[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

本申请是申请日为2009年1月9日、申请号为200910001624.4、发明名称为“固态成像装置、成像系统和固态成像装置的驱动方法”的专利申请的分案申请。

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。