[发明专利]固态成像器件和相机系统

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像器件和相机系统。

背景技术

CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器(CIS)与CCD(电荷耦合器件)图像传感器相比，特征在于可能相对自由地设置读出地址。

例如，其广泛使用的传感器是这样的传感器，其不但具有读出传感器的所有像素的功能，而且具有同时读出多个像素的信号的“相加(addition)”、在略过行或列的同时间断地读出信号的“稀释(thinning-out)”、仅从一些像素读出的“剪切(cutout)”等的功能。

有时“相加”、“稀释”和“剪切”可以同时执行。

在具有“相加”、“稀释”和“剪切”的功能的传感器中，读出和快门操作变得复杂。因此，在大多数情况下，对于行选择，不使用移位寄存器而使用解码器。

在图像传感器中，存在称为高光溢出(blooming)的已知现象，其中信号电荷从饱和光电二极管(下文中称为PD)溢出到邻近PD，从而信号量改变。

换句话说，高光溢出定义为这样的现象，其中在光电二极管中累积电荷直到光电二极管变得饱和，并且当光入射进一步继续时电荷从光电二极管溢出到邻近像素。

其中由高光溢出导致图像质量劣化的模式粗略分为两类。在作为其一个模式的CMOS传感器的稀释操作中，收集无助于传感器的输出信号的像素的额外电荷，并且该电荷在有助于传感器输出信号的像素中溢出。在此情况下，图像质量显著劣化。

作为对于稀释模式中高光溢出的对策，例如，已经提出了这样的方法，通过生成电子快门放电额外的电荷，电子快门具有以下电路配置，其中解码器和2位存储器布置在垂直选择电路的每行中(参照JP-A-2008-288903)。

此外，已经提出了控制解码器的地址的具体方法(参照JP-A-2008-288904)。

发明内容

实际上，在各方法中，为了实现高稀释率，需要使用多个电子快门的放电操作。结果，随着解码访问的次数增加，不但功耗而且更多解码时间变得必要。因此，已经存在读出操作的速度增加的问题。

作为对于该问题的解决方案，已知在JP-A-2009-65585中公开的技术。

该技术采用以下方法，其使用2位存储器输出信号作为第三存储器设置信号和重置信号，其中2位存储器布置在上述JP-A-2008-288903中公开的V选择电路中。

通过使用该方法，3位存储器(锁存器)生成四个状态。

然而，通常，当使用2位存储器时，可能控制最多四个状态，并且当使用3位存储器时，可能控制八个状态，同时出现问题在于存储器使用效率低。

另一方面，存在不但包括CMOS传感器的稀释操作而且包括所有像素操作的模式，其中出现高光溢出。

在其中读出有助于传感器输出信号的邻近像素的驱动模式中，在一个读出像素的电荷饱和时，光进一步入射，从而导致其中电荷溢出到周围像素的现象。

作为其对策，已经提出了在充电时段中生成至少两种像素传送栅极电压的时段的像素电压设置方法。在该方法中，通过设置第一时段的溢出电平高于第二时段的溢出电平，抑制了充电像素的高光溢出(参照日本专利No.3915161)。

然而，在该方法中，像素访问控制变得复杂。因此，难以将该方法应用于现有技术中的电路配置，并且还没有提出用于驱动像素的垂直选择电路的任何具体电路和控制垂直选择电路的任何方法。

因此，希望提供一种固态成像器件和相机系统，其能够在抑制电路尺寸的增加的同时适当地抑制电荷的高光溢出，从而能够执行高速读出。

本公开的一个实施例指向一种固态成像器件，包括：像素部分，其中以矩阵形状安排多个像素，所述多个像素包括将光信号转换为电信号并且根据曝光时段累积电信号的光电转换器件；以及像素驱动部分，其包括行选择电路，所述行选择电路控制像素的操作以便执行像素部分的电子快门操作和读出。行选择电路具有根据地址和控制信号选择读出行和快门行的功能，从所述读出行读出信号，并且通过放电在光电转换器件中累积的电荷在所述快门行上执行重置。行选择电路能够根据地址和控制信号在选择的行的像素中至少设置读出状态、放电状态、电子快门状态和充电状态，在所述放电状态中放电比重置更少量的光电转换器件中累积的电荷，在所述充电状态中在光电转换器件中累积电荷。