[发明专利]固态成像元件、其驱动方法以及照相机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态成像元件(诸如互补金属氧化物半导体器件(CMOS)图像传感器)、其驱动方法以及照相机系统。

背景技术

近年来，CMOS图像传感器作为替代电荷耦合器件(CCD)图像传感器的固态成像元件(图像传感器)吸引了注意力。

CMOS图像传感器克服了下列问题：

CCD像素的制造包含特殊的工艺，并且要使用多个电源电压对其进行操作。另外，需要组合地操作多个外围集成电路(IC)。

这种CCD技术增加了系统复杂性。这些不同问题已经被CMOS图像传感器克服了。

X-Y寻址固态成像元件(诸如CMOS图像传感器)被配置来在具有二维像素阵列(包括排列成矩阵的光电转换元件)的像素阵列单元上逐行、逐列、或逐个像素地进行像素选择。

此外，行访问固态成像元件提供对所述像素阵列单元的读访问和用于快门释放的重置访问。

CMOS图像传感器一般采用像素重置方法，在该方法中，顺序地对像素逐行进行重置。这种方法被称作卷动快门法。

在所述固态成像元件中，还形成遮光图像或光学黑区，以确定本底噪声。

在所述固态成像元件中，提出了一种用于指定像素阵列单元中的期望区域并部分截取和读出与期望区域相关的像素信息的技术(例如，参见日本未审查专利申请公报2001-45383号)。

因此，日本未审查专利申请公报2001-45383号中所公开的固态成像元件具有用于截取并读出所需区域的功能(“窗口读出”功能)。

利用窗口读出功能，固态成像元件能够减少到固态成像元件外部的输出线的数目。

然而，在固态成像元件中，当逐行顺序地读取期望的部分读出区时，由于对诸如所述部分读出区的下方和上方的行中的像素的读出没有访问控制，因此会出现下面称作高光溢出(blooming)的现象。

通过光电转换积累在某个像素的光电转换元件中的电荷可能会超出该光电转换元件的容量，并溢出到邻近像素中。

溢出到邻近像素的电荷影响由邻近像素进行的成像。在CMOS图像传感器中，电荷从所述部分读出区中的像素的上方和下方的像素的溢出会引起高光溢出现象，从而在该区域中产生不希望有的图像缺陷。

防止高光溢出的方法之一如下。

将窗口区设置得比期望的大，并对所设置的区域进行正常访问以防止不希望有的电荷流。

然而，在这种方法中，不需要的行中的像素数据也被输出到外部，使得到外部的输出的数目增加，如图1所示。

现在将参考图1和图2来描述行访问固态成像元件的输出行等。

如图1所示，行访问固态成像元件的输出行包括记录像素区、颜色处理边际区、无效区、光学黑区、无效光学黑区和消隐区中的行。

无效区、无效光学黑区和消隐区的数据不是所需要的。

消隐输出是为固态成像元件和外部之间的通信时段、固态成像元件的设置(诸如增益值)改变之后用于稳定内部电路的等待时间、固态成像元件和外部之间的定时调节等提供的。

在消隐时段中，如图2所示，不对所述像素阵列单元进行读访问或重置访问。或者，对特殊地址进行不影响读出数据的访问。

在固态成像元件中，一般地，在光学黑区中不设置窗口区，并且输出行的数目由所述像素阵列单元来固定。

此外，光学黑线(optical black line)的数目取决于用途。例如，拍摄静止图像时需要大量的光学黑线，而拍摄运动图像时，可以使用较少数目的光学黑线。

日本未审查专利申请公报2006-310932号公开了一种用于防止出现高光溢出和防止将不必要的像素数据行输出到外部的方法。

发明内容

然而，日本未审查专利申请公报2006-310932号中公开的技术的缺点是增加了所需电路的数目，这导致电路尺寸的增加。

具体地，在这种技术中，在读操作和快门操作的同时对非访问的行进行重置。因此，需要提供包括“行读取控制电路12”、“行重置控制电路13”和“非访问行重置控制电路14”的像素阵列控制电路。

所以，期望提供一种能够防止出现高光溢出并防止将不必要的像素数据行输出到外部同时防止增加电路尺寸的固态成像元件、其驱动方法以及照相机系统。