[发明专利]固态成像设备、驱动其的方法、以及使用其的电子装置

说明书

技术领域

本公开涉及固态成像设备，并且更具体地涉及CMOS（互补金属氧化物半导体）型固态成像设备、驱动该固态成像设备的方法、以及使用该固态成像设备的电子装置。

背景技术

通常的CMOS型固态成像设备具有用于每个像素行连续扫描二维排列的像素阵列的机制，从而从像素阵列读出像素信号。在通过行顺序扫描用于每个像素行的累积时间段中生成时间延迟，从而导致称为焦平面变形的现象，其中在捕获运动被摄体的图像的阶段捕获的图像变形。

在捕获以高速运动的被摄体的图像时，对于其不能允许这样的图像变形，并且在要求捕获图像的同时性的感测使用应用中，为了实现对于像素阵列的累积时间段的同时性的目的，提出了全局快门功能。全局快门功能是这样的功能，其通过所有行同时重置用于像素阵列中的光电二极管的驱动，同时开始像素阵列的整个表面中的累积，并且通过在前行同时迁移用于诸如浮置扩散的电荷累积部分的驱动，同时结束像素阵列中整个表面中的累积。

即使通过在此情况下（同样，在具有全局快门功能的CMOS型固态成像设备中）执行读出操作，通常地，也需要累积信号电荷直到在诸如浮置扩散的电荷累积部分中读出信号电荷的阶段。为此，导致直到读出信号电荷的阶段，在诸如浮置扩散的电荷累积部分中保持的信号电荷通过由于浮置扩散本身中电荷的泄漏和光电转换导致的噪声（这些噪声称为伪信号）而劣化。

另一方面，在日本专利特开No.2006-108889中公开的技术提出了一种配置，其中针对校正的仅从浮置扩散生成伪信号而不保持累积的信号电荷的像素，与累积并且保持信号电荷直到读出阶段的像素分开使用。在此情况下，通过从自执行信号电荷的累积和保持的像素读出的信号减去从针对校正的附近像素读出的伪信号，执行校正。

发明内容

现在，为了获得具有累积时间段的同时性的极好图像，技巧是在累积结束之后在电荷累积部分中保持的信号中，如何校正生成的伪信号直到信号电荷的读出阶段。如上所述，日本专利特开No.2006-108889公开了例如每个针对仅获得伪信号的像素，与每个执行信号电荷的累积的像素分开在行或列中交替布置，并且从来自执行累积的附近像素的读出信号减去其中获得的伪信号。

伪信号主要由两个分量构成。两个分量之一源自与时间成比例增加的电荷的泄漏分量。另一个源自在诸如浮置扩散的电荷累积部分本身中的光电转换。在此情况下，通过利用附近像素的伪信号具有相互关联，通过使用在附近提供并且针对校正的像素，校正用于电荷累积的像素。

然而，仅获得伪信号而不执行累积的像素最终仅用作校正信号，因此作为图像信号没有贡献。也就是说，例如当每个针对校正的像素在行或列中交替布置时，每个执行累积的有效像素的数目最终减半。因此，可能导致不可能获得与像素的总数可比拟的分辨率。

鉴于上述问题已经做出了本公开，并且因此希望提供一种固态成像设备，其能够减少伪信号的数目而不损害有效像素的数目，以便获得具有累积时间段的同时性的极好图像，并且其具有减少像素面积的全局快门功能。还希望提供驱动该固态成像设备的方法以及使用该固态成像设备的电子装置。

为了实现上述希望，根据本公开的实施例，提供一种固态成像设备，包括：光电转换部分，生成对应于光量的信号电荷；具有以矩阵二维排列的像素的像素阵列块，每个像素包括三个或更多电荷累积部分，其具有第一电荷累积部分，在所述光电转换部分中生成的信号电荷迁移到所述第一电荷累积部分，第二电荷累积部分，在所述光电转换部分中生成的信号电荷的、其量超过所述光电转换部分中电荷的饱和量的信号电荷迁移到所述第二电荷累积部分，以及第三电荷累积部分，读出在所述第一电荷累积部分中累积的信号电荷作为低照度信号，然后与在所述第一电荷累积部分中累积的信号电荷一起读出在所述第二电荷累积部分中累积的信号电荷作为高照度信号，多个像素晶体管，迁移并且读出信号电荷；扫描块，以这样的方式执行扫描，使得对于信号电荷的累积时间段变得对于所有像素同时，并且按每行扫描在读出时间段中低照度信号和高照度信号到所述第三电荷累积部分的读出；以及算术运算处理部分，在读出时间段中，对于每行在读出阶段中低照度信号的读出之前，获取所述第三电荷累积部分中累积的伪信号，并且通过使用所述伪信号校正低照度信号和高照度信号两者。

在根据本公开实施例的固态成像设备中，高照度信号迁移到第二电荷累积部分，并且低照度信号迁移到第一电荷累积部分。此外，在读出时间段中对于每行的读出阶段中，在低照度信号的读出之前，读出在第三电荷累积部分中累积的伪信号。然后，通过使用伪信号校正低照度信号和高照度信号的信号量。