[发明专利]固态成像器件和成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS型固态成像器件和具有这种元件的成像装置。

背景技术

近来，能够利用固态成像器件成像并且能够存储得到的图像的成像装置已经广泛传播，这种装置包括数字照相机和数字摄像机。CCD型固态成像器件已经最常用作这种成像装置的固态成像器件。然而，近来有朝向具有更大像素数量的固态成像器件的趋势，结果，对CMOS型固态成像器件越来越关注。

CMOS型固态成像器件是这样的固态成像器件，其包括由多个像素的二维阵列构成的像素阵列部分，该多个像素的每个包括光电转换器件和多个像素晶体管或所谓的MOS晶体管，其读出通过转换由光电转换器件生成的电荷而获得的电信号。CMOS型固态成像器件的特征在于与CCD型固态成像器件相比时以更高速度、更高灵敏度和更低功耗读出的能力。CMOS型固态成像器件可以将模拟电路和使用CMOS工艺制造的逻辑电路合并为单个芯片，因此，得到的芯片的优点在于要求少量的外围IC。

如图16所示，CMOS型固态成像器件的像素阵列部分100具有在被光照射的有效像素区域101的外部提供的光学黑像素区域102。区域102包括与照射光屏蔽以获得光学黑电平的像素(以下称为“光学黑像素”)。光学黑像素配置为生成与在有效像素处生成的相同的暗电流，并且使用暗电流的电平(黑电平)作为参考电平，读出来自有效像素区域101的信号。因此，防止在有效像素区域101处生成的暗电流的大小在其中的各像素之间变化，从而抑制具有固定模式的噪声的生成和垂直条纹的生成。还可以抑制归因于温度改变的有效像素区域101处的信号电平的波动。

然而，当强光刺射(impinge)到光学黑像素区域102附近的有效像素区域101的像素上时，在有效像素区域101的像素处出现电荷的溢出，并且该电荷流入光学黑像素区域102从而增加区域102的黑电平，该现象称为图像浮散(blooming)。结果，当使用该黑电平作为参考从有效像素区域101读出输出时，将生成带黑色的模糊图像或异常图像。即，将再现低质量的图像。

对于该问题的一种建议的解决方案是在有效像素区域和光学黑像素区域之间提供以哑像素阵列的形式的哑像素区域(见JP-A-2006-222751(专利文献1))。

发明内容

在具有有效像素区域和光学黑像素区域之间提供的哑像素区域的CMOS型固态成像器件中已经出现如下所述的问题。

首先，因为哑像素区域总是保持在未选择状态，所以当从像素阵列部分的每个像素行读出信号时，在进行中的行扫描下的位置从光学黑像素区域移到哑像素区域中时，对驱动各种控制线的电路施加的驱动负荷经历急剧的波动。这种急剧的负荷波动导致电源电压的波动。因此，在从有效像素区域读出的信号中生成噪声，并且再现的图像因此具有低图像质量。

第二，在像素共享型元件的情况下，其中浮置扩散(以下简称为“FD”)部分由在像素列延伸的方向上的像素共享，如果在列方向上来看时一部分像素用作哑像素而剩余的像素以正常方式读出，则浮置扩散节点的总容量可能在各像素行之间变化。结果，在应当基本上保持一致的黑电平的读出中将存在变化。

根据本发明的实施例，提供了一种固态成像器件，包括：像素阵列部分，具有由按照矩阵形式布置的多个像素形成有效像素区域，该多个像素的每个包括光电转换器件和读出通过在光电转换器件处的光电转换获得的电荷的晶体管，并且该多个像素被光照射，该像素阵列部分还具有由与光屏蔽的多个像素形成的光屏蔽像素区域；行扫描部分，其选择像并控制素阵列部分的每个像素行，以将来自选择的像素行的每个像素的信号输出到与该像素行相关联提供的列信号线；以及A-D转换部分，其将从信号线输出的信号转换为数字信号。光屏蔽像素区域包括光学黑像素区域和哑像素区域，该光学黑像素区域由生成用作黑电平的参考的信号的像素形成，该哑像素区域由这样的像素形成，该像素到列信号线的信号输出路径被中断以将在光电转换器件处生成的电荷放电到电源，并且该哑像素区域提供在光学黑像素区域和有效像素区域之间。有效像素区域、光学黑像素区域和哑像素区域的每个由包括在列方向上安排并且共享浮置扩散部分的多个像素的一组像素形成。行扫描部分不选择光屏蔽像素区域的哑像素区域。

本发明的另一实施例贯注于上述实施例的固态成像器件，其中，行扫描部分包括多个控制电路，其输出用于共同地选择和控制属于共同行的一组像素的控制信号。该控制电路可以执行一系列选择和控制操作，以从光学黑像素区域开始直到有效像素区域读取数据，使得只有光学黑像素区域和有效像素区域被连续地读取，而留下哑像素区域不读取。