[发明专利]固体摄像装置、固体摄像装置的驱动方法以及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及固体摄像装置、固体摄像装置的驱动方法以及电子设备，特别涉及具有全局快门(global shutter)功能的X-Y地址方式的固体摄像装置、该固体摄像装置的驱动方法以及具有该固体摄像装置的电子设备。

背景技术

固体摄像装置被大致分为以CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器为代表的X-Y地址方式的固体摄像装置、与以CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图像传感器为代表的电荷传送方式的固体摄像装置。此处，CMOS图像传感器可以实现像素信号的随机访问，进而具有与CCD图像传感器相比像素信号的读出为高速且低功耗这样的特长。

另外，大部分的CMOS图像传感器将积蓄在光电变换部中的信号电荷传送给电荷电压变换部，将通过该电荷电压变换部得到的电压作为输出。电子快门功能是通过周期性地对电荷电压变换部进行复位而实现的。CMOS图像传感器的电子快门功能的快门方式是对于二维排列的多个像素针对每个像素行进行曝光的开始以及结束的设定的所谓卷帘快门(rolling shutter)(还称为焦平面快门(focal planeshutter))方式。

因此，卷帘快门方式的CMOS图像传感器与对所有像素在同一定时进行曝光的全局快门方式的CCD图像传感器不同，针对每个像素行曝光期间被错开(不同)。于是，在针对每个像素行错开曝光期间时，在对移动着的物体进行摄影的情况下，在摄像图像中产生失真。

为了实现全局快门功能，以往，采用如下结构：在像素内相对将电荷变换为信号电压的浮动扩散(floating diffusion)部并联地连接电荷积蓄用电容器，在该电容器中积蓄电荷(例如参照专利文献1)。

进而，为了实现全局快门功能，并且在像素内可以放大信号电压，采用如下结构：针对一个像素设置两个电荷积蓄用电容器，根据这些两个电容器的电容比具有放大功能(例如参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开平11-177076号公报

专利文献2：日本特开2005-65074号公报

在专利文献1记载的以往技术中，为了实现电荷保持时间的延长、抗扰性的提高，需要将电荷积蓄用电容器的电容值设定得较大。但是，在增大电荷积蓄用电容器的电容值时，浮动扩散部的电容增加而电荷电压的变换效率降低。即，电荷积蓄用电容器的电荷保持时间与浮动扩散部的变换效率处于折衷(trade off)的关系。

另外，电荷积蓄用电容器必需可以保持从光电变换部完全传送的所有电荷。因此，作为电荷积蓄用电容器的面积，需要与光电变换部相同程度的面积，所以专利文献1记载的以往技术无法应对像素的缩小化。进而，由于是对信号进行对数压缩，并通过电流镜电路进行放大的结构，所以需要抑制放大晶体管的阈值电压Vth的偏差，为了提高放大率而需要增大放大晶体管的尺寸，故无法应对小型化。而且，由于无法去除复位时的KTC噪声，所以无法抑制像素固有的固定图案噪声。

另一方面，在专利文献2记载的以往技术中，进而需要对两个电荷积蓄用电容器分别进行复位的两个复位晶体管，所以必需集成到一个像素中的元件数变多，所以难以实现高集成化。另外，关于像素的复位，对于复位信号，也需要两个系统，所以驱动像素的周边的驱动电路的结构变得复杂。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种固体摄像装置、该固体摄像装置的驱动方法以及具有该固体摄像装置的电子设备，不会降低将电荷变换为电压时的变换效率，而可以实现高集成化。

本发明的固体摄像装置成为配置有单位像素的结构，其特征在于，该单位像素包括：

传送晶体管，从光电变换部向浮动扩散部(FD部)传送电荷；

第一复位晶体管，对上述浮动扩散部进行复位；

电荷积蓄用电容器；

充电晶体管，根据上述浮动扩散部的电荷，对上述电荷积蓄用电容器进行充电；

第二复位晶体管，对上述电荷积蓄用电容器进行复位；

放大晶体管，输出与上述电荷积蓄用电容器的电荷对应的电信号；以及

选择晶体管，将上述放大晶体管选择性地设为动作状态。