[发明专利]固态成像装置、成像系统和固态成像装置的驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及实施跳过(skip)有效像素的一部分以读出该部分的 操作的固态成像装置和包含该固态成像装置的成像系统。

背景技术

近年来，各安装有在高速读出信号方面优异的互补金属氧化物半 导体(CMOS)传感器的摄像机和静态照相机已在增加。此外，照相 机也已在发展成具有多功能，并且，要求传感器执行多种读出方法。 例如，要求传感器在以下模式之间切换它们的感测模式，并实现电子 变焦：屏幕的横向和纵向之间的比为4比3的静态图像模式、屏幕的 横向和纵向之间的比为16比9的高清晰度(HD)运动图像模式、和 屏幕的横向和纵向之间的比为4比3的例如视频图形阵列(VGA)的 运动图像模式。作为用于切换要获得的图像的分辨率即从其读出信号 的像素的数量的手段，存在间引(thin out)操作。在间引操作中，能 通过每隔一条或多条线(行或列)选择从其读出信号的像素来获得分 辨率比成像器件的最大分辨率低的图像。

一般地，在要用于图像形成的有效像素区域周围存在称为光学黑 像素区域(以下称为OB区域)的像素区域。OB区域被用于诸如偏 移消除的信号校正，并且OB区域包含各具有作为光电转换元件并被 遮光的光电二极管的像素。一般地，实施使用OB区域中的多个像素 的信号校正(以下称为OB箝位(clamping))。以下，OB区域中的 像素将被称为OB像素。在OB箝位中，从OB区域中的多个像素读 出信号并将其平均化。但是，如果在通过上述间引操作从有效像素读 出信号时OB像素也被间引，那么存在噪声不被充分减少的可能性。

针对该问题，在日本专利申请公开No.H09-163236中提出一种技 术。根据日本专利公开No.H09-163236，即使当在通过间引操作读出 像素的间引读出模式中读出有效像素区域中的光接收像素时，也在像 素不被间引而读出的正常读出模式中读出OB像素。另外，在该公开 物中描述了以不同的频率驱动光接收像素和OB像素。日本专利申请 公开No.H09-163236描述了由此即使在间引读出模式中也能不增加 OB像素的数量而实现高精度的OB箝位操作。

但是，该公开物的方法具有以下问题。

一般地，在用于运动成像的CMOS传感器中，像素的电荷积累时 段由滚动快门操作控制。在滚动快门操作中，要被复位的行和从其读 出信号的行被依次移动(shift)，由此，从复位到读出的时段被设为 积累时段。

图14示出对于成像器件施加滚动快门操作时的定时，该成像器件 包含其上部中的四行上的OB像素、和第五行上及第五行后的有效像 素。图14所示的图的横坐标轴表示时间，其纵坐标轴表示像素行的位 置。图14示出OB像素行读出时段39、有效像素行读出时段40、其 间不读出信号即扫描要被间引的像素的有效像素行跳过时段41、OB 像素行复位时段42、和有效像素行复位时段43。从时间t1到时间t2 的时段是像素的电荷积累时段，在所述时间t1，从其读出信号的有效 像素行的复位结束，在所述时间t2，开始读出。由于在这里OB区域 和有效像素区域均由相同的驱动脉冲驱动，因此有效像素行读出时段 40中的每一个和有效像素行跳过时段41中的每一个都是相同的长度。 因此，各行上的电荷积累时段不相互移动。

需要缩短读出所有像素的信号所需要的总读出时间，以便增加每 一时间的成像屏幕的数量。因此，可设想缩短有效像素行跳过时段41， 以便缩短所有像素的总读出时间，但在这种情况下出现另一问题。由 滚动快门操作设定的电荷积累时段在各自行上相互不同。导致该问题 的原因是，用相同的驱动脉冲的图案(pattern)来执行读出信号的控 制和执行复位的控制。由此导致各自行的复位时段相互不同，以使得 电荷积累时段不均一。

发明内容

本发明致力于提供一种固态成像装置，其当在不间引OB像素的 情况下读出所述OB像素以及通过间引有效像素而读出所述有效像素 时，即使缩短所有像素的总读出时间，也能够使得积累时段相等。