CN101510945A - 固态成像装置及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固态成像装置及其驱动方法。具有较少固定模式噪声和较少阴影的固态成像装置包括成像区域，在该成像区域中，多个像素电路被二维地布置，并且像素电路中的每一个包括：多个光电转换元件，所述多个光电转换元件中的每一个用于通过光电转换生成电荷并且用于累积所述电荷；单个浮动扩散部，用于累积所述电荷；多个传送开关，用于将所述电荷分别从所述多个光电转换元件传送到所述单个浮动扩散部；以及放大晶体管，用于对与由所述浮动扩散部累积的电荷对应的电压进行放大，其中，在将放大晶体管维持在激活状态的同时，所述多个传送开关将所述电荷从所述多个光电转换元件顺次传送到所述浮动扩散部。
Description
技术领域
[0001]本发明涉及一种固态成像装置及其驱动方法。
背景技术
[0002]近年来，固态成像装置已经广泛用于运动图像、静止图像和其它各种成像用途。特别地，在每一像素中包括放大金属氧化物半导体(MOS)晶体管并且可以将***电路安装在芯片上的互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的性能改善是显著的，并且CMOS传感器的图像质量的改善被认为是无止境的。为了进一步改善CMOS传感器的图像质量，一个重要的问题在于消减像素中的放大MOS晶体管中出现的随机噪声和固定噪声。
[0003]通过相关双采样技术消减每一放大MOS晶体管的重置噪声的技术已经被广泛使用。以下描述相关双采样。该技术获得每一放大MOS晶体管在其输入部被重置的状态下的输出(下文中称之为重置输出)与放大MOS晶体管在光电转换元件的信号电荷被传送到放大MOS晶体管的输入部的状态下的输出(下文中称之为信号输出)之间的差。这种在低噪声下读取光电转换元件的信号电荷量的技术是相关双采样。通过使用这种技术，CMOS传感器的图像质量已经显著改善。
[0004]此外，固态成像装置的技术的进展关注于光学尺寸的小型化以及像素数量的增加，并且像素间距持续减小。因此，即使像素间距减小仍维持光电转换元件的信号电荷量也是一个重要的目的。
[0005]作为实现该目的的措施，已经使用了通过像素共享技术来保证光电转换元件的面积的技术。像素共享技术是利用多个光电转换元件来共享像素间电路(例如放大MOS晶体管和重置MOS晶体管)以减少每个光电转换元件的元件数量的技术。日本专利申请特开第2005-198001号中公开了一种使用像素共享技术的像素电路的配置及其驱动方法。
[0006]另一方面，1/f噪声也已知为是放大MOS晶体管中出现噪声的一个重要要素。已经关于MOS晶体管的1/f噪声进行了各种研究，并且日本专利申请特开第2003-032554号尤其针对固态成像装置中的1/f噪声的特性进行了描述。
[0007]日本专利申请特开第2003-032554号中描述的现象可被如下地考虑。根据本发明的发明人的研究，当在晶体管的偏置中已经出现变化时，偏置的变化在晶体管的输出中的影响持续相对长的时间，100ms的程度。更进一步地，作为基于这种概念的本发明人的研究结果，发现：在放大MOS晶体管的栅极电位已经极大地变化之后，放大MOS晶体管的输出值以与所述放大MOS晶体管的等效电路的时间常数相比十分长的时间常数而微小地变化。
[0008]如果在放大MOS晶体管的输出值微小变化的时间段中执行相关双采样，则微小变化分量被叠加在正常信号上作为伪信号。如果伪信号的幅度每一像素地进行散布，则散布变为固定模式，并且如果该幅度在成像平面中具有趋势，则该趋势变为阴影(shading)。这些变化成为了图像质量劣化的因素。
发明内容
[0009]本发明旨在提供一种抑制源自放大晶体管的伪信号的出现并且具有较少的固定模式噪声和阴影的固态成像装置，并且提供一种驱动所述固态成像装置的方法。
[0010]本发明的固态成像装置包括：成像区域，在该成像区域中，多个像素电路被二维地布置，并且像素电路中的每一个包括每一个用于通过光电转换生成电荷并且用于累积所述电荷的多个光电转换元件、用于累积所述电荷的单个浮动扩散部、每一个用于将所述电荷从所述多个光电转换元件之一传送到所述单个浮动扩散部的多个传送开关、以及用于对与所述单个浮动扩散部中累积的电荷对应的电压进行放大的放大晶体管；垂直扫描电路，用于控制所述传送开关；水平扫描电路，用于读出由所述放大晶体管放大的电压；以及电源电路，用于控制提供给所述放大晶体管的电压以将放大晶体管设置为激活状态或非激活状态，其中，在将放大晶体管维持在激活状态的同时，所述多个传送开关将所述电荷从所述多个光电转换元件顺次传送到所述浮动扩散部，所述水平扫描电路顺次读出与所述多个光电转换元件的电荷对应的电压。
[0011]此外，提供了一种驱动本发明的固态成像装置的方法，该固态成像装置包括：成像区域，在该成像区域中，多个像素电路被二维地布置，并且像素电路中的每一个包括每一个用于通过光电转换生成电荷并且用于累积所述电荷的多个光电转换元件、用于累积所述电荷的单个浮动扩散部、每一个用于将所述电荷从所述多个光电转换元件之一传送到所述单个浮动扩散部的多个传送开关、以及用于对与所述单个浮动扩散部中累积的电荷对应的电压进行放大的放大晶体管；垂直扫描电路，用于控制所述传送开关；水平扫描电路，用于读出由所述放大晶体管放大的电压；以及电源电路，用于控制提供给所述放大晶体管的电压以将所述放大晶体管设置为激活状态或非激活状态，其中，所述方法包括以下步骤：在将放大晶体管维持在激活状态的同时，由所述多个传送开关将所述电荷从所述多个光电转换元件顺次传送到所述浮动扩散部，通过所述水平扫描电路顺次读出与所述多个光电转换元件的电荷对应的电压。
[0012]通过抑制源自放大晶体管的伪信号的出现，可以减少固定模式噪声和阴影。
[0013]从下文结合附图对示例性实施例的描述中，本发明的进一步的特征将变得清楚。
附图说明
[0014]图1是根据本发明第一实施例的像素的等效电路图。
[0015]图2是根据本发明第一实施例的固态成像装置的框图。
[0016]图3是示出根据本发明第一实施例的驱动固态成像装置的方法的时序图。
[0017]图4是示出根据本发明第二实施例的驱动固态成像装置的方法的时序图。
[0018]图5是示出根据本发明第三实施例的驱动固态成像装置的方法的时序图。
[0019]图6是示出根据本发明第四实施例的驱动固态成像装置的方法的时序图。
[0020]图7是示出根据本发明第五实施例的驱动固态成像装置的方法的时序图。
[0021]图8是根据本发明第五实施例的像素的等效电路图。
具体实施方式
[0022](第一实施例)
[0023]图1是根据本发明第一实施例的像素的等效电路图。以下，MOS场效应晶体管简称为MOS晶体管。像素包括光电转换元件101和102，其分别通过传送开关103和104而连接到浮动扩散部(下文中称之为FD部)105。FD部105实际上是包括放大MOS晶体管106的栅极电容、重置MOS晶体管107的源极电容、传送开关103和104的漏极电容以及将前述电容相互连接的配线的寄生电容的节点。传送开关103和104的栅极分别受控于信号Tx1(n)和Tx2(n)。重置MOS晶体管107的栅极受控于信号Res(n)。在此，n表示像素的行地址。放大MOS晶体管106的漏极和重置MOS晶体管107的漏极连接到电源电压Vr。电源电压Vr是可变的源电压，并且可以在不同时间点提供不同的电位。放大MOS晶体管106的源极连接到垂直信号线Out(m)。在此，m表示像素的列地址。垂直信号线Out(m)被配置有未示出的采样和保持电路，并且输出至垂直信号线Out(m)的信号可以被保持。电源电路控制电源电压Vr。
[0024]图1示出其中两个光电转换元件101和102共享像素电路的单位单元，并且可以通过以二维方式布置所述单位单元而构成成像区域。图2是根据本发明第一实施例的固态成像装置的框图，固态成像装置包括成像区域201、垂直扫描电路202和水平扫描电路203。水平扫描电路203顺次选择采样和保持电路中保持的信号，以将信号传送到作为输出部的输出204。
[0025]相关双采样获得在重置放大MOS晶体管106的输入部的状态下的输出(下文中称之为重置输出)与在将光电转换元件101或102的信号电荷传送到放大MOS晶体管106的输入部的状态下的输出(下文中称之为信号输出)之间的差。除了通过光电转换而获得的信号量之外，信号输出还包括等于重置输出的电荷量。因此，通过计算重置输出与信号输出之间的差来低噪声地读取光电转换元件101或102的信号电荷量的技术是相关双采样。由未示出的采样和保持电路来保持重置输出和信号输出的情况将被举例描述。
[0026]图3是示出根据本发明第一实施例的驱动固态成像装置的方法的时序图。在时间t1，信号Res(n)、Res(n+1)、Res(n+2)、......变为高电平，并且每一行中的重置MOS晶体管107接通。此时，电源电压Vr是低电平，并且每一FD部105被重置为低电位。也就是说，每一FD部105变为非激活状态。在时间t2，电源电压Vr改变为高电平，并且在时间t3，通过信号Res(n)接通仅选定的行中的重置MOS晶体管107。也就是说，重置MOS晶体管107变为它们的激活状态。通过到目前为止的驱动，仅有选定的行中的FD部105变为高电位，并且由选定的行中的放大MOS晶体管106来确定垂直信号线Out(m)、Out(m+1)、Out(m+2)、......的电位。在该状态下，只有在第n行中的放大MOS晶体管106处于激活状态，而在其它行中的放大MOS晶体管106(也就是在第(n+1)行、第(n+2)行、...中的放大MOS晶体管106)处于它们的非激活状态。接下来，在时间t4，采样和保持电路使用采样和保持脉冲SHR以对重置输出进行采样和保持。接下来，在时间t5，借助于信号Tx1(n)，光电转换元件101的信号电荷被传送到FD部105，并且其后，在时间t6，通过应用采样和保持脉冲SHS，采样和保持电路执行信号输出的采样和保持。接下来，在水平扫描时间段Hscan(n:1)中，执行水平扫描，并且其后，继而在时间段t7-t10期间的操作中，由信号Tx2(n)寻址的光电转换元件102的信号电荷被读出，并且在水平扫描时间段Hscan(n:2)中执行水平扫描。顺便提及，在图3中，信号Res(n)的脉冲在不同时间t1和t3改变为高电平，但即使在时间段t1-t3上连续给出高电平脉冲，仍可以执行读出操作。
[0027]通过传统的驱动固态成像装置的方法，在水平扫描时间段Hscan(n:1)之后FD部105被重置为低电位，并且使得放大MOS晶体管106进入非激活状态。在此之后，传统方法再次将FD部105重置为高电位，以激活放大MOS晶体管106。传统固态成像装置在相对短的时间段期间，具体地说在几微秒至几十微秒中，针对光电转换元件102的读出执行相关双采样读出，因此出现上述问题。
[0028]另一方面，在该实施例中，由于FD部105在水平扫描时间段Hscan(n:1)期间也被保持到高电位，因此由在相对长的时间段上处于激活状态的放大MOS晶体管106执行光电转换元件102的信号电荷的读出。具体地说，放大MOS晶体管106从它们的激活到它们的读出的时间段是关于噪声输出的读出的时间段t2-t8或者关于信号输出的读出的时间段t2-t10。这些时间段各自包括水平扫描时间段，并且因此，例如，在高清晰度(HD)运动图像的情况下，所述时间段各自在大约15ms以上。
[0029]通过上述驱动，本发明第一实施例可以尤其减少对于通过信号Tx2(n)、Tx2(n+1)、Tx2(n+2)、......传送的信号电荷量的读出的伪信号。由于所成像的图像的噪声劣化程度取决于每一像素的噪声量之和，因此可通过利用本实施例减少伪信号来改善图像质量。
[0030](第二实施例)
[0031]在本发明第一实施例中，在读出借助于信号Tx1(n)传送的信号电荷量之后经过水平扫描时间段Hscan(n)之后，借助于信号Tx2(n)执行信号电荷的传送。本实施例在下面的情况下也可获得优点，即在水平扫描电路203中提供的线路存储器(line memory)中保持借助于信号Tx1(n)和Tx2(n)的信号电荷之后，执行水平扫描。
[0032]图4是示出根据本发明第二实施例的驱动固态成像装置的方法的时序图。像素的等效电路以及固态成像装置的框图与第一实施例的相同。本实施例与第一实施例的不同方面在于，在水平扫描时间段Hscan(n:1，n:2)之前，对借助于信号Tx1(n)Tx2(n)传送的信号电荷进行采样和保持。执行这种驱动的优点在于，读取一帧所需的水平扫描时间段的次数变为一半，并且读出的加速变得更容易。本实施例的驱动时序的特征是，就在执行通过信号Tx2(n)传送的信号电荷的读出之前，执行相关双采样，而没有将放大MOS晶体管106设置为非激活状态。具体地说，放大MOS晶体管106从它们的激活到它们的读出的时间段是关于读出噪声输出的时间段t2-t8或关于读出信号输出的时间段t2-t10。
[0033]本实施例可在减少对于借助于信号Tx2(n)、Tx2(n+1)、Tx2(n+2)、......传送的信号电荷量的读出的伪信号的同时，实现读出的加速。
[0034](第三实施例)
[0035]图5是示出根据本发明第三实施例的驱动固态成像装置的方法的时序图。像素的等效电路以及固态成像装置的框图与第一实施例和第二实施例的相同。该实施例与第二实施例的不同之处在于，在重置输出的采样和保持(t8)及信号输出的采样和保持(t10)与水平扫描时间段Hscan(n:1，n:2)之间存在时间段t1′。时间段t1′是信号Res(n)、Res(n+1)、Res(n+2)......全部一起改变为高电平以将每一FD部105重置为低电位的时间段。必须将电源电压Vr设置为低电位，以将FD部105重置为低电位。在时间t1′，由信号Res(n+1)寻址的放大MOS晶体管106处于非激活状态，与其它行中的放大MOS晶体管106相似。在本实施例中，就在时间t1′之后，在时间t3′，由信号Res(n+1)寻址的放大MOS晶体管106被激活。放大MOS晶体管106处于它们的激活状态，包括水平扫描时间段Hscan(n；1，n；2)，在此之后，通过信号Tx1(n+1)和Tx2(n+1)传送的信号电荷被顺次读出。在本实施例中，可以将足够长的激活时间段提供给放大MOS晶体管106，用于通过信号Tx1(n+1)和Tx2(n+1)二者的读出。具体地说，从放大MOS晶体管106的激活到读出的时间段是关于与信号Tx1(n+1)对应的噪声输出的读出的时间段t3′-t14或关于信号输出的读出的时间段t3′-t16。而关于与信号Tx2(n+1)对应的噪声输出的读出的时间段是时间段t3′-t18，或者关于信号输出的读出的时间段为时间段t3′-t20。
[0036]如上所述，对于与通过信号Tx1(n)和Tx2(n)传送的信号电荷量相对应的两个读出，本发明第三实施例可以减少伪信号。因此，该问题的改善效果更加显著，并且可以进一步获得以下优点。
[0037]当使用传统像素共享技术时，从出现放大MOS晶体管的偏置变化的时间到执行相关双采样时的时间的时间段在每一像素中是不同的，并且产生了伪信号的幅度周期性变化的问题。这种周期性变化在单芯片彩色固态成像装置中造成出现错误色彩的问题。
[0038]本发明第三实施例可减少周期伪信号的变化，同时抑制源自放大MOS晶体管的伪信号的产生，并且甚至可在共享像素的固态成像装置中提供具有卓越色彩再现性的固态成像装置。
[0039](第四实施例)
[0040]图6是示出根据本发明第四实施例的驱动固态成像装置的方法的时序图。像素的等效电路以及固态成像装置的框图与第一实施例和第三实施例的相同。本实施例与第三实施例的不同之处在于，在水平扫描时间段Hscan(n:1，n:2)的时间段中，提供在其中信号Res(n+1)被设置为高电平以将FD部105重置为低电位的时间段t1′。在本实施例中，从放大MOS晶体管106的激活到它们的读出的时间段是关于与信号Tx1(n+1)对应的噪声输出的读出的时间段t3′-t14或关于信号输出的读出的时间段t3′-t16。并且，所述时间段是关于与信号Tx2(n+1)对应的噪声输出的读出的时间段t3′-t18或关于信号输出的读出的时间段t3′-t20。
[0041]更进一步地，除了第三实施例的优点之外，该实施例可以获得新的优点。根据本发明人的研究，确定以下事实。通过接通或者切断日本专利申请特开第2003-032554号中描述的MOS晶体管，该MOS晶体管的特性变化。更进一步地，确定的是，即使栅极偏置的变化并未大到使得MOS晶体管的通/断状态切换，MOS晶体管特性也受栅极偏置变化的影响而改变。在示出驱动时序的图6中的时间t15，在放大MOS晶体管106的栅极偏置中出现变化，所述放大MOS晶体管106正维持它们的激活状态。即使栅极偏置变化小，但是仍出现由栅极偏置变化而导致的MOS晶体管特性的变化。更具体地说，当接通传送开关(传送MOS晶体管)103或104时，存在于放大MOS晶体管106的沟道之下的电荷减少，并且瞬时地导致浮动状态。因此，放大MOS晶体管106的特性因在时间t15的操作而变化。
[0042]另一方面，在时间t17，放大MOS晶体管106的栅极电位被重置，但是这里，对于已经处于它们的激活状态，放大MOS晶体管106的栅极电位变化到高电位。因此，与在时间t15的现象不同的是，在时间t17的电位的变化不会对经受采样和保持的信号施加那么大的影响。顺便提及，虽然在此将在每一光电转换元件中累积的电荷描述为电子，但相似的讨论也可应用于每一光电转换元件中累积的电荷是空穴的情况。
[0043]本实施例使得能够通过调整时间t3′而使在由信号Tx1(n+1)执行的读出的时候以及在由信号Tx2(n+1)执行的读出的时候出现的放大MOS晶体管106的特性的变化量的校准(alignment)相等。即，甚至在具有放大MOS晶体管106的某些残余特性变化的共享像素的固态成像装置中，也可以提供具有卓越的色彩再现性的固态成像装置，其具有减少的周期性伪信号的变化。因此，还在共享像素的固态成像装置中，以相似于或大于第三实施例的改善效果，可以提供具有卓越的色彩再现性的固态成像装置，其减少了周期性伪信号的变化。
[0044]更进一步地，在该实施例中，可另外获得以下优点。CMOS传感器在每一列中被配置有恒定电流源，以驱动每一像素中的放大MOS晶体管。也就是说，在将放大MOS晶体管设置为它们的驱动状态时，列数的恒定电流源使得电流流动，并且需要大的功耗。在本实施例中，电源电压Vr在水平扫描时间段期间无需总是处于高电平。因此，在电源电压Vr处于低电平的时间段期间，没有电流流过放大MOS晶体管106，或者电流可显著地减少。从而，在本实施例中，可以极大地减少恒定电流源的消耗电流。因此，本实施例可以减少固态成像装置的功耗。
[0045](第五实施例)
[0046]在本发明第一实施例至第四实施例中已经描述了由两个光电转换元件101和102共享像素电路的示例。本发明不限于前述等效电路，而是在三个或更多个光电转换元件共享像素电路的情况下可获得更大的优点。例如，如果如日本专利申请特开第2005-198001号的图1所示，四个光电转换元件共享像素电路，则可利用与第一实施例至第四实施例相似的构思来延长激活放大MOS晶体管的时间段。
[0047]图8是根据本发明第五实施例的像素的等效电路图。该像素包括光电转换元件101、102、803和804，它们分别通过传送开关103、104、805和806连接到FD部105。FD部105实际上是由放大MOS晶体管106的栅极电容、重置MOS晶体管107的源极电容、传送开关103、104、805和806的漏极电容以及将前述电容相互连接的配线的寄生电容形成的节点。传送开关103、104、805和806的栅极分别受控于信号Tx1(n)、Tx2(n)、Tx3(n)和Tx4(n)。重置MOS晶体管107的栅极受控于信号Res(n)。在此，n表示像素的行地址。放大MOS晶体管106的漏极和重置MOS晶体管107的漏极连接到电源电压Vr。电源电压Vr是可变的源电压，并且可以在不同时间提供不同的电位。放大MOS晶体管106的源极连接到垂直信号线Out(m)。在此，m表示像素的列地址。垂直信号线Out(m)被提供有未示出的采样和保持电路，并且输出至垂直信号线Out(m)的信号可以被保持。
[0048]图7是示出根据本发明第五实施例的驱动固态成像装置的方法的时序图。图7的时序图示出将要分别施加于分别与四个光电转换元件101、102、803和804相对应的传送开关103、104、805和806的栅极的脉冲Tx1(n)、Tx2(n)、Tx3(n)和Tx4(n)。在该实施例中，在时间t1执行放大MOS晶体管106的非激活，而在时间t2激活选定行的放大MOS晶体管106。在此之后，放大MOS晶体管106维持它们的激活状态，直到执行由信号Tx1(n)-Tx4(n)传送的电荷的读出。
[0049]顺便提及，虽然在图7中通过将水平扫描划分为水平扫描时间段Hscan(n:1，n:2)和Hscan(n:3，n:4)的两次来执行对于四个行的信号的水平扫描，但如果提供用于保持四个行的信号的线路存储器，则可以通过单次水平扫描来执行该操作。
[0050]尤其在第一实施例中连接到一个放大MOS晶体管的两个光电转换元件之间被第二读出的光电转换元件的读出中，可以获得本发明的优点。如本实施例所示，在四个光电转换元件共享一个放大MOS晶体管的情况下，在共享像素电路的四个光电转换元件中的三个光电转换元件的读出中，可以获得本发明的优点。
[0051]在本实施例中，将第一实施例的驱动方法应用于四个光电转换元件101、102、803和804共享一个放大MOS晶体管106的情况的示例以及第二实施例至第四实施例的驱动方法可以被扩展至四个或更多光电转换元件共享一个放大MOS晶体管的情况的驱动。
[0052]如上所述，本发明第五实施例可以通过抑制放大MOS晶体管中的伪信号的出现而实现包含较少固定模式噪声和阴影的固态成像装置。更进一步地，由于第五实施例可以抑制伪信号的幅度周期性变化的问题，因此第五实施例使得能够尤其在单芯片彩色固态成像装置中实现卓越的色彩再现性。此外，第五实施例可以减少恒定电流源的功耗，并且因此，第五实施例可以提供低功耗固态成像装置。
[0053]如上所述，第一实施例至第五实施例的固态成像装置各自包括成像区域201、垂直扫描电路202和水平扫描电路203。成像区域201二维地布置多个像素电路，每一像素电路包括多个光电转换元件101和102、单个浮动扩散部105、多个传送开关103和104、放大晶体管106和重置晶体管107。所述多个光电转换元件101和102通过光电转换生成电荷，并且累积所生成的电荷。单个浮动扩散部105累积电荷。多个传送开关103和104分别将在多个光电转换元件101和102中累积的电荷传送到单个浮动扩散部105。放大晶体管106放大与在浮动扩散部105中累积的电荷对应的电压。重置晶体管107重置浮动扩散部105的电压。垂直扫描电路202控制传送开关103和104及重置晶体管107。水平扫描电路203将由放大晶体管106放大的电压顺次传送到外部。电源电路把将要提供给放大晶体管106的电源电压Vr设置为高电平，并且由此将放大晶体管106设置为处于其激活状态。电源电路把将要提供给放大晶体管106的电源电压Vr设置为低电平，并且由此将放大晶体管106设置为处于其非激活状态。电源电路可在水平扫描电路203中被提供，或者可在垂直扫描电路202或成像区域201中被提供。虽然前述实施例中的每一个维持放大晶体管的激活状态，但该实施例通过多个传送开关将多个光电转换元件的电荷顺次传送到浮动扩散部，并且以水平扫描电路顺次读取根据多个光电转换元件的电荷的电压。
[0054]在图3、图5、图6和图7中，维持放大晶体管106的激活状态的时间段包括水平扫描时间段Hscan的至少一部分。
[0055]固态成像装置执行相关双采样。在浮动扩散部105的电压被重置的状态下，放大晶体管106输出重置输出电压。此外，在光电转换元件101和102的电荷被传送到浮动扩散部105的状态下，放大晶体管106输出信号输出电压。水平扫描电路203输出重置输出电压与信号输出电压之间的差。
[0056]在图6中，在放大晶体管106已经被设置在激活状态下之后，从时间t3′到时间t14的时间段的长度与从时间t15到时间t18的时间段的长度为相同的长度。这里，相同的长度并不表示这两个长度确切地相同，而是可以允许存在某些差异。从时间t3′到时间t14的时间段是从浮动扩散部105的重置到多个光电转换元件之中的第一光电转换元件的重置输出电压的采样和保持的时间段。从时间t15到时间t18的时间段是从多个光电转换元件之中的第一光电转换元件的电荷的传送到第二光电转换元件的重置输出电压的采样和保持的时间段。
[0057]现在，在具有其中多个光电转换元件共享单个浮动扩散部的像素配置的固态成像装置中，可在浮动扩散部处相加多个光电转换元件中累积的电荷。本发明也可以应用于这样的情况：将被从光电转换元件相加的所有电荷可以被传送到浮动扩散部，并且采样和保持电路可以对该电荷进行采样和保持，其后为浮动扩散部的重置。
[0058]顺便提及，任何实施例仅示出本发明的实现方式的具体示例，而本发明的范围和精神不应被解释为局限于这些实施例。也就是说，可以在不脱离本发明的精神和主要特征的情况下以各种形式实现本发明。
[0059]虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被给予最宽泛的理解，从而包括所有这样的修改和等同结构以及功能。
Claims (4)
1.一种固态成像装置，包括：
成像区域，其中，多个像素电路被二维地布置，并且所述像素电路中的每一个包括：
多个光电转换元件，所述多个光电转换元件中的每一个用于通过光电转换生成电荷，并且用于累积所述电荷，
单个浮动扩散部，用于累积所述电荷，
多个传送开关，所述多个传送开关中的每一个用于将所述电荷从所述多个光电转换元件之一传送到所述单个浮动扩散部，以及
放大晶体管，用于对与所述单个浮动扩散部中累积的电荷对应的电压进行放大；
垂直扫描电路，用于控制所述传送开关；
水平扫描电路，用于读出由所述放大晶体管放大的电压；以及
电源电路，用于控制被提供给所述放大晶体管的电压，以将所述放大晶体管设置为激活状态或非激活状态，其中，
在将所述放大晶体管维持在激活状态时，所述多个传送开关将所述电荷从所述多个光电转换元件顺次传送到所述浮动扩散部，所述水平扫描电路顺次读出与所述多个光电转换元件的电荷对应的电压，并且将所述放大晶体管维持在所述激活状态的时间段包括水平扫描时间段的至少一部分。
2.根据权利要求1的固态成像装置，其中，
所述水平扫描电路用于输出在所述浮动扩散部的电压被重置的状态下由所述放大晶体管输出的重置输出电压与在所述光电转换元件的信号电荷被传送到所述浮动扩散部的状态下由所述放大晶体管输出的信号输出电压之间的差，以及
在所述放大晶体管激活的条件下，从所述浮动扩散部的电压的重置直到对所述多个光电转换元件之中的第一光电转换元件的重置输出电压进行采样和保持的时间段与从所述多个光电转换元件中的第一光电转换元件的电荷的传送直到对所述多个光电转换元件中的第二光电转换元件的重置输出电压进行采样和保持的时间段具有相同的长度。
3.根据权利要求1的固态成像装置，其中，
所述像素电路还包括：重置晶体管，用于重置所述浮动扩散部的电压；
其中，在将所述电荷从所述多个光电转换元件传送到所述浮动扩散部之后，并且在对基于与被传送到所述浮动扩散部的电荷对应的电压的放大的输出电压进行采样和保持之后，重置所述浮动扩散部。
4.一种驱动固态成像装置的方法，所述固态成像装置包括：
成像区域，其中，多个像素电路被二维地布置，并且所述像素电路中的每一个包括：
多个光电转换元件，所述多个光电转换元件中的每一个用于通过光电转换生成电荷，并且用于累积所述电荷，
单个浮动扩散部，用于累积所述电荷，
多个传送开关，所述多个传送开关中的每一个用于将所述电荷从所述多个光电转换元件之一传送到所述单个浮动扩散部，以及
放大晶体管，用于对与所述单个浮动扩散部中累积的电荷对应的电压进行放大；
垂直扫描电路，用于控制所述传送开关；
水平扫描电路，用于读出由所述放大晶体管放大的电压；以及
电源电路，用于控制被提供给所述放大晶体管的电压，以将所述放大晶体管设置为激活状态或非激活状态，其中，所述方法包括以下步骤：
在将放大晶体管维持在激活状态时，通过所述多个传送开关将所述电荷从所述多个光电转换元件顺次传送到所述浮动扩散部，
通过所述水平扫描电路顺次读出与所述多个光电转换元件的电荷对应的电压，其中，将所述放大晶体管维持在所述激活状态的时间段包括水平扫描时间段的至少一部分。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |