(shí)施例
[0031] 2.攝影系統(tǒng)的應(yīng)用示例
[0032] 3.修改示例
[0033] 〈1.實(shí)施例〉
[0034] [1-1.基本系統(tǒng)配置]
[0035] 圖1為示出了采用本技術(shù)的固態(tài)圖像傳感器的常規(guī)配置的系統(tǒng)配置示意圖，例 如：CMOS圖像傳感器，其為X-Y地址類型的固態(tài)圖像傳感器的類型。這里，CMOS圖像傳感器 表示通過應(yīng)用或部分使用CMOS工藝的圖像傳感器。
[0036] 根據(jù)該實(shí)施例的CMOS圖像傳感器10包括：像素陣列單元11，其形成在未示出的 半導(dǎo)體基板（芯片）上；以及外圍電路單元，與像素陣列單元11集成在同一半導(dǎo)體基板上。 外圍電路單元例如包括：垂直驅(qū)動單元12、列處理單元13、水平驅(qū)動單元14和系統(tǒng)控制器 15。
[0037] CMOS圖像傳感器10還包括：信號處理單元18和數(shù)據(jù)存儲器19。信號處理單元18 和數(shù)據(jù)存儲器19可與CMOS圖像傳感器10安裝在同一基板上或可被設(shè)置于與上面形成有 CMOS圖像傳感器10的基板不同的另一基板上。此外，信號處理單元18和數(shù)據(jù)存儲器19的 每次處理可通過設(shè)置在與上面形成有CMOS圖像傳感器10的基板不同的另一基板上的外部 信號處理單元（例如：數(shù)字信號處理器（DSP)電路或軟件）進(jìn)行。
[0038] 在像素陣列單元11內(nèi)，單位像素（下文中，還簡稱為"像素"）以二維方式在行方 向和列方向上布置（換言之）為矩陣，每個單位像素包括光電轉(zhuǎn)換單元，在光電轉(zhuǎn)換單元中 生成并蓄積了與接收的光量對應(yīng)的光電荷。這里，行方向是指像素行內(nèi)的像素被設(shè)置的方 向（即，水平方向），列方向是指像素列內(nèi)的像素被設(shè)置的方向（即，垂直方向）。此外，設(shè)置 在像素陣列單元11內(nèi)的像素被分為有效像素和光學(xué)黑像素，有效像素位于外部光入射的 區(qū)域內(nèi)，光學(xué)黑像素被設(shè)置于有效像素的區(qū)域之外，在光學(xué)黑像素中，沒有外部光入射。注 意：稍后將對單位像素內(nèi)的像素結(jié)構(gòu)的特定電路配置和細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。
[0039] 在像素陣列單元11內(nèi)，對于作為矩陣的像素布置，像素驅(qū)動線16沿著每個像素行 的行方向布線，垂直信號線17沿著每個像素列的列方向布線。當(dāng)從像素讀取信號時(shí)，每個 像素驅(qū)動線16傳輸用于驅(qū)動的驅(qū)動信號。盡管圖1示出了一條布線作為像素驅(qū)動線16,但 是線的數(shù)量不限于一條。像素驅(qū)動線16的一端連接至與垂直驅(qū)動單元12的每行對應(yīng)的輸 出端。
[0040] 垂直驅(qū)動單元12包括：移位寄存器、地址解碼器等，并同時(shí)或以行單元等驅(qū)動像 素陣列單元11內(nèi)的所有像素。即，垂直驅(qū)動單元12形成驅(qū)動控制器，該驅(qū)動控制器與控制 垂直驅(qū)動單元12的系統(tǒng)控制器15 -起驅(qū)動像素陣列單元11內(nèi)的每個像素。盡管這里省 略了垂直驅(qū)動單元12的具體配置的示意圖，但是，通常來說，垂直驅(qū)動單元12包括兩個掃 描系統(tǒng)：讀取掃描系統(tǒng)和掃查掃描系統(tǒng)。
[0041] 讀取掃描系統(tǒng)以行單元按照順序選擇性地掃描像素陣列單元11內(nèi)的單位像素， 從而從單位像素讀出信號。從單位像素讀出的信號為模擬信號。掃查掃描系統(tǒng)對由讀取掃 描系統(tǒng)讀取掃描的要讀取的行進(jìn)行掃查掃描，從而比讀取掃描先行快門速度的時(shí)間。
[0042] 通過掃查掃描系統(tǒng)的掃查掃描對要讀取的行內(nèi)的單位像素內(nèi)的、光電轉(zhuǎn)換單元不 需要的電荷進(jìn)行掃查，以使得重置光電轉(zhuǎn)換單元。此外，通過掃查掃描系統(tǒng)對不需要的電荷 進(jìn)行掃查（通過重置），進(jìn)行所謂的電子快門操作。這里，電子快門操作是指放棄光電荷轉(zhuǎn) 換單元內(nèi)的光電荷從而開始新的曝光（開始蓄積光電荷）的操作。
[0043] 在先前的讀取操作或電子快門操作后，讀取掃描系統(tǒng)通過讀取操作所讀出的信號 與接收的光量對應(yīng)。此外，先前的讀取操作的讀取時(shí)間或電子快門操作的掃查時(shí)間到這次 讀取操作的讀取時(shí)間的時(shí)段為單位像素內(nèi)的光電荷的曝光時(shí)段。
[0044] 自垂直驅(qū)動單元12選擇性掃描的像素行內(nèi)的每個單位像素輸出的信號通過每個 像素列的每個垂直信號線17輸入到列處理單元13。列處理單元13通過用于像素陣列單元 11內(nèi)的每個像素列的垂直信號線17,對自所選行內(nèi)的每個像素輸出的信號進(jìn)行信號處理， 并在信號處理后臨時(shí)保存像素信號。
[0045] 具體來說，列處理單元13至少進(jìn)行噪音去除處理（例如：相關(guān)雙采樣（⑶S)處理） 作為信號處理。通過列處理單元13進(jìn)行的⑶S處理去除像素唯一的重置噪音或固定模式 噪音，例如：像素內(nèi)的放大晶體管的閾值變化。代替噪音去除處理，列處理單元13例如可具 有模數(shù)（AD)轉(zhuǎn)換功能，以將模擬像素信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并輸出數(shù)字信號。
[0046] 水平驅(qū)動單元14包括：移位寄存器、地址解碼器等，并按照順序選擇列處理單元 13內(nèi)與像素列對應(yīng)的單位電路。通過水平驅(qū)動單元14進(jìn)行選擇性的掃描，按照順序輸出在 列處理單元13內(nèi)的每個單位電路進(jìn)行信號處理的像素信號。
[0047] 系統(tǒng)控制器15包括：時(shí)序生成器，其生成各種時(shí)序信號等，并基于時(shí)序生成器生 成的各種時(shí)序控制垂直驅(qū)動單元12、列處理單元13、水平驅(qū)動單元14等的驅(qū)動。
[0048] 信號處理單元18至少具有算術(shù)處理功能，并對自列處理單元13輸出的像素信號 進(jìn)行任何類型的信號處理，例如：算術(shù)處理。此外，列處理單元13和信號處理單元18整體 形成一個信號處理單元，其進(jìn)行CMOS圖像傳感器的信號處理。
[0049] 在信號處理單元18進(jìn)行信號處理之前，數(shù)據(jù)存儲器19臨時(shí)存儲處理所需要的數(shù) 據(jù)。
[0050] [單位像素的配置示例]
[0051] 圖2示出了被設(shè)置于圖1的CMOS圖像傳感器10內(nèi)的像素陣列單元11內(nèi)的單位 像素100的電路配置的示例。
[0052] 單位像素100包括：例如作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管111。此外，相對于一個 光電二極管111，單位像素100包括下面四個晶體管作為有源元件：傳送晶體管112作為傳 送元件（電荷傳送單元）；重置晶體管113作為重置元件；放大晶體管114和選擇晶體管 115。
[0053] 光電二極管111進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，在該光電轉(zhuǎn)換中，入射光被轉(zhuǎn)換成光電荷（這里為 電子），光電荷的量與接收的光量對應(yīng)。
[0054] 傳送晶體管112連接在光電二極管111和用作輸出節(jié)點(diǎn)的浮動擴(kuò)散FD之間。傳 送晶體管112可利用通過傳送控制線LTx施加給傳送晶體管112的柵極（傳送柵極）的驅(qū) 動信號TG，來在導(dǎo)通狀態(tài)和非導(dǎo)通狀態(tài)之間進(jìn)行切換。導(dǎo)通狀態(tài)是指通過光電二極管111 的光電轉(zhuǎn)換獲得的電子被傳送到浮動擴(kuò)散FD的狀態(tài)，非導(dǎo)通狀態(tài)是指停止電子從光電二 極管111傳送到浮動擴(kuò)散FD的狀態(tài)。
[0055] 重置晶體管113連接在電源線LVDD和浮動擴(kuò)散FD之間。重置晶體管113可利用 通過重置控制線LRST而提供給重置晶體管113的柵極的重置信號RST，來將浮動擴(kuò)散FD的 電勢重置為電源線LVDD的電勢。
[0056] 浮動擴(kuò)散FD與放大晶體管114的柵極連接。放大晶體管114通過選擇晶體管115 與垂直信號線17連接，并在像素單元和源極跟隨器外形成恒定電流源。
[0057] 此外，浮動擴(kuò)散FD將通過傳送晶體管112自光電二極管111傳送的電子轉(zhuǎn)換成電 信號。即，當(dāng)控制信號（地址信號或選擇信號）SEL通過選擇控制線LSEL被提供給選擇晶 體管115的柵極時(shí)，選擇晶體管115被接通。當(dāng)選擇晶體管115被接通時(shí)，放大晶體管114 放大浮動擴(kuò)散FD的電勢，并將與該電勢對應(yīng)的電壓輸出到垂直信號線17。通過垂直信號線 17自每個像素輸出的電壓被輸出到列處理單元13。
[0058] 對于一行的每個像素同時(shí)并行進(jìn)行這些操作，這是因?yàn)閭魉途w管112、重置晶體 管113和選擇晶體管115的柵極例如連接成行單元。
[0059] 被布線至單位像素100的傳送控制線LTx、重置控制線LRST和選擇控制線LSET在 像素布置的行單元內(nèi)被布線成一組。傳送晶體管112、重置晶體管113和選擇晶體管115通 過傳送控制線LTx、重置控制線LRST和選擇控制線LSET由用作像素驅(qū)動單元（圖1)的垂 直驅(qū)動單元12驅(qū)動。
[0060] 圖3為示出了單位像素100的像素結(jié)構(gòu)的示意圖。更具體來說，圖3為示出了單 位像素100的四個像素的像素布局的平面樣式示意圖。此外，與圖2的單元相同的這些單 元由相同的參考數(shù)字表示。
[0061] 注意：與圖2的示例不同的是，圖3示出了其中垂直方向上的兩個光電二極管111 共用重置晶體管113、放大晶體管114、選擇晶體管115和浮動擴(kuò)散FD的示例。換言之，在 所示的示例中，在垂直方向上彼此相鄰的兩個單位像素共用浮動擴(kuò)散FD、重置晶體管113、 放大晶體管114和選擇晶體管115。
[0062] 注意：共用像素的技術(shù)不限于該示例，還可采用給出的技術(shù)。此外，不是必須共用 像素。
[0063] 為了便于理解，在圖3中，省略了諸如電源、接地、信號線等的布線。
[0064] 光電二極管111a?llld被設(shè)置為格子狀。具體來說，光電二極管111a和111b 以由元件分離單元形成的預(yù)定間隔設(shè)置在垂直方向上。同樣，光電二極管111c和llld以 由元件分離單元形成的預(yù)定間隔設(shè)置在垂直方向上。此外，光電二極管111a和111c在水 平方向被布置為彼此相鄰。同樣，光電二極管111b和llld在水平方向上被布置為彼此相 鄰。
[0065] 此外，根據(jù)拜耳陣列，相對于光電二極管111設(shè)置未不出的濾光片。例如：為光電 二極管111b和光電二極管llld設(shè)置綠色濾光片，為光電二極管111b設(shè)置紅色濾光片，為 光電二極管111c設(shè)置藍(lán)色濾光片。
[0066] 浮動擴(kuò)散FDa被設(shè)置于光電二極管111a和光電二極管111b之間。此外，傳送晶 體管112a和傳送晶體管112b分別被設(shè)置于光電晶體管111a和浮動擴(kuò)散Fda之間（被設(shè) 置于交界的部分）以及光電晶體管111b和浮動擴(kuò)散FDa之間（被設(shè)置于交界的部分）。
[0067] 浮動擴(kuò)散FDb被設(shè)置于光電二極管111c和光電二極管llld之間。此外，傳送晶 體管112c和112d分別被設(shè)置于光電晶體管111c和浮動擴(kuò)散FDb之間（被設(shè)置于交界的 部分）以及光電晶體管llld和浮動擴(kuò)散FDb之間（被設(shè)置于交界的部分）。
[0068] 接觸部116被設(shè)置于浮動擴(kuò)散FDa和浮動擴(kuò)散FDb之間。光電二極管111a?llld、 浮動擴(kuò)散FDa和FDb以及接觸部116以由元件分離單元形成的預(yù)定間隔設(shè)置。接觸部116 例如接地，并向像素內(nèi)的阱區(qū)提供地電勢。
[0069] 在光電二極管111b的與設(shè)置有傳送晶體管112b的側(cè)相對的一側(cè)，重置晶體管 113a、放大晶體管114a和選擇晶體管115a以由元件分離單元形成的預(yù)定間隔設(shè)置在水平 方向上。同樣，在光電二極管llld的與設(shè)置有傳送晶體管112d的側(cè)相對的一側(cè)，重置晶體 管113b、放大晶體管114b和選擇晶體管115b以由元件分離單元形成的預(yù)定間隔設(shè)置在水 平方向上。
[0070] 下文中，在無需單獨(dú)區(qū)分光電二極管111a?llld的情況下，光電二極管111a? llld中的每個被簡稱為光電二極管111。在無需單獨(dú)區(qū)分傳送晶體管112a和112b的情況 下，傳送晶體管112a和112b中的每個被簡稱為傳送晶體管112。在無需單獨(dú)區(qū)分重置晶 體管113a和113b的情況下，重置晶體管113a和113b中的每個被簡稱為重置晶體管113。 在無需單獨(dú)區(qū)分放大晶體管114a和114b的情況下，放大晶體管114a和114b中的每個被 簡稱為放大晶體管114。在無需單獨(dú)區(qū)分選擇晶體管115a和115b的情況下，選擇晶體管 115a和115b中的每個被簡稱為選擇晶體管115。在無需單獨(dú)區(qū)分浮動擴(kuò)散FDa和FDb的 情況下，浮動擴(kuò)散FDa和FDb中的每個被簡稱為浮動擴(kuò)散FD。
[0071] [讀出單位像素100內(nèi)的信號時(shí)的驅(qū)動方法]
[0072] 接下來，將參照圖4到圖7對讀出單位像素100內(nèi)的信號時(shí)的驅(qū)動方法進(jìn)行描述。
[0073] 在CMOS圖像傳感器10內(nèi)，通過包括高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動和低轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動的兩種驅(qū) 動方法，可通過切換轉(zhuǎn)換效率讀出單位像素100內(nèi)的像素信號。
[0074] 這里，轉(zhuǎn)換效率（電荷-電壓轉(zhuǎn)換效率）是指電勢相對于浮動擴(kuò)散FD內(nèi)蓄積的電 荷的變化度（實(shí)際上是垂直信號線17上的電壓的變化度，其為源極跟隨器的輸出）。
[0075] 由于轉(zhuǎn)換效率與浮動擴(kuò)散FD的容量成反比，所以可通過控制浮動擴(kuò)散FD的容量 來控制轉(zhuǎn)換效率。浮動擴(kuò)散FD的容量包括浮動擴(kuò)散FD內(nèi)擴(kuò)散層的容量（擴(kuò)散容量）、浮動 擴(kuò)散FD的布線和另一布線之間的布線容量、浮動擴(kuò)散FD的布線和基板之間的容量以及放 大晶體管114的柵極端或柵極下方的容量。注意：在CMOS圖像傳感器10內(nèi)，通過控制浮動 擴(kuò)散FD的擴(kuò)散容量來控制轉(zhuǎn)換效率。
[0076] 首先，將參照圖4和圖5對CMOS圖像傳感器的高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動時(shí)的驅(qū)動方法進(jìn)行 描述。具體來說，在高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動時(shí)，將對在將圖3的光電二極管111c內(nèi)蓄積的電子（光 電荷）傳送到浮動擴(kuò)散FDb以讀出像素信號的情況下的過程進(jìn)行描述。
[0077] 注意：圖4示出了垂直信號線17內(nèi)的電壓VSL、重置信號RST和驅(qū)動信號TG的時(shí) 序圖。圖5為在圖4的時(shí)間td時(shí)圖3的A-A'部分之間在垂直方向上的一維電勢圖。注意： 圖5的橫軸表示A-A'部分內(nèi)的位置，圖5的縱軸表示垂直方向上的電勢。此外，在圖5中， 光電二極管111c、傳送晶體管112c和浮動擴(kuò)散FDb分別被示出為H)、TG和FD。
[0078] 在圖4的過程開始前，將控制信號SEL提供給選擇晶體管115b的柵極（接通控制 信號SEL)，然后選擇晶體管115b被接通。即，放大晶體管114b放大浮動擴(kuò)散FDb的電勢， 并且與電勢對應(yīng)的電壓被輸出到垂直信號線17。
[0079] 首先，在時(shí)間tl到t2的時(shí)段，將重置信號RST提供給重置晶體管113b的柵極（接 通重置信號RST)。這樣，浮動擴(kuò)散FDb的電勢被重置為電源線LVDD的電勢，電壓VSL變成 重置水平。
[0080] 然后，在時(shí)間t2和t3之間的時(shí)間tp，重置水平（P相）的電壓VLS被箝位并被讀 出作為P相的信號（下文簡稱重置水平信號）。
[0081] 接著，在時(shí)間t3,將驅(qū)動信號TG提供給傳送晶體管112c的柵極（驅(qū)動信號TS被 設(shè)置為高水平（接通）），傳送晶體管112c被接通。這樣，光電二極管111c內(nèi)蓄積的電子通 過傳送晶體管112c被傳送到浮動擴(kuò)散FDb。因此，浮動擴(kuò)散FDb的電勢變成與所傳送的電 子量對應(yīng)的電勢，與電勢對應(yīng)的電壓VSL被輸出到垂直信號線17。
[0082] 在時(shí)間t4,停止提供驅(qū)動信號TG (驅(qū)動信號TG被設(shè)置為低水平（斷開）），傳送晶 體管112c被斷開而處于非導(dǎo)通狀態(tài)。
[0083] 隨后，在時(shí)間td，在傳送晶體管112c被斷開的狀態(tài)下，數(shù)據(jù)水平（D相）的電壓VSL 被箝位，并被讀出作為D相的信號（下文簡稱數(shù)據(jù)信號）。
[0084] 這里，由于傳送晶體管112c為斷開狀態(tài)，如圖5所示，在傳送晶體管112c的區(qū)域 內(nèi)形成勢壘，在浮動擴(kuò)散FDb和光電二極管111c之間形成非導(dǎo)通狀態(tài)。
[0085] 此外，列處理單元13基于數(shù)據(jù)信號和重置水平信號之間的差異通過⑶S處理生成 像素信號，并將像素信號輸出到信號處理單元18。
[0086] 接下來，將參照圖6和圖7對CMOS圖像傳感器10的低轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動時(shí)的驅(qū)動方 法進(jìn)行描述。注意：圖6示出了與圖4類似的時(shí)序圖，與圖4中時(shí)間對應(yīng)的時(shí)間用相同的參 考數(shù)字表示。此外，與圖5 -樣，圖7示出了在圖6的時(shí)間td時(shí)圖3的A-A'部分在垂直方 向上的一維電勢圖。
[0087] 在時(shí)間tl到t3的時(shí)段，進(jìn)行與高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動時(shí)的操作類似的操作。
[0088] 此外，繼續(xù)提供驅(qū)動信號TG，傳送晶體管112c被接通。在保持導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，在時(shí)間 td箝位數(shù)據(jù)水平（D相）的電壓VSL，并讀出數(shù)據(jù)信號。
[0089] 此時(shí)，由于傳送晶體管112c處于接通狀態(tài)，如圖7所示，在浮動擴(kuò)散FDb和光電二 極管111c之間形成導(dǎo)通狀態(tài)。這樣，浮動擴(kuò)散FDb的區(qū)域被增加到傳送晶體管112c的區(qū) 域。因此，與高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動時(shí)相比，浮動擴(kuò)散FDb的體積和擴(kuò)散容量增加。由于浮動擴(kuò)散 FDb的擴(kuò)散容量增加，轉(zhuǎn)換效率變得比高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動的情況低。
[0090] 之后，在時(shí)間t4'，停止提供驅(qū)動信號TG (驅(qū)動信號TG被設(shè)置為低水平（斷開））， 并且傳送晶體管112c被斷開。
[0091] 列處理單元13基于數(shù)據(jù)信號和重置水平信號之間的差異通過⑶S處理生成像素 信號，并將像素信號輸出到信號處理單元18。
[0092] 以這種方式，在不改變CMOS圖像傳感器10的像素結(jié)構(gòu)的情況下，通過控制向傳送 晶體管112c提供驅(qū)動信號TG的定時(shí)，可改變轉(zhuǎn)換效率。這樣，例如根據(jù)拍攝物體或拍攝條 件可切換轉(zhuǎn)換效率，這樣可以進(jìn)行適合拍攝物體或拍攝條件的攝影。
[0093] 例如：首先，在操作被設(shè)置成以高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動正常進(jìn)行的情況下，并且當(dāng)亮度高 (接收的光量大）時(shí)，可將驅(qū)動切換到低轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動，并增加動態(tài)范圍，從而通過低ISO感 光度進(jìn)行高質(zhì)量攝影。其次，在操作被設(shè)置成通過低轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動正常進(jìn)行的情況下，并且 當(dāng)亮度低（接收的光量小）時(shí)，通過將驅(qū)動切換到高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動，可增加 S/N比，并通過 高ISO感光度進(jìn)行高質(zhì)量攝影。
[0094] [應(yīng)對D相和P相之間的轉(zhuǎn)換效率差異的措施]
[0095] 在低轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動時(shí)，傳送晶體管112被接通以讀出D相的數(shù)據(jù)信號，而傳送晶體 管112被斷開以讀出P相的重置水平信號。因此，P相的轉(zhuǎn)換效率高于D相的轉(zhuǎn)換效率，并 產(chǎn)生下列現(xiàn)象。
[0096] 圖8示出了在低轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動時(shí)垂直信號線17的電壓VSL的理想變化和實(shí)際變 化。圖8的實(shí)線表示電壓VSL的理想變化，即在假設(shè)D相的轉(zhuǎn)換效率與P相的轉(zhuǎn)換效率相 同的情況下的變化。相反，圖8的虛線表示電壓VSL的實(shí)際變化，即在P相的轉(zhuǎn)換效率高于 D相的轉(zhuǎn)換效率的情況下的變化。注意：為了便于理解，在圖8中放大了理想電壓VSL和實(shí) 際電壓VSL之間的差異。
[0097] 如上所述，通過⑶S處理，基于數(shù)據(jù)信號和重置信號之間的差異生成像素信號，這 里，像素信號的理想值為圖8的值Sa。但是，由于P相的轉(zhuǎn)換效率高于D相的轉(zhuǎn)換效率，箝 位時(shí)P相的電壓變得高于理想值。因此，像素信號的實(shí)際值變成圖8中的值Sb，并且信號值 比理想值低AS。
[0098] 注意：例如假設(shè)在增益被設(shè)定成低以對明亮物體進(jìn)行拍攝的狀態(tài)下使用低轉(zhuǎn)換效 率驅(qū)動。因此，減少的值A(chǔ)S變成甚至比信號值Sb還低的值，而且圖像質(zhì)量可能不會受到 太大影響。
[0099] 此外，例如可采用下面兩種措施來減少D相和P相之間的轉(zhuǎn)換效率差異對圖像質(zhì) 量的影響。
[0100] 第一種措施是通過使用光學(xué)黑（0ΡΒ)像素進(jìn)行黑度校正。在低轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動時(shí)， 在0ΡΒ像素內(nèi)，與有效像素一樣，D相和P相之間的轉(zhuǎn)換效率不同。因此，如圖9所示，盡管 D相和P相的浮動擴(kuò)散FD的電勢基本相同，但由于轉(zhuǎn)換效率的變化，電壓VSL不同。此外， 通過從D相的數(shù)據(jù)信號減去P相的重置水平信號獲得的像素信號Sc的值變成負(fù)值，絕對值 變?yōu)榛旧系扔谟行袼氐南袼匦盘柕纳鲜鰷p少的值A(chǔ)S。
[0101] 因此，例如，在列處理單元13或信號處理單元18內(nèi)，通過從⑶S處理后的有效像 素的像素信號減去CDS處理后的0ΡΒ像素的像素信號的值，可抵消D相和P相之間的轉(zhuǎn)換 效率的差異，并可校正減少的值A(chǔ)S。
[0102] 注意：例如可使用在超高速閃光時(shí)的有效像素的像素信號或完全遮光狀態(tài)下的有 效像素的像素信號，來代替0ΡΒ像素的像素信號。
[0103] 第二種措施是通過根據(jù)轉(zhuǎn)換效率的變化度將D相的數(shù)據(jù)信號和P相的重置信號乘 以不同模擬增益，來在轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號時(shí)使D相的轉(zhuǎn)換效率基本上等于P相的轉(zhuǎn)換效率。 艮P，使關(guān)于重置水平信號的模擬增益低于關(guān)于數(shù)據(jù)水平信號的模擬增益，以使得在乘以模 擬增益后獲得的數(shù)據(jù)信號和重置水平信號的信號值相對于相同的電荷量變成基本上相等。
[0104] 注意：在轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后進(jìn)行CDS處理的情況下，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的數(shù)據(jù)信號 和重置水平信號可乘以不同的增益。
[0105] 可替換地，數(shù)據(jù)信號或重置水平信號可乘以增益，以使得D相的轉(zhuǎn)換效率基本上 等于P相的轉(zhuǎn)換效率。
[0106] 〈2.攝影系統(tǒng)的應(yīng)用示例〉
[0107] 圖10示出了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的固態(tài)圖像傳感器所應(yīng)用于的攝影系統(tǒng)的配置 示例。
[0108] 如圖10所示，攝影系統(tǒng)300包括：應(yīng)用了 CMOS圖像傳感器10的成像設(shè)備311。
[0109] 攝影系統(tǒng)300包括：例如通過吸收入射光（圖像光）在成像面上形成圖像的鏡頭 312作為光學(xué)系統(tǒng)，其中光學(xué)系統(tǒng)將入射光導(dǎo)向至成像設(shè)備311的像素區(qū)域上（形成拍攝物 體的圖像）。
[0110] 此外，攝影系統(tǒng)300包括驅(qū)動成像設(shè)備311驅(qū)動電路（DRV)313以及信號處理電路 (PRC)314,信號處理電路處理成像設(shè)備311的輸出信號。
[0111] 驅(qū)動電路313包括：時(shí)序生成器（未示出），用于生成包括開始脈沖和時(shí)鐘脈沖的 各種時(shí)序信號，各種時(shí)序信號驅(qū)動成像設(shè)備311內(nèi)的電路，驅(qū)動電路313通過預(yù)定時(shí)序信號 驅(qū)動成像設(shè)備311。
[0112] 信號處理電路314對來自成像設(shè)備311的輸出信號進(jìn)行預(yù)定信號處理。
[0113] 被信號處理電路314進(jìn)行處理的圖像信號記錄在記錄介質(zhì)（例如：存儲器）上。記 錄在記錄介質(zhì)上的圖像信息通過打印機(jī)等被打印成復(fù)印件。此外，被信號處理電路314進(jìn) 行處理的圖像信號作為移動圖像顯示在包括液晶顯示器等的顯示器上。
[0114] 如上所述，與成像設(shè)備311 -樣，通過在成像設(shè)備（例如：數(shù)碼靜態(tài)攝像機(jī)）上包 含上述CMOS圖像傳感器10,能夠?qū)崿F(xiàn)高精度攝影機(jī)。
[0115] 〈3.修改例〉
[0116] 本技術(shù)可應(yīng)用于具有與其中蓄積在上述光電二極管內(nèi)的光電荷被直接傳送至浮 動擴(kuò)散的構(gòu)造不同的構(gòu)造的固態(tài)圖像傳感器。例如：本技術(shù)還可應(yīng)用于具有以下構(gòu)造的固 態(tài)圖像傳感器，即，在光電二極管和浮動擴(kuò)散之間設(shè)置給定數(shù)量（1個或多個）的電荷蓄積 單元，并且在蓄積在光電二極管內(nèi)的光電荷傳送給電荷蓄積單元后，光電荷通過傳送晶體 管從電荷蓄積單元傳送到浮動擴(kuò)散。即，在這種情況下，通過利用上述任意方法驅(qū)動電荷蓄 積單元和浮動擴(kuò)散之間的傳送晶體管，能夠在高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動和低轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動之間進(jìn)行 切換。
[0117] 可基于接收的光量通過設(shè)置或自動地進(jìn)行高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動和低轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動之 間的切換。在自動切換的情況下，例如當(dāng)接收的光量大于預(yù)定閾值時(shí)，設(shè)定低轉(zhuǎn)換效率驅(qū) 動；當(dāng)接收的光量小于預(yù)定閾值時(shí)，設(shè)定高轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動。此外，在自動切換的情況下，固態(tài) 圖像傳感器可以基于固態(tài)圖像傳感器內(nèi)部檢測到的接收的光量或基于在固態(tài)圖像傳感器 外部檢測到的接收光量所提供的控制信號等，來進(jìn)行切換。
[0118] 盡管在上述描述中，將本技術(shù)應(yīng)用于CMOS圖像傳感器的情況作為示例，但是本技 術(shù)并不限于應(yīng)用于CMOS圖像傳感器。即，本技術(shù)可應(yīng)用于具有光電荷通過包括傳送晶體管 等的電荷傳送單元從電荷蓄積單元傳送到浮動擴(kuò)散并且讀出與浮動擴(kuò)散內(nèi)蓄積的光電荷 對應(yīng)的信號的構(gòu)造的常規(guī)固態(tài)圖像傳感器。
[0119] 此外，本技術(shù)可應(yīng)用于不進(jìn)行⑶S處理的固態(tài)圖像傳感器。本技術(shù)可應(yīng)用于采用 數(shù)據(jù)信號和重置信號之間差異的方案的固態(tài)圖像傳感器，該方案不同于CDS，例如雙數(shù)據(jù)采 樣（DDS)方案。
[0120] 本技術(shù)例如還可應(yīng)用于只進(jìn)行低轉(zhuǎn)換效率驅(qū)動的固態(tài)圖像傳感器。
[0121] 本技術(shù)還可應(yīng)用于對紅外線、X射線、粒子等的入射量的分布圖像進(jìn)行成像的常規(guī) 固態(tài)圖像傳感器，而并不限于應(yīng)用于通過檢測可見光的入射光量分布對圖像進(jìn)行成像的固 態(tài)圖像傳感器。
[0122] 注意：固態(tài)圖像傳感器可被形成為一個芯片或可以是具有通過將成像單元和信號 處理單元或光學(xué)系統(tǒng)封裝一起所獲得的成像功能的模塊形式。
[0123] 此外，上述電路的每個開關(guān)通過多種晶體管的任意一種形成，例如：M0SFET。
[0124] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以進(jìn)行各種修改、組 合、子組合以及替換，只要在附屬權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)即可。
[0125] 另外，本技術(shù)還可被構(gòu)造為如下：
[0126] (1) 一種固態(tài)圖像傳感器，包括：
[0127] -種固態(tài)圖像傳感器，包括：
[0128] 像素陣列單元，所述像素陣列單元中設(shè)置有多個像素，每個所述像素包括：
[0129] 電荷蓄積單元，被配置為蓄積與接收的光量對應(yīng)的光電荷，
[0130] 信號轉(zhuǎn)換單元，被配置為將所述光電荷轉(zhuǎn)換成電信號，
[0131] 以及
[0132] 電荷傳送單元，被配置為能夠利用預(yù)定驅(qū)動信號在所述光電荷從所述電荷蓄積單 元傳送到所述信號轉(zhuǎn)換單元的導(dǎo)通狀態(tài)和停止所述光電荷從所述電荷蓄積單元傳送到所 述信號轉(zhuǎn)換單元的非導(dǎo)通狀態(tài)之間進(jìn)行切換，所述電荷傳送單元被設(shè)置于所述電荷蓄積單 元和所述信號轉(zhuǎn)換單元之間；和
[0133] 驅(qū)動控制單元，被配置為利用所述驅(qū)動信號控制所述電荷傳送單元的狀態(tài)并進(jìn)行 第一驅(qū)動控制，在所述第一驅(qū)動控制中，所述電荷傳送單元在自從所述電荷蓄積單元向信 號轉(zhuǎn)換單元傳送所述光電荷直至讀出與傳送的所述光電荷對應(yīng)的第一信號時(shí)保持所述導(dǎo) 通狀態(tài)。
[0134] (2)根據(jù)（1)的固態(tài)圖像傳感器，其中，在所述光電荷從所述電荷蓄積單元傳送到 所述信號轉(zhuǎn)換單元和然后所述電荷傳送單元被設(shè)定成所述非導(dǎo)通狀態(tài)之后，所述驅(qū)動控制 單元通過控制所述驅(qū)動信號被提供給所述電荷傳送單元的時(shí)間在所述第一驅(qū)動控制和讀 出所述第一信號的第二驅(qū)動控制之間進(jìn)行切換。
[0135] (3)根據(jù)（2)的固態(tài)圖像傳感器，其中，所述驅(qū)動控制單元根據(jù)接收的光量在所述 第一驅(qū)動控制和所述第二驅(qū)動控制之間進(jìn)行切換。
[0136] (4)根據(jù)⑴到（3)任一項(xiàng)的固態(tài)圖像傳感器，還包括：
[0137] 信號處理單元，被配置為基于所述第一信號和第二信號之間的差異生成像素信 號，在所述電荷傳送單元被設(shè)定成所述非導(dǎo)通狀態(tài)并且所述信號轉(zhuǎn)換單元重置的狀態(tài)下讀 出所述第二信號。
[0138] (5)根據(jù)（4)的固態(tài)圖像傳感器，其中，在所述第一驅(qū)動控制時(shí)，所述信號處理單 元通過從所述像素陣列單元內(nèi)的有效像素的像素信號減去所述像素陣列單元內(nèi)的光學(xué)黑 像素的像素信號，來校正所述有效像素的像素信號。
[0139] (6)根據(jù)（4)的固態(tài)圖像傳感器，其中，在所述第一驅(qū)動控制時(shí)，所述信號處理單 元以信號值相對于同等量的電荷變得相等的方式將所述第一信號和所述第二信號乘以不 同的增益。
[0140] (7) -種驅(qū)動固態(tài)圖像傳感器的方法，包括：
[0141] 通過固態(tài)圖像傳感器進(jìn)行驅(qū)動控制，所述固態(tài)圖像傳感器包括：
[0142] 像素陣列單元，所述像素陣列單元中設(shè)置有多個像素，每個所述像素包括：
[0143] 電荷蓄積單元，被配置為蓄積與接收的光量對應(yīng)的光電荷，
[0144] 信號轉(zhuǎn)換單元，被配置為將所述光電荷轉(zhuǎn)換成電信號，以及
[0145] 電荷傳送單元，被配置為能夠利用預(yù)定驅(qū)動信號在所述光電荷從所述電荷蓄積單 元傳送到所述信號轉(zhuǎn)換單元的導(dǎo)通狀態(tài)和停止所述光電荷從所述電荷蓄積單元傳送到所 述信號轉(zhuǎn)換單元的非導(dǎo)通狀態(tài)之間進(jìn)行切換，所述電荷傳送單元被設(shè)置于所述電荷蓄積單 元和所述信號轉(zhuǎn)換單元之間；和
[0146] 在所述驅(qū)動控制中，所述電荷傳送單元在自從所述電荷蓄積單元向所述信號轉(zhuǎn)換 單元傳送所述光電荷直到讀出與所傳送的所述光電荷對應(yīng)的第一信號時(shí)保持所述導(dǎo)通狀 態(tài)。
[0147] (8) -種電子設(shè)備，包括：
[0148] 固態(tài)圖像傳感器，包括：
[0149] 設(shè)置有多個像素的像素陣列單元，每個所述像素包括：
[0150] 電荷蓄積單元，被配置為蓄積與接收的光量對應(yīng)的光電荷，
[0151] 信號轉(zhuǎn)換單元，被配置為將所述光電荷轉(zhuǎn)換成電信號，以及
[0152] 電荷傳送單元，被配置為能夠利用預(yù)定驅(qū)動信號在所述光電荷從所述電荷蓄積單 元傳送到所述信號轉(zhuǎn)換單元的導(dǎo)通狀態(tài)和停止所述光電荷從所述電荷蓄積單元傳送到所 述信號轉(zhuǎn)換單元的非導(dǎo)通狀態(tài)之間進(jìn)行切換，所述電荷傳送單元被設(shè)置于所述電荷蓄積單 元和所述信號轉(zhuǎn)換單元之間；以及
[0153] 驅(qū)動控制單元，被配置為利用所述驅(qū)動信號控制所述電荷傳送單元的狀態(tài)并進(jìn)行 第一驅(qū)動控制，在所述第一驅(qū)動控制中，所述電荷傳送單元在自從所述電荷蓄積單元向所 述信號轉(zhuǎn)換單元傳送所述光電荷直到讀出與傳送的所述光電荷對應(yīng)的第一信號時(shí)保持所 述導(dǎo)通狀態(tài)；以及
[0154] 信號處理單元，被配置為對從所述像素輸出的像素信號進(jìn)行信號處理。
【權(quán)利要求】
1. 一種固態(tài)圖像傳感器，包括： 像素陣列單元，所述像素陣列單元中設(shè)置有多個像素，每個所述像素包括： 電荷蓄積單元，被配置為蓄積與接收的光量對應(yīng)的光電荷， 信號轉(zhuǎn)換單元，被配置為將所述光電荷轉(zhuǎn)換成電信號，以及 電荷傳送單元，被配置為能夠利用預(yù)定驅(qū)動信號在所述光電荷從所述電荷蓄積單元傳 送到所述信號轉(zhuǎn)換單元的導(dǎo)通狀態(tài)和停止所述光電荷從所述電荷蓄積單元傳送到所述信 號轉(zhuǎn)換單元的非導(dǎo)通狀態(tài)之間進(jìn)行切換，所述電荷傳送單元被設(shè)置于所述電荷蓄積單元和 所述信號轉(zhuǎn)換單元之間；和 驅(qū)動控制單元，被配置為利用所述驅(qū)動信號控制所述電荷傳送單元的狀態(tài)并進(jìn)行第一 驅(qū)動控制，在所述第一驅(qū)動控制中，所述電荷傳送單元在自從所述電荷蓄積單元向所述信 號轉(zhuǎn)換單元傳送所述光電荷直至讀出與傳送的所述光電荷對應(yīng)的第一信號時(shí)保持所述導(dǎo) 通狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，其中，在所述光電荷從所述電荷蓄積單元 傳送到所述信號轉(zhuǎn)換單元和然后所述電荷傳送單元被設(shè)定成所述非導(dǎo)通狀態(tài)之后，所述驅(qū) 動控制單元通過控制所述驅(qū)動信號被提供給所述電荷傳送單元的時(shí)間在所述第一驅(qū)動控 制和讀出所述第一信號的第二驅(qū)動控制之間進(jìn)行切換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)圖像傳感器，其中，所述驅(qū)動控制單元根據(jù)接收的光量 在所述第一驅(qū)動控制和所述第二驅(qū)動控制之間進(jìn)行切換。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)圖像傳感器，還包括： 信號處理單元，被配置為基于所述第一信號和第二信號之間的差異生成像素信號，在 所述電荷傳送單元被設(shè)定成所述非導(dǎo)通狀態(tài)并且所述信號轉(zhuǎn)換單元重置的狀態(tài)下讀出所 述第二信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像傳感器，其中，在所述第一驅(qū)動控制時(shí)，所述信號處 理單元通過從所述像素陣列單元內(nèi)的有效像素的像素信號減去所述像素陣列單元內(nèi)的光 學(xué)黑像素的像素信號，來校正所述有效像素的像素信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)圖像傳感器，其中，在所述第一驅(qū)動控制時(shí)，所述信號處 理單元以信號值相對于同等量的電荷變得相等的方式將所述第一信號和所述第二信號乘 以不同的增益。
7. -種驅(qū)動固態(tài)圖像傳感器的方法，包括： 通過固態(tài)圖像傳感器進(jìn)行驅(qū)動控制，所述固態(tài)圖像傳感器包括： 像素陣列單元，所述像素陣列單元中設(shè)置有多個像素，每個所述像素包括： 電荷蓄積單元，被配置為蓄積與接收的光量對應(yīng)的光電荷； 信號轉(zhuǎn)換單元，被配置為將所述光電荷轉(zhuǎn)換成電信號；以及 電荷傳送單元，被配置為能夠利用預(yù)定驅(qū)動信號在所述光電荷從所述電荷蓄積單元傳 送到所述信號轉(zhuǎn)換單元的導(dǎo)通狀態(tài)和停止所述光電荷從所述電荷蓄積單元傳送到所述信 號轉(zhuǎn)換單元的非導(dǎo)通狀態(tài)之間進(jìn)行切換，所述電荷傳送單元被設(shè)置于所述電荷蓄積單元和 所述信號轉(zhuǎn)換單元之間， 在所述驅(qū)動控制中，所述電荷傳送單元在自從所述電荷蓄積單元向所述信號轉(zhuǎn)換單元 傳送所述光電荷直到讀出與所傳送的所述光電荷對應(yīng)的第一信號時(shí)保持所述導(dǎo)通狀態(tài)。
8. -種電子設(shè)備，包括： 固態(tài)圖像傳感器，包括： 設(shè)置有多個像素的像素陣列單元，每個所述像素包括： 電荷蓄積單元，被配置為蓄積與接收的光量對應(yīng)的光電荷， 信號轉(zhuǎn)換單元，被配置為將所述光電荷轉(zhuǎn)換成電信號，以及 電荷傳送單元，被配置為能夠利用預(yù)定驅(qū)動信號在所述光電荷從所述電荷蓄積單元傳 送到所述信號轉(zhuǎn)換單元的導(dǎo)通狀態(tài)和停止所述光電荷從所述電荷蓄積單元傳送到所述信 號轉(zhuǎn)換單元的非導(dǎo)通狀態(tài)之間進(jìn)行切換，所述電荷傳送單元被設(shè)置于所述電荷蓄積單元和 所述信號轉(zhuǎn)換單元之間；以及 驅(qū)動控制單元，被配置為利用所述驅(qū)動信號控制所述電荷傳送單元的狀態(tài)并進(jìn)行第一 驅(qū)動控制，在所述第一驅(qū)動控制中，所述電荷傳送單元在自從所述電荷蓄積單元向所述信 號轉(zhuǎn)換單元傳送所述光電荷直到讀出與傳送的所述光電荷對應(yīng)的第一信號時(shí)保持所述導(dǎo) 通狀態(tài)；以及 信號處理單元，被配置為對從所述像素輸出的像素信號進(jìn)行信號處理。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子設(shè)備，其中，在所述光電荷從所述電荷蓄積單元傳送到 所述信號轉(zhuǎn)換單元和然后所述電荷傳送單元被設(shè)定成所述非導(dǎo)通狀態(tài)之后，所述驅(qū)動控制 單元通過控制所述驅(qū)動信號被提供給所述電荷傳送單元的時(shí)間在所述第一驅(qū)動控制和讀 出所述第一信號的第二驅(qū)動控制之間進(jìn)行切換。
【文檔編號】H04N5/369GK104159050SQ201410189067
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月13日
【發(fā)明者】石井俊輔 申請人:索尼公司