[发明专利]固态成像元件及其驱动方法以及相机系统

说明书

技术领域

本发明涉及执行全像素读出的固态成像装置、驱动所述固态成像装置的方法以及相机系统。

背景技术

近年来，尽管图像传感器具有高分辨率，但是仍然需要图像传感器以低分辨率成像高质量图像。

例如，诸如使用数字静态相机拍摄运动图像以及相反地，使用摄像机对静态图像进行成像这样的功能正受到欢迎。

并且，这种电子设备常常具有用于确认画面的取景器，可是取景器的分辨率通常低于所成像的图像的分辨率。

而且，一些数字静态相机和移动电话整合有在以低分辨率成像时增大帧速率的功能，以便对常规上无法辨识的高速运动进行成像。

如前所述，需要仅以一个图像传感器来既支持具有高分辨率的低帧速率的静态图像又支持具有相对低分辨率的高帧速率的运动图像。

专利文献1公开了一种技术，其使电荷耦合装置(CCD)图像传感器能够获取输出信号而无需信号输出负载时段并且能够满足对高帧速率的要求。

相比之下，已经提出了这样的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器：所述互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器支持用于从全部像素读取信号的全像素模式以及用于通过跳过行和/或列来间断性地读取信号的稀疏模式(thinning mode)。

在CMOS图像传感器中，在拍摄静态高分辨率图像时使用全像素模式，而稀疏模式用于成像低分辨率运动图像和/或高帧速率的图像。

如今，使用具有FD层的浮动扩散(FD)放大器的单通道(ch)输出电路主要用作CCD的输出电路。

与此相对，CMOS图像传感器在每个像素中均具有FD放大器，并且主要使用列并行输出配置，在该列并行输出配置中，从像素阵列中选择一个行，并且在该行中的像素沿列方向被同时读出。

这是因为并行处理有利于降低数据速率，由于仅从每个像素中所布置的FD放大器难以获得足够的驱动功率，所以并行处理是必要的。

已经提出了用于列并行输出型CMOS图像传感器的多种像素信号读出(输出)电路。

在这些像素信号读出电路中最先进的电路之一是这样的类型：其在每一列中包括模拟-数字转换装置(下文简称模数转换器(ADC))从而将像素信号取出作为数字信号。

这里，将对普通的CMOS图像传感器中的全校正操作(full proofread operation)进行说明。

图1(A)至图2(B)是示出在普通的CMOS图像传感器中的全像素读出操作的概况的示例图。

图1的CMOS图像传感器1被配置为包括：像素单元2，在该像素单元2中，包括光电转换功能的像素排列成阵列配置；用于像素读出的像素电流源3D和3U；以及诸如列ADC的读出电路4D和4U。

当像素电流源3D和3U与信号线连接从而形成具有像素的FD放大器的源极跟随器用于像素读出时，采用将像素电流源3D和3U提供在信号线的两端(像素单元2的上侧和下侧)上的配置，以便保证阻抗。

图1示出了一实例，在该实例中，读出电路4D和4U布置在像素单元2的上端和下端。图2示出了一实例，在该实例中，读出电路4D仅布置在像素单元的上端和下端中的一端(下端)。

如图1(A)和图2(A)中所示，当执行全像素读出时，全部像素被同时复位。

然后，例如，以从像素单元2的下端到上端的顺序一次一行地执行读出。

引文列表

专利文献

专利文献1：JP H06-217206A

发明内容

技术问题

然而，在读取操作期间，从外围电路(例如像素电流源和读出电路)产生光和热。

在像素电流源3中所产生的光和热具有特别大的影响。

当像素单元2被从下端至上端读出时，靠近上端的位置具有更长的电荷存储时间。

由于在上端靠近外围电路的部分(由虚线包围的部分)长时间地受到从外围电路所产生的光和热的影响，所以该部分导致具有阴影图案的白化(whitening)。

并且，如图3中所示，当帧速率降低时，受到来自外围电路的影响的时间进一步延长，使得白化现象明显。由于具有大量像素的图像传感器具有低帧速率，所以这种现象导致严重问题。

当像素电流源被提供在上侧和下侧时，即使读出电路(诸如列ADC)仅提供在一侧上，由于由像素电流源所产生的光和热，后来被读出的像素也导致白化。

本发明的目的是提供一种能够抑制由于外围电路的影响所导致的屏幕的端处的白化的固态成像装置、驱动所述固态成像装置的方法、以及相机系统。