一種固態(tài)成像裝置包括：像素陣列部件，包括二維矩陣的像素陣列，所述像素包括：光電轉(zhuǎn)換部件，被配置來根據(jù)光量而生成信號電荷；放電部件，被配置來接收在曝光時間段期間由光電轉(zhuǎn)換部件生成的信號電荷當中超出光電轉(zhuǎn)換部件中電荷飽和量的信號電荷的溢出；至少兩個電荷累積部件，包括第一電荷累積部件和第二電荷累積部件，所述第一電荷累積部件被配置來接收在曝光時間段之后由光電轉(zhuǎn)換部件生成的信號電荷的轉(zhuǎn)移，所述第二電荷累積部件被配置來接收超出電荷飽和量的信號電荷的轉(zhuǎn)移，和多個像素晶體管，轉(zhuǎn)移和讀取信號電荷；和掃描部件，被配置來掃描像素從而針對所有像素的累積時間段在信號電荷的累積時間段中是同時的，并且選擇性地依次掃描像素。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本公開涉及固態(tài)成像裝置。更具體地，本公開涉及一種CMOS (互補金屬氧化物半導體)固態(tài)成像裝置、驅(qū)動該CMOS固態(tài)成像裝置的方法和使用該CMOS固態(tài)成像裝置的電子系統(tǒng)。
技術介紹
迄今為止，在普通CMOS固態(tài)成像裝置中，已經(jīng)采用一種順次讀取每一行的信號電荷的方法，所述信號電荷是已通過以二維矩陣布置的各個像素的光接收部件生成并累積的。在這種情況下，各個像素的光接收部件的曝光時間是通過信號電荷讀出(readout)的起始和結束來確定的，因此曝光定時針對每個像素而不同。相應地，如果使用所述CMOS固態(tài)成像裝置來捕獲快速運動對象的圖像，則會存在該對象的圖像變形的問題。 為了解決上述問題，近年來，已經(jīng)建議同時的圖像捕獲功能(全局快門(globalshutter)功能)來實現(xiàn)累積期間內(nèi)的一致。而且，具有全局快門功能的CMOS固態(tài)成像裝置已經(jīng)在應用上得到擴展。在具有全局快門功能的CMOS固態(tài)成像裝置中，為了在讀出時間之前累積光接收部件生成的信號電荷，通常必須使得電荷累積部件具有光屏蔽(light-shielding)效果。對于電荷累積部件，存在許多使用浮動擴散(floating diffusion)部件的普通CMOS固態(tài)成像裝置，浮動擴散部件起初是針對像素而布置的。同樣，日本特開專利申請公開No. 2009-268083已公開了一種對于電荷累積部件使用兩個部件(即CXD型電荷保持電容器部件和浮動擴散部件)的配置，以便增加飽和電子的數(shù)量。順便提及，日本特開專利申請公開No. 2009-268083中描述的C⑶型電荷保持電容器部件也用于在曝光時間段期間已經(jīng)從光電二極管溢出的信號電荷的接收器。因此，在電荷保持電容器部件保持信號電荷的同時不允許曝光。相應地，僅在所有像素的信號電荷被讀出之后允許曝光。因此，存在的問題是，有許多不允許曝光的時間段，要求連續(xù)曝光的平滑運動圖像不被允許，并且運動圖像的靈敏度降低。
技術實現(xiàn)思路
鑒于上述各點，期望提供一種具有允許連續(xù)曝光的全局快門功能的固態(tài)成像裝置。而且，期望提供一種使用該固態(tài)成像裝置的電子系統(tǒng)。根據(jù)本公開的實施例，提供了一種固態(tài)成像裝置，其包括以二維矩陣形成的像素陣列部件和掃描部件。所述像素陣列部件包括具有光電轉(zhuǎn)換部件、放電部件、至少兩個電荷累積部件和像素晶體管的像素，所述至少兩個電荷累積部件包括第一電荷累積部件和第二電荷累積部件。光電轉(zhuǎn)換部件被配置來根據(jù)光量而生成信號電荷。放電部件被配置來接收在曝光時間段期間由光電轉(zhuǎn)換部件生成的信號電荷當中超出光電轉(zhuǎn)換部件中電荷飽和量的信號電荷的溢出。至少兩個電荷累積部件包括第一電荷累積部件和第二電荷累積部件，所述第一電荷累積部件被配置來接收在曝光時間段之后由光電轉(zhuǎn)換部件生成的信號電荷的轉(zhuǎn)移，所述第二電荷累積部件被配置來接收超出電荷飽和量的信號電荷的轉(zhuǎn)移。像素晶體管轉(zhuǎn)移和讀取信號電荷。掃描部件被配置來掃描像素從而針對所有像素的累積時間段在信號電荷的累積時間段中是同時的，并且選擇性地依次掃描像素。在根據(jù)本公開的固態(tài)成像裝置中，對于所有像素將光電轉(zhuǎn)換部件所生成并累積的信號電荷同時轉(zhuǎn)移到第一電荷累積部件，并且隨后對于每個像素而讀出所述信號電荷。因此，能夠在信號電荷讀出時間段結束之前開始下一個曝光時間段。根據(jù)本公開的另一實施例，提供了一種固態(tài)成像裝置的方法。所述方法包括對于所有像素同時通過光電轉(zhuǎn)換部件開始曝光，并且生成和累積信號電荷；對于所有像素將光電轉(zhuǎn)換部件中累積的信號電荷同時轉(zhuǎn)移到第一電荷累積部件；讀出超過第一電荷累積部件中電荷飽和量的轉(zhuǎn)移到第二電荷累積部件的信號電荷作為高亮度信號，重置第二電荷累積部件的電位，隨后將第一電荷累積部件中累積的信號電荷轉(zhuǎn)移到第二電荷累積部件，并且讀出第二電荷累積部件中累積的信號電荷作為對于每個像素的低亮度信號。在根據(jù)本公開的驅(qū)動固態(tài)成像裝置的方法中，對于所有像素將光電轉(zhuǎn)換部件所生成并累積的信號電荷同時轉(zhuǎn)移到第一電荷累積部件，并且隨后對于每個像素而讀出所述信號電荷。因此，能夠在信號電荷讀出時間段結束之前開始下一個曝光時間段。根據(jù)本公開的另一實施例，提供了一種包括固態(tài)成像裝置的電子設備，所述固態(tài)成像裝置具有像素陣列部件和掃描部件。所述像素陣列部件包括具有光電轉(zhuǎn)換部件、放電部件、至少兩個電荷累積部件和像素晶體管的像素，所述至少兩個電荷累積部件包括第一電荷累積部件和第二電荷累積部件。光電轉(zhuǎn)換部件被配置來根據(jù)光量而生成信號電荷。放電部件被配置來接收在曝光時間段期間由光電轉(zhuǎn)換部件生成的信號電荷當中超出光電轉(zhuǎn)換部件中電荷飽和量的信號電荷的溢出。至少兩個電荷累積部件包括第一電荷累積部件和第二電荷累積部件，所述第一電荷累積部件被配置來接收在曝光時間段之后由光電轉(zhuǎn)換部件生成的信號電荷的轉(zhuǎn)移，所述第二電荷累積部件被配置來接收超出電荷飽和量的信號電荷的轉(zhuǎn)移。像素晶體管轉(zhuǎn)移和讀取信號電荷。形成像素陣列部件，其中像素是以二維矩陣排列的。掃描部件被配置來掃描像素從而針對所有像素的累積時間段在信號電荷的累積時間段中是同時的，并且選擇性地依次掃描像素。所有像素可以是同時被掃描，而不是依次被掃描。通過本公開，在具有全局快門功能的固態(tài)成像裝置中，能夠在讀出結束之前開始曝光，因此提高了運動圖像的質(zhì)量。附圖說明圖I是圖示根據(jù)本公開第一實施例的整個CMOS固態(tài)成像裝置的示意配置圖；圖2A和圖2B分別是圖示根據(jù)本公開第一實施例的固態(tài)成像裝置的像素陣列部件的截面配置(其部件通過電路圖舉例說明)和像素的電路配置的圖；圖3是圖示根據(jù)第一實施例的固態(tài)成像裝置的拍攝方法的時序圖；圖4是對應于時序圖的電位圖以及圖示從單元像素的曝光到讀出的電子運動和電位轉(zhuǎn)變的截面電位圖(2圖中的第一部分)； 圖5是對應于時序圖的電位圖以及圖示從單元像素的曝光到讀出的電子運動和電位轉(zhuǎn)變的截面電位圖(2圖中的第二部分)；圖6是圖示驅(qū)動根據(jù)變型的固態(tài)成像裝置的方法的時序圖；圖7是圖示根據(jù)本公開第二實施例的固態(tài)成像裝置的像素配置的電路圖；圖8是其中固態(tài)成像裝置應用于作為根據(jù)本公開的電子系統(tǒng)的示例的相機的情況的配置圖；圖9是通過內(nèi)置于電子系統(tǒng)中的根據(jù)第一實施例的固態(tài)成像裝置捕獲靜止圖像的情況下的時序圖；圖10是通過內(nèi)置于電子系統(tǒng)中的根據(jù)第二實施例的固態(tài)成像裝置捕獲運動圖像的情況下的時序圖；圖IlA和圖IlB分別是圖示可應用于本公開第二實施例的像素排列的示例以及在信號電荷在共享像素中被添加到真實像素排列的情況下的有效像素排列的圖；和 圖12是可應用于其中三個像素共享第二電荷累積部件的情況的像素排列和多個像素晶體管的示例。具體實施例方式下面，將參考圖I到圖12給出根據(jù)本公開實施例的固態(tài)成像裝置、驅(qū)動固態(tài)成像裝置的方法和電子系統(tǒng)的示例的描述。本公開的實施例將以下列順序描述。在這點上，本公開不限于以下示例。I.第一實施例固態(tài)成像裝置I. I固態(tài)成像裝置的整體配置I. 2主要部件的配置I. 3驅(qū)動方法I. 4 變型2.第二實施例固態(tài)成像裝置電子系統(tǒng)2. I像素配置2. 2電子系統(tǒng)的配置2. 3驅(qū)動方法靜止圖像2. 4驅(qū)動方法運動圖像I.第一實施例固態(tài)成像裝置I. I固態(tài)成像裝置的整體配置首先，將給出根據(jù)本公開第一實施例的固態(tài)成像裝置的描述。圖I是圖示根據(jù)本公開第一實施例的整個CMOS固態(tài)成像裝置的示意本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種固態(tài)成像裝置，包括：像素陣列部件，包括二維矩陣的像素陣列，所述像素包括光電轉(zhuǎn)換部件，被配置來根據(jù)光量而生成信號電荷，放電部件，被配置來接收在曝光時間段期間由光電轉(zhuǎn)換部件生成的信號電荷當中超出光電轉(zhuǎn)換部件中電荷飽和量的信號電荷的溢出，至少兩個電荷累積部件，包括第一電荷累積部件和第二電荷累積部件，所述第一電荷累積部件被配置來接收在曝光時間段之后由光電轉(zhuǎn)換部件生成的信號電荷的轉(zhuǎn)移，所述第二電荷累積部件被配置來接收超出電荷飽和量的信號電荷的轉(zhuǎn)移，和多個像素晶體管，轉(zhuǎn)移和讀取信號電荷；和掃描部件，被配置來掃描像素從而針對所有像素的累積時間段在信號電荷的累積時間段中是同時的，并且選擇性地依次掃描像素。
【技術特征摘要】
2011.06.21 JP 2011-1376521.一種固態(tài)成像裝置，包括 像素陣列部件，包括ニ維矩陣的像素陣列， 所述像素包括 光電轉(zhuǎn)換部件，被配置來根據(jù)光量而生成信號電荷， 放電部件，被配置來接收在曝光時間段期間由光電轉(zhuǎn)換部件生成的信號電荷當中超出光電轉(zhuǎn)換部件中電荷飽和量的信號電荷的溢出， 至少兩個電荷累積部件，包括第一電荷累積部件和第二電荷累積部件，所述第一電荷累積部件被配置來接收在曝光時間段之后由光電轉(zhuǎn)換部件生成的信號電荷的轉(zhuǎn)移，所述第ニ電荷累積部件被配置來接收超出電荷飽和量的信號電荷的轉(zhuǎn)移，和多個像素晶體管，轉(zhuǎn)移和讀取信號電荷；和 掃描部件，被配置來掃描像素從而針對所有像素的累積時間段在信號電荷的累積時間段中是同時的，并且選擇性地依次掃描像素。2.如權利要求I所述的固態(tài)成像裝置， 其中光電轉(zhuǎn)換部件和放電部件之間的勢壘被形成為低于光電轉(zhuǎn)換部件和第一電荷累積部件之間的勢壘。3.如權利要求2所述的固態(tài)成像裝置， 其中第一電荷累積部件具有CCD結構。4.一種驅(qū)動包括像素陣列部件的固態(tài)成像裝置的方法，所述像素陣列部件包括ニ維矩陣的像素陣列，所述像素包括 光電轉(zhuǎn)換部件，被配置來根據(jù)光量而生成信號電荷， 放電部件，被配置來接收在曝光時間段期間由光電轉(zhuǎn)換部件生成的信號電荷當中超出光電轉(zhuǎn)換部件中電荷飽和量的信號電荷的溢出， 至少兩個電荷累積部件，包括第一電荷累積部件和第二電荷累積部件，所述第一電荷累積部件被配置來接收在曝光時間段之后由光電轉(zhuǎn)換部件生成的信號電荷的轉(zhuǎn)移，所述第ニ電荷累積部件被配置來接收超出電荷飽和量的信號電荷的轉(zhuǎn)移，和多個像素晶體管，轉(zhuǎn)移和讀取信號電荷，所述方...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：馬渕圭司，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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