[发明专利]固态图像传感器、用于固态图像传感器的控制方法以及电子装置

说明书

技术领域

本技术涉及固态图像传感器、用于固态图像传感器的控制方法以及电子装置，并具体地涉及使得可以产生适合使用的图像的固态图像传感器，用于固态图像传感器的控制方法以及电子装置。 

背景技术

在读取通过MOS晶体管累积在光接收部件（诸如光电二极管）的电荷的一般图像传感器中，在像素的单元、行等中执行读出操作，并且因此不能够在所有的像素中使累积光电荷的曝光时间期间同步。因此，在对象运动的这种情况下，摄取的图像发生失真。 

因此，已知如在图1中示出的像素结构。在该结构中，单位像素20A在其中具有存储器部件（MEM）23，在光电二极管（PD）21中累积的电荷同时传输到在每个像素中的存储器部件23，并且保持这些电荷直到在行单元中执行读出操作。该配置使用利用针对图像摄取的所有像素具有相同曝光时间期间的全局曝光，来实现图像摄取操作。 

图2是示出在曝光和电荷累积时间期间中驱动单位像素20A的实例的时序图。首先，在时间t1和时间t2的时间期间中，第一传输门（TRX）22，第二传输门（TRG）24以及复位晶体管（RST）26被导通从而使光电二极管21和存储器部件23中的电荷放电。 

接着，在时间t2和时间t3之间的时间期间中，在电荷放电之后从来自物体的光新获得的电荷同时被累积在每个像素中的光电二极管21中。然后，在时间t3和时间t4之间的时间期间中，第二传输门24和复位晶体管26被导通，以及之后第一传输门22被导通，以便在光电二极管21中累积的电荷同时被传输到每个像素中的存储器部件23中。 

图3是示出在读出扫描中（读出行单元中的信号电荷）驱动单位像素20A的实例的时序图。首先，打开控制脉冲SEL和其后的控制脉冲RST。然后，在时间t11和时间t12之间的时间期间中，读出浮动扩散部（FD）25的噪音电平。然后，在时间t12和时间t13之间的时间期间中使传输脉冲TRG打开，第二传输门24将在存储器部件23中保持的电荷传输到浮动扩散部25中。然后，在时间t13和时间t14之间的时间期间中，读出对应于在浮动扩散部25中保持的电荷的电压作为信号电平。获得以这种方式读出的信号电平和先前读出的噪音电平之间的差异，以便由此获得具有去除噪音的信号电平。 

同时，如在图4中的时序图中示出的，该曝光和电荷累积以及二维排列的像素的读出扫描可在相同的时间期间中执行。换句话说，如图4中示出，当控制脉冲RST被打开同时控制脉冲SEL被打开时，浮动扩散部25的噪音电平在时间t22和时间t23之间的时间期间中读出。此外，当传输脉冲TRG导通时，读出对应于在从存储器部件23传输之后被保持在浮动扩散部25中的电荷的电压作为在时间t24和时间t25之间的时间期间中的信号电平。应该注意，信号电荷在从时间t22到时间t25的时间期间中在行单元中读出。 

此后，控制脉冲SEL关闭，然后控制脉冲RST、传输脉冲TRX以及传输脉冲TRG打开，并且此外传输脉冲TRX、传输脉冲TRG以及控制脉冲RST以这种顺序打开。由此，在光电二极管21和存储器部件23中的电荷在时间t25和时间t26之间的时间期间中放电。应该注意，多行中的电荷同时在时间t25和时间t26之间的时间期间中放电。在时间t26之后的曝光和累积中，从来自物体的光新获得的电荷累积在每个光电二极管21中。 

如上所述，电荷信号在单位像素20A中的行单元中串行读出。当在一定的行上执行该读出时，同时执行用于多行或所有像素的电荷放电操作。当在续行扫描中读出像素信号时，该曝光和累积操作继续进行并且同时执行多行或所有像素的电荷传输操作。 

同时，在图1中示出的像素结构中，该像素设置有存储器部件23，并且因此与不具有存储器部件23的像素相比具有更低的运行在光电二极管21中累积的最大电荷量（饱和电荷量）。由于基本的饱和电荷量是允许在光电二极管21中累积的最大电荷量和允许在存储器部件23中累积的最大电荷量中的较小的一个，所以有必要将光电二极管21和存储器部件23两者最大化。换句话说，包括存储器部件23的像素的饱和电荷量约是不具有存储器部件23的像素的饱和电荷量的一半。