專利名稱：圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器，特別是涉及一種采用簡單的結(jié)構(gòu)就可以獲得畫質(zhì)優(yōu)
良圖像的圖像傳感器。
背景技術(shù)：
通常，在互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary metal oxidesemiconductor， CMOS)傳感器中，把具有光電二極管的多個(gè)像素配置成矩陣式，從各像素輸出與用光電二極 管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷對應(yīng)的像素信號。 此外，CMOS傳感器的各像素分別具有用于控制像素信號輸出的晶體管，根據(jù)指定 了行和列地址的控制信號，向每條線(行)或每個(gè)像素輸出像素信號。
例如，各個(gè)像素包括傳輸晶體管、復(fù)位晶體管、放大晶體管和選擇晶體管四個(gè)晶體 管。此外，傳輸晶體管、復(fù)位晶體管和放大晶體管的接點(diǎn)構(gòu)成浮動(dòng)擴(kuò)散部，所述浮動(dòng)擴(kuò)散部 積蓄用光電二極管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷，并轉(zhuǎn)換成電壓。 傳輸晶體管把用光電二極管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散部。復(fù)位 晶體管使積蓄在浮動(dòng)擴(kuò)散部的電荷復(fù)位。放大晶體管把與積蓄在浮動(dòng)擴(kuò)散部的電荷對應(yīng)的 電壓放大。選擇晶體管把用放大晶體管放大后的電壓向垂直信號線輸出，即，把像素信號向 垂直信號線輸出。 在CMOS傳感器中，通過控制各晶體管，對每行或每個(gè)像素進(jìn)行把積蓄在光電二極 管中的電荷傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散部的處理、以及進(jìn)行輸出像素信號的處理。此外，在CMOS傳感 器中，當(dāng)開始像素曝光時(shí)，對此前積蓄在光電二極管中的電荷進(jìn)行復(fù)位，并且當(dāng)終止像素曝 光時(shí)，對因曝光而積蓄在光電二極管和浮動(dòng)擴(kuò)散部中的電荷進(jìn)行復(fù)位處理(下面適當(dāng)?shù)胤Q 為滾動(dòng)快門)。 此外，在CMOS傳感器中，當(dāng)拍攝像素?cái)?shù)比全部像素的像素?cái)?shù)少的圖像時(shí)，進(jìn)行切 除視場角的處理或間隔剔除處理。例如，在間隔剔除處理中，每數(shù)行和數(shù)列間隔剔除讀出像 素信號的像素，根據(jù)從一部分像素讀出的像素信號進(jìn)行圖像拍攝。 在上述間隔剔除處理等中，產(chǎn)生不能讀出像素信號的像素，在作為該不能讀出像 素信號的像素的非讀出像素中，由于不具有控制開始和終止電荷積蓄的滾動(dòng)快門，所以產(chǎn) 生了圖像浮散現(xiàn)象。所謂圖像浮散現(xiàn)象是指當(dāng)光電轉(zhuǎn)換了光電二極管可以積蓄的最大電荷 量以上的電荷時(shí)，該電荷從光電二極管溢出(泄漏)，通過傳輸晶體管和通道抑制區(qū)域，流 出到浮動(dòng)擴(kuò)散部或相鄰的其他像素。 —旦產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象，則在圖像上產(chǎn)生白色帶狀或白色圓形的圖案，由此，容易 使圖像畫質(zhì)惡化。 作為解決圖像浮散現(xiàn)象的對策，可以考慮對不能讀出像素信號的像素采用快門，
所述快門用于使積蓄在光電二極管中的電荷復(fù)位，避免產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象。 可是，為了采用避免產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象的快門，必須在CMOS傳感器中添加用于進(jìn)
行該處理的專用電路和專用地址線。為了對應(yīng)各種拍攝模式，必須與對應(yīng)于各種拍攝模式的視場角切除處理或間隔剔除處理相對應(yīng)，使得采用避免產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象的快門所使用 的專用電路變得復(fù)雜，并且使該電路規(guī)模變大。 此外，為了特定的拍攝模式而特別設(shè)置該專用電路，當(dāng)修正或添加拍攝模式時(shí)，必 須修正電路或添加新電路，難以對應(yīng)拍攝模式的修正或添加。此外，在準(zhǔn)備專用的地址線的 情況下，需要多個(gè)地址線，并且還需要專用的地址譯碼電路。因此，在具有多個(gè)拍攝模式的 情況下，采用把用于避免產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象的快門用地址線和專用電路組合的方法，但電 路變得復(fù)雜，并且該電路的規(guī)模變大。此外，在管理快門位置的地址控制裝置中，需要管理 的快門位置變多，從而使管理變得復(fù)雜，其結(jié)果，地址控制裝置的電路規(guī)模也變大。
此外，即使在讀出像素信號的像素中，在采用滾動(dòng)快門之間，當(dāng)強(qiáng)光入射到光電二 極管上時(shí)，電荷從光電二極管中溢出，產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象。而在相鄰像素的曝光過程中的情 況下，該像素中積蓄了不需要的電荷，由此，使圖像畫質(zhì)惡化。
其中，已經(jīng)公開的技術(shù)是把譯碼器選擇的地址按時(shí)間分割成多層，用一個(gè)譯碼器 選擇多個(gè)電子快門行或讀出行(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1 :日本專利公開公報(bào)特開2004-166269號。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，在以往的CMOS傳感器中，為了避免產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象，從而得到?jīng)]有
因圖像浮散現(xiàn)象而造成圖像畫質(zhì)惡化的畫質(zhì)優(yōu)良圖像，必須使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電路。 鑒于上述情況，本發(fā)明提供一種采用簡單的結(jié)構(gòu)就可以獲得畫質(zhì)優(yōu)良圖像的圖像
傳感器。 本發(fā)明一個(gè)方面的圖像傳感器用于拍攝圖像，其特征在于包括像素，對入射光進(jìn) 行光電轉(zhuǎn)換并積蓄電荷，輸出與所述電荷對應(yīng)的像素信號；控制裝置，用于控制所述像素， 進(jìn)行快門處理、電荷積蓄處理和讀出處理，所述快門處理排出積蓄在所述像素中的不需要 的電荷，所述電荷積蓄處理使在規(guī)定的曝光時(shí)間進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷積蓄在所述像 素中，所述讀出處理輸出與所述電荷積蓄處理中積蓄在所述像素內(nèi)的電荷對應(yīng)的像素信 號；在非積蓄期間中，所述控制裝置排出在所述像素中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷，所述非積 蓄期間是除了進(jìn)行所述快門處理期間、進(jìn)行所述電荷積蓄處理期間和進(jìn)行所述讀出處理期 間以外的期間。 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，利用像素對入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并積蓄電荷，輸出與電 荷對應(yīng)的像素信號。利用控制裝置控制像素，進(jìn)行排出積蓄在像素中的不需要的電荷的快 門處理、使在規(guī)定的曝光時(shí)間進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷積蓄在像素中的電荷積蓄處理、 以及輸出與電荷積蓄處理中積蓄在像素內(nèi)的電荷對應(yīng)的像素信號的讀出處理。在除了進(jìn)行 快門處理期間、進(jìn)行電荷積蓄處理期間和進(jìn)行讀出處理期間以外期間的非積蓄期間中，利 用控制裝置排出在像素中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷。 按照本發(fā)明的一個(gè)方面，采用簡單的結(jié)構(gòu)就可以獲得畫質(zhì)優(yōu)良的圖像。


圖1是表示適用本發(fā)明的CMOS傳感器一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
圖2是表示像素21的結(jié)構(gòu)示例的電路圖。
圖3是表示以往的CMOS傳感器垂直掃描電路的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
圖4是說明在以往的CMOS傳感器中，提供給像素21的各信號的時(shí)序圖。
圖5是表示適用本發(fā)明的垂直掃描電路一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
圖6是說明像素21的動(dòng)作的時(shí)序圖。 圖7是說明在進(jìn)行間隔剔除處理的情況下，像素21的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖8是表示像素21'的結(jié)構(gòu)示例的電路圖。 圖9是表示向像素21'提供各信號的垂直掃描電路結(jié)構(gòu)示例的框圖。
圖10是說明時(shí)序控制電路51輸出信號的時(shí)序圖。 圖11是說明在進(jìn)行間隔剔除處理的情況下，時(shí)序控制電路51輸出信號的時(shí)序圖。
圖12是表示像素共用判斷電路52和輸出控制電路53。的結(jié)構(gòu)示例的電路圖。
圖13是在像素共用判斷電路52和輸出控制電路53。中的各信號的時(shí)序圖。
圖14是當(dāng)CMOS傳感器11啟動(dòng)時(shí)，垂直掃描電路50的各信號的時(shí)序圖。
圖15是表示控制信號生成電路81的結(jié)構(gòu)示例的圖。
圖16是說明控制信號生成電路81的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖17是說明排出積蓄在光電二極管31中的不需要的電荷時(shí)的電勢。
附圖標(biāo)記說明 11CM0S傳感器；12系統(tǒng)控制單元；13垂直掃描電路；14像素陣列；15基準(zhǔn)電壓電 路;16縱列ADC ;17水平掃描電路;21n至21麗像素;22丄至22N行控制線;23丄至23M垂直信 號線；25電壓比較部;26A/D轉(zhuǎn)換部；27靈敏度放大部;28丄至28M比較器;29丄至29M A/D轉(zhuǎn) 換器；31光電二極管；32傳輸晶體管；33復(fù)位晶體管；34放大晶體管；35選擇晶體管；36浮 動(dòng)擴(kuò)散部；41時(shí)序控制電路；42驅(qū)動(dòng)電路；43輸出控制電路。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對適用本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。 圖1是表示適用本發(fā)明的CMOS傳感器一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示例的框圖。 在圖1中，CMOS傳感器11包括系統(tǒng)控制單元12、垂直掃描電路13、像素陣列14、
基準(zhǔn)電壓電路15、縱列ADC(模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)16和水平掃描電路17。 系統(tǒng)控制單元12包括邏輯控制電路、PLL電路(CLK分頻)、時(shí)序控制電路和通信
接口等。從未圖示的外部電路向系統(tǒng)控制單元12提供主時(shí)鐘，系統(tǒng)控制單元12對構(gòu)成CMOS
傳感器11的各模塊進(jìn)行控制、以及與外部電路進(jìn)行通信。 垂直掃描電路13按照系統(tǒng)控制單元12的控制，依次并以規(guī)定的時(shí)間對并排在像 素陣列14垂直方向上的像素進(jìn)行控制，從各像素輸出像素信號。 像素陣列14包括橫X縱的個(gè)數(shù)為MXN個(gè)的像素21 至21M、 N條行控制線22工 至22N和M條垂直信號線23i至23M。像素21 至21m通過行控制線22工至22N連接在垂直 掃描電路13上，通過垂直信號線23工至23M連接在縱列ADC16上。 像素21n至21M例如按照拜耳(Bayer)排列，配置成接收三種顏色的光(R、G、B)， 按照通過行控制線22工至22N從垂直掃描電路13提供的驅(qū)動(dòng)信號進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，向垂直信號線 23工至23m瑜出像素信號。 從系統(tǒng)控制單元12向基準(zhǔn)電壓電路15提供控制增益或偏置的控制信號、以及提
5供規(guī)定頻率的時(shí)鐘信號等?；鶞?zhǔn)電壓電路15生成電壓從規(guī)定的初始電壓以一定的斜度降 低的斜坡信號，提供給縱列ADC16。 縱列ADC16包括電壓比較部25、 A/D轉(zhuǎn)換部26和靈敏度放大部27。
電壓比較部25具有M個(gè)比較器28工至28M，分別從像素21 至21m通過垂直信號 線23工至23M把像素信號提供給比較器28工至28M，并且從基準(zhǔn)電壓電路15提供斜坡信號給 比較器28!至28M。 比較器28:至28M對通過垂直信號線23:至23 提供的像素信號與來自基準(zhǔn)電壓電 路15的斜坡信號進(jìn)行比較，把表示該比較結(jié)果的比較結(jié)果信號提供給A/D轉(zhuǎn)換部26。
艮卩，比較器28工對通過垂直信號線23工從第一列的像素21u至211N依次提供的像素 信號與從基準(zhǔn)電壓電路15提供的斜坡信號進(jìn)行比較，把該比較結(jié)果得到的比較結(jié)果信號 提供給A/D轉(zhuǎn)換部26的A/D轉(zhuǎn)換器29" 與比較器28工類似，比較器282把第二列的像素2121至212N的像素信號與斜坡信 號的比較結(jié)果得到的比較結(jié)果信號，提供給A/D轉(zhuǎn)換部26的A/D轉(zhuǎn)換器292。以此類推，比 較器28m把第M列的像素21M1至21M的像素信號與斜坡信號的比較結(jié)果得到的比較結(jié)果信 號，提供給A/D轉(zhuǎn)換部26的A/D轉(zhuǎn)換器29M。A/D轉(zhuǎn)換部26具有M個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器至29M，分別從電壓比較部25的比較器28工
至28M把比較結(jié)果信號提供給A/D轉(zhuǎn)換器至29M。 A/D轉(zhuǎn)換器至29M分別包括鎖存器(Latch)和13個(gè)TFF(ToggleFlip-Flops， 反轉(zhuǎn)觸發(fā)器)，輸出13位的像素?cái)?shù)據(jù)。 即，從比較器28工至28M向A/D轉(zhuǎn)換器至29M提供比較結(jié)果信號，并且從系統(tǒng)控 制單元12向A/D轉(zhuǎn)換器2^至29M提供規(guī)定頻率的計(jì)數(shù)器時(shí)鐘信號和規(guī)定的控制信號。然 后，A/D轉(zhuǎn)換器至29M根據(jù)從比較器28工至28M提供的比較結(jié)果信號和從系統(tǒng)控制單元 12提供的控制信號，通過對從系統(tǒng)控制單元12提供的計(jì)數(shù)器時(shí)鐘信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，對像素陣 列14的像素21n至21M輸出的模擬像素信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸出該結(jié)果得到的像素?cái)?shù)據(jù)。
靈敏度放大部27把從A/D轉(zhuǎn)換部26輸出的像素?cái)?shù)據(jù)放大，通過系統(tǒng)控制單元12 輸出到后面的圖像處理電路等中。 水平掃描電路17按照來自系統(tǒng)控制單元12的控制信號，依次并以規(guī)定的時(shí)間對 并排在縱列ADC16水平方向上的多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器至29M進(jìn)行控制，輸出像素?cái)?shù)據(jù)。
圖2是表示圖1的像素21的結(jié)構(gòu)示例的電路圖。 在圖2中，像素21包括光電二極管(PD)31、傳輸晶體管(TR)32、復(fù)位晶體管 (RST)33、放大晶體管(AMP)34、選擇晶體管(SEL) 35和浮動(dòng)擴(kuò)散部(FD)36。
光電二極管31的陽極接地，光電二極管31的陰極連接在傳輸晶體管32的源極 上。傳輸晶體管32的漏極連接在復(fù)位晶體管33的漏極和放大晶體管34的柵極上，其接點(diǎn) 構(gòu)成浮動(dòng)擴(kuò)散部36。 復(fù)位晶體管33的源極和放大晶體管34的源極連接在規(guī)定的電源電壓VDD上。放 大晶體管34的漏極連接在選擇晶體管35的源極上，選擇晶體管35的漏極連接在垂直信號 線23上。 傳輸晶體管32的柵極、復(fù)位晶體管33的柵極和選擇晶體管35的柵極通過圖1的 行控制線22分別連接在垂直掃描電路13上，分別從垂直掃描電路13提供驅(qū)動(dòng)信號。
光電二極管31對入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生對應(yīng)于該光量的電荷，并積蓄該電 荷。 傳輸晶體管32按照從垂直掃描電路13提供的驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT，導(dǎo)通或斷開電荷 從光電二極管31向浮動(dòng)擴(kuò)散部36的傳輸。例如，如果向傳輸晶體管32提供H電平的驅(qū)動(dòng) 信號TR_0UT，則把積蓄在光電二極管31中的電荷向浮動(dòng)擴(kuò)散部36傳輸，如果提供L電平的 驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT，則停止傳輸電荷。此外，在傳輸晶體管32停止向浮動(dòng)擴(kuò)散部36傳輸電荷 期間，光電二極管31進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷積蓄在光電二極管31中。
復(fù)位晶體管33按照從垂直掃描電路13提供的驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT，導(dǎo)通或斷開積蓄 在浮動(dòng)擴(kuò)散部36的電荷的排出。例如，如果向復(fù)位晶體管33提供H電平的驅(qū)動(dòng)信號RS乙 OUT，則把浮動(dòng)擴(kuò)散部36電平固定在電源電壓VDD上，把積蓄在浮動(dòng)擴(kuò)散部36的電荷排出 (復(fù)位)。此外，如果向復(fù)位晶體管33提供L電平的驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT，則使浮動(dòng)擴(kuò)散部36 成為電浮空狀態(tài)。 放大晶體管34把與積蓄在浮動(dòng)擴(kuò)散部36的電荷對應(yīng)的電壓放大。用放大晶體管 34放大后的電壓作為像素信號通過選擇晶體管35輸出。 選擇晶體管35按照從垂直掃描電路13提供的驅(qū)動(dòng)信號SELJ)UT，導(dǎo)通或斷開像 素信號從放大晶體管34向垂直信號線23的輸出。例如，如果向選擇晶體管35提供H電平 的驅(qū)動(dòng)信號SELJ)UT，則向垂直信號線23輸出像素信號，如果提供L電平的驅(qū)動(dòng)信號SEL_ OUT，則停止輸出像素信號。 浮動(dòng)擴(kuò)散部36積蓄從光電二極管31通過傳輸晶體管32傳輸來的電荷，轉(zhuǎn)換成電壓。 如上所述，按照從垂直掃描電路13提供的驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT、驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT和 驅(qū)動(dòng)信號SELJ)UT，來驅(qū)動(dòng)像素21。 下面，對像素21的驅(qū)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行說明。在對適用本發(fā)明的CMOS傳感器11的驅(qū)動(dòng) 時(shí)間進(jìn)行說明之前，先對以往的CMOS傳感器的驅(qū)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行說明。 在以往的CMOS傳感器中，除了圖1的CMOS傳感器ll的垂直掃描電路13以外，其 余組件與圖1的CM0S傳感器11相同，以下，對與CM0S傳感器11相同的組件，采用相同的 附圖標(biāo)記進(jìn)行說明。 圖3是表示以往的CMOS傳感器垂直掃描電路的結(jié)構(gòu)示例的框圖。 在圖3中，垂直掃描電路13'包括時(shí)序控制電路41'和驅(qū)動(dòng)電路42。 具體來說，在垂直掃描電路13'中，時(shí)序控制電路41'和驅(qū)動(dòng)電路42對應(yīng)每行像
素21而設(shè)置，在圖3的例子中，表示的是第n行的時(shí)序控制電路41'和驅(qū)動(dòng)電路42。而且，
下面適當(dāng)?shù)匕训趎行的像素211N至21M稱為像素21n。 把用于獲得像素21n的傳輸晶體管32、復(fù)位晶體管33和選擇晶體管35的驅(qū)動(dòng)時(shí) 間的時(shí)間信號，從系統(tǒng)控制單元12提供給時(shí)序控制電路41'。并且，在各行的時(shí)序控制電路 41'中使用相同的時(shí)間信號。例如，通過第n-l行的時(shí)序控制電路41'把時(shí)間信號提供給第 n行的時(shí)序控制電路41'，第n行的時(shí)序控制電路41'把該時(shí)間信號提供給第n+l行的時(shí)序 控制電路41'。 此外，從系統(tǒng)控制單元12把地址選擇信號[n]提供給時(shí)序控制電路41'，該地址選 擇信號[n]是表示像素21n是否被選擇為輸出像素信號的像素。
7
如果從系統(tǒng)控制單元12向時(shí)序控制電路41'提供表示選擇了像素21n作為輸出 像素信號的像素的地址選擇信號[n]，則時(shí)序控制電路41'按照時(shí)間信號生成驅(qū)動(dòng)時(shí)間信 號，提供給驅(qū)動(dòng)電路42。 S卩，時(shí)序控制電路41'生成表示傳輸晶體管32的驅(qū)動(dòng)時(shí)間的驅(qū)動(dòng) 時(shí)間信號TR[n]、表示復(fù)位晶體管33的驅(qū)動(dòng)時(shí)間的驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號RST[n]和表示選擇晶體管 35的驅(qū)動(dòng)時(shí)間的驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號SEL[n]。 驅(qū)動(dòng)電路42按照從時(shí)序控制電路41'提供的驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[n]，生成驅(qū)動(dòng)傳輸 晶體管32的驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT[n]，提供給像素21n。并且，驅(qū)動(dòng)電路42按照從時(shí)序控制電 路41'提供的驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號RST[n]，生成驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管33的驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT [n]，提供 給像素21n。此外，驅(qū)動(dòng)電路42按照從時(shí)序控制電路41'提供的驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號SEL[n]，生 成驅(qū)動(dòng)選擇晶體管35的驅(qū)動(dòng)信號SELJ)UT[n]，提供給像素21n。 圖4是說明在以往的CM0S傳感器中，提供給像素21的各信號的時(shí)序圖。下面參 照圖4對從第n行像素21n到第n+3行像素21n+3這4行像素進(jìn)行說明。
圖4上數(shù)第1個(gè)表示水平掃描期間的同步中使用的H同步信號，在圖4中，表示了 從第1個(gè)水平掃描期間1H到第21個(gè)水平掃描期間21H。 在H同步信號的下方，從上向下依次表示分別提供給像素21n至21n+3的驅(qū)動(dòng)信 號TR_OUT [n]至TR_OUT [n+3]、驅(qū)動(dòng)信號RST_OUT [n]至RST_OUT [n+3]和驅(qū)動(dòng)信號SEL_ OUT[n]至SEL—OUT[n+3]。 如圖4所示，提供給像素21n的驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT[n]和驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n]在水 平掃描期間6H中為脈沖狀的H電平，像素21n的傳輸晶體管32和復(fù)位晶體管33同時(shí)導(dǎo) 通。因此，在像素21n中，在水平掃描期間5H之前積蓄在光電二極管31中的電荷被排出。 以下，把上述排出積蓄在光電二極管31中的電荷的處理，適當(dāng)?shù)胤Q為快門處理。
此后，提供給像素2In的驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT [n]在水平掃描期間7H至16H中為L電 平，由此，在光電二極管31中積蓄根據(jù)接收的光量進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷。此外，在水 平掃描期間7H至16H中，驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n]也為L電平。其中，水平掃描期間7H至16H 的時(shí)間為像素21n被曝光的曝光時(shí)間，驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT[n]在水平掃描期間7H至16H中所 示箭頭是表示像素21n的曝光時(shí)間。以下，把上述在光電二極管31中積蓄電荷的處理，適 當(dāng)?shù)胤Q為電荷積蓄處理。 在水平掃描期間17H中，驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n]變成脈沖狀的H電平后，驅(qū)動(dòng)信號 TR_0UT[n]變成脈沖狀的H電平，在驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n]和驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n]變成脈沖 狀的H電平期間，驅(qū)動(dòng)信號SEL_0UT[n]為H電平。由此，向垂直信號線23輸出像素21n的 像素信號。以下，把上述向垂直信號線23輸出像素21n的像素信號的處理，適當(dāng)?shù)胤Q為讀 出處理。 像素21n的像素信號包括與復(fù)位電平的電壓對應(yīng)的信號；以及與從光電二極管 31向浮動(dòng)擴(kuò)散部36傳輸?shù)碾姾蓪?yīng)的信號。即，驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n]變?yōu)槊}沖狀的H電 平，像素21n的復(fù)位晶體管33導(dǎo)通，使浮動(dòng)擴(kuò)散部36復(fù)位，輸出與復(fù)位電平的電壓(S卩，電 源電壓VDD)對應(yīng)的信號。此后，驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n]變成脈沖狀的H電平，像素21n的傳 輸晶體管32導(dǎo)通，把在曝光時(shí)間用光電二極管31進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷向浮動(dòng)擴(kuò)散 部36傳輸，并轉(zhuǎn)換成電壓，輸出與該電荷對應(yīng)的信號。 與像素21n類似，像素21n+l按照驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n+l]、驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n+l]和驅(qū)動(dòng)信號SELJ)UT[n+l]進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在水平掃描期間7H中進(jìn)行快門處理，在水平掃描期間 8H至17H中進(jìn)行電荷積蓄處理，在水平掃描期間18H中進(jìn)行讀出處理。以下以此類推，像 素21n+2在水平掃描期間8H中進(jìn)行快門處理，在水平掃描期間9H至18H中進(jìn)行電荷積蓄 處理，在水平掃描期間19H中進(jìn)行讀出處理。此外，像素21n+3在水平掃描期間9H中進(jìn)行 快門處理，在水平掃描期間IOH至19H中進(jìn)行電荷積蓄處理，在水平掃描期間20H中進(jìn)行讀 出處理。 曝光時(shí)間在各行中必須一致，在圖4的例子中為IO個(gè)水平掃描期間H的時(shí)間IOH。 此外，該曝光時(shí)間可以根據(jù)被拍照物體的亮度等，設(shè)定為任意的時(shí)間。 如上所述，像素21按照垂直掃描電路13'輸出的驅(qū)動(dòng)信號進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。然后，例如 在除了進(jìn)行快門處理的水平掃描期間、進(jìn)行電荷積蓄處理的水平掃描期間和進(jìn)行讀出處理 的水平掃描期間以外的水平掃描期間(以下，適當(dāng)?shù)胤Q為非積蓄期間)中，使強(qiáng)光入射到光 電二極管31上。此時(shí)，如果光電二極管31進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生了本身可以積蓄的最大電荷 量以上的電荷量，則電荷從光電二極管31溢出，產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象。
因此，需要考慮能夠不產(chǎn)生上述圖像浮散現(xiàn)象的對策。 其中，以下適當(dāng)?shù)匕殉诉M(jìn)行快門處理的水平掃描期間、進(jìn)行電荷積蓄處理的水
平掃描期間和進(jìn)行讀出處理的水平掃描期間以外的水平掃描期間稱為非積蓄期間。 圖5是表示適用本發(fā)明的垂直掃描電路一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示例的框圖。 在圖5中，垂直掃描電路13包括時(shí)序控制電路41、驅(qū)動(dòng)電路42和輸出控制電路43。 此外，在圖5中，對于與圖3的垂直掃描電路13'相同的部分采用相同的附圖標(biāo)記， 以下適當(dāng)省略了具體說明。即，圖5的垂直掃描電路13在具有驅(qū)動(dòng)電路42方面與圖3的 垂直掃描電路13'相同。但是，垂直掃描電路13在具有時(shí)序控制電路41和輸出控制電路 43方面與垂直掃描電路13'不同。 與圖3的時(shí)序控制電路41'相同，把時(shí)間信號和地址選擇信號[n]從系統(tǒng)控制單 元12提供給時(shí)序控制電路41，時(shí)序控制電路41生成驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[n]、驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號 RST[n]和驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號SEL[n]，提供給輸出控制電路43。 如后面參照圖15進(jìn)行的說明所述，時(shí)序控制電路41與像素21的電荷讀出動(dòng)作一 致，生成控制信號1[n]，提供給輸出控制電路43。此外，在可以把從前面的電路提供給時(shí)序 控制電路41的信號作為控制信號l[n]使用的情況下，時(shí)序控制電路41使該控制信號l[n] 通過，提供給輸出控制電路43。 把控制信號1[n]、驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[n]、驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號RST[n]和驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號 SEL[n]從時(shí)序控制電路41提供給輸出控制電路43，并且從系統(tǒng)控制單元12提供控制信號 2。 提供給輸出控制電路43的控制信號2例如是用于使輸出控制電路43初始化(使 內(nèi)部狀態(tài)歸零)的歸零信號、或者用于切換通常的驅(qū)動(dòng)和排出不需要的電荷的驅(qū)動(dòng)的啟動(dòng) 信號等。此外，在各行的輸出控制電路43中，使用相同的控制信號2，例如，通過第n-l行的 輸出控制電路43把控制信號2提供給第n行的輸出控制電路43，第n行的輸出控制電路 43把該控制信號2提供給第n+l行的輸出控制電路43。 輸出控制電路43根據(jù)控制信號l[n]和控制信號2，來變更驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[n]、驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號RST[n]和驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號SEL[n]，提供給驅(qū)動(dòng)電路42。 例如，在非積蓄期間中，輸出控制電路43變更驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[n]，以使從驅(qū)動(dòng)電 路42輸出的驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT[n]反轉(zhuǎn)。此外，例如在進(jìn)行快門處理的水平掃描期間、進(jìn)行電 荷積蓄處理的水平掃描期間和非積蓄期間中，輸出控制電路43變更驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號RST[n]， 以使從驅(qū)動(dòng)電路42輸出的驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT[n]反轉(zhuǎn)。然后，驅(qū)動(dòng)電路42按照從輸出控制電路43提供的驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[n]、驅(qū)動(dòng)時(shí)間 信號RST[n]和驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號SEL[n]，分別把驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT[n]、驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT[n]和 驅(qū)動(dòng)信號SELJ)UT[n]提供給像素21n。
圖6是說明提供給像素21的各信號的時(shí)序圖。 在圖6中，與圖4相同，從上向下依次表示H同步信號、驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT[n]至 TR—0UT [n+3]、驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT [n]至RST_0UT [n+3]和驅(qū)動(dòng)信號SEL—0UT [n]至SEL— OUT[n+3]。 如圖6所示，在進(jìn)行快門處理、電荷積蓄處理和讀出處理的水平掃描期間中，驅(qū)動(dòng) 信號TRJ)UT[n]至TR_0UT[n+3]與圖4時(shí)序圖中的驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n]至TR_0UT[n+3]相 同。但是在圖6中，驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n]至TR_0UT[n+3]在非積蓄期間為H電平，這與圖4 時(shí)序圖中的驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n]至TRJ)UT[n+3]不同。 即，驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n]在水平掃描期間1H至5H中為H電平，在水平掃描期間6H 中先變成L電平，然后變成脈沖狀的H電平。此后，驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT[n]在水平掃描期間7H 至16H中為L電平，在水平掃描期間17H中變成脈沖狀的H電平后，在水平掃描期間18H以 后變成H電平。S卩，驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n]在非積蓄期間的水平掃描期間1H至5H和水平掃 描期間18H至21H中為H電平。 與驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n]類似，驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n+l]在非積蓄期間的水平掃描期 間1H至6H和水平掃描期間19H至21H中為H電平。以此類推，驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n+2]在 水平掃描期間1H至7H和水平掃描期間20H至21H中為H電平，驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n+3]在 水平掃描期間1H至8H和水平掃描期間21H中為H電平。 在進(jìn)行讀出處理的水平掃描期間中，驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT[n]至RST_0UT[n+3]與圖4 時(shí)序圖中的驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT[n]至RSTRJ)UT[n+3]相同。但是，在進(jìn)行快門處理的水平掃 描期間、進(jìn)行電荷積蓄處理的水平掃描期間和非積蓄期間中為H電平方面，驅(qū)動(dòng)信號RST_ 0UT[n]至RST_0UT[n+3]與圖4時(shí)序圖中的驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n]至RST_0UT[n+3]不同。
S卩，驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n]在水平掃描期間IH至16H中為H電平，在水平掃描期間 17H中先變成L電平，然后變成脈沖狀的H電平。此后，驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT[n]在水平掃描期 間18H至21H中為H電平。即驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n]在作為進(jìn)行快門處理的水平掃描期間、 進(jìn)行電荷積蓄處理的水平掃描期間以及非積蓄期間的水平掃描期間1H至16H和水平掃描 期間19H至21H中為H電平。 與驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT[n]類似，驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n+l]在作為進(jìn)行快門處理的水 平掃描期間、進(jìn)行電荷積蓄處理的水平掃描期間以及非積蓄期間的水平掃描期間1H至17H 和水平掃描期間19H至21H中為H電平。以此類推，驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT[n+2]在水平掃描期 間1H至18H和水平掃描期間20H至21H中為H電平，驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n+3]在水平掃描 期間1H至18H和水平掃描期間21H中為H電平。
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此外，驅(qū)動(dòng)信號SEL_0UT[n]至SEL_0UT[n+3]與圖4時(shí)序圖中的驅(qū)動(dòng)信號SEL_ 0UT[n]至SEL_0UT[n+3]相同。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT和驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT同時(shí)為H電平時(shí)，由于像素21排出用光 電二極管31進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷，通過按照圖6時(shí)序圖所示驅(qū)動(dòng)信號進(jìn)行動(dòng)作，在非 積蓄期間中，總是把電荷排出。因此，在非積蓄期間中，即使強(qiáng)光入射到光電二極管31上， 用光電二極管31進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷被排出，不會積蓄在光電二極管31中。因此， 像素21可以避免產(chǎn)生如參照圖4時(shí)序圖進(jìn)行說明的圖像浮散現(xiàn)象。 驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT在進(jìn)行快門處理的水平掃描期間和進(jìn)行電荷積蓄處理的水平 掃描期間中也為H電平。因此，在像素21中，在電荷積蓄處理中，即使強(qiáng)光入射到光電二極 管31上，也使電荷從光電二極管31溢出，該電荷不會積蓄在浮動(dòng)擴(kuò)散部36中，可以避免產(chǎn) 生圖像浮散現(xiàn)象。 此外，關(guān)于快門處理、電荷積蓄處理和讀出處理，由于圖6時(shí)序圖所示的驅(qū)動(dòng)信號 與圖4時(shí)序圖所示的驅(qū)動(dòng)信號相同，所以像素21與以往相同，可以輸出像素信號。
圖7是說明在圖1的CMOS傳感器11中進(jìn)行間隔剔除處理的情況下，從垂直掃描 電路13輸出各信號的時(shí)序圖。 例如，當(dāng)拍攝像素陣列14的全部像素?cái)?shù)中的3/4像素?cái)?shù)的圖像時(shí)，不從每4行的 1行像素中讀出像素信號，而從剩余的3行像素中讀出像素信號。在圖7的例子中，不讀出 第n+2行的像素n+2的像素信號。 由于在不讀出像素信號的像素n+2中，不進(jìn)行快門處理、電荷積蓄處理和讀出處
理，所以如圖7所示，使驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n+2]和RST_0UT[n+2]總是為H電平。 如上所述，通過使不讀出像素信號的像素n+2的驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n+2]和RST_
OUT[n+2]總是為H電平，像素n+2的光電二極管31總是把進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷排
出。因此，在像素21中，即使強(qiáng)光入射到像素n+2的光電二極管31上，電荷也并不總是積
蓄在光電二極管31或浮動(dòng)擴(kuò)散部36中，所以可以避免產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象。 在以往的CMOS傳感器中，為了避免產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象必須進(jìn)行快門處理，必須設(shè)
置進(jìn)行該快門處理的電路。為了避免產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象而進(jìn)行快門處理的電路，必須具有
根據(jù)間隔剔除處理的種類存儲不讀出像素信號的像素的存儲器、或者決定進(jìn)行快門處理時(shí)
間的部件，使該電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。 與此相反，在CMOS傳感器11中，不需要具有用于避免產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象而進(jìn)行快 門處理的電路。此外，輸出控制電路43例如只要在非積蓄期間中使驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT和驅(qū) 動(dòng)信號RST_0UT反轉(zhuǎn)，或在進(jìn)行快門處理的水平掃描期間和進(jìn)行電荷積蓄處理的水平掃描 期間中使驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT反轉(zhuǎn)即可，可以簡化該電路結(jié)構(gòu)。 可是，如圖2所示，在CMOS傳感器11中，一個(gè)像素21具有一個(gè)光電二極管31，除 此以外，例如也可以在一個(gè)像素中具有多個(gè)光電二極管。在一個(gè)像素中具有多個(gè)光電二極 管的情況下，通過共用構(gòu)成像素的晶體管中的某些晶體管，可以減小像素的整體尺寸。
圖8是表示像素的其他結(jié)構(gòu)示例的電路圖。 在圖8中，像素21'包括四個(gè)光電二極管31。至313、四個(gè)傳輸晶體管32。至323、復(fù) 位晶體管33、放大晶體管34、選擇晶體管35和浮動(dòng)擴(kuò)散部36。 在圖8中，對于與圖2的像素21相同的部分采用相同的附圖標(biāo)記，以下適當(dāng)?shù)厥?br> 11略了具體說明。即，在具有復(fù)位晶體管33、放大晶體管34、選擇晶體管35和浮動(dòng)擴(kuò)散部36 方面，圖8的像素21'與圖2的像素21相同。但是，在具有四個(gè)光電二極管31。至313、四 個(gè)傳輸晶體管32。至323方面，像素21'與像素21不同。 如圖8所示，光電二極管31。至313分別通過傳輸晶體管32。至323連接在浮動(dòng)擴(kuò) 散部36上。在像素21'中，通過使傳輸晶體管32。至323依次變成H電平，把用光電二極管 31。至313進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷依次積蓄在浮動(dòng)擴(kuò)散部36中。 在像素21'中，由于四個(gè)光電二極管31。至313共同使用復(fù)位晶體管33、放大晶體 管34、選擇晶體管35和浮動(dòng)擴(kuò)散部36，所以驅(qū)動(dòng)時(shí)間受到限制。此外，把垂直方向(列) 的四個(gè)像素共用復(fù)位晶體管33、放大晶體管34、選擇晶體管35和浮動(dòng)擴(kuò)散部36的方式，稱 為垂直四像素共用方式。 圖9是表示向圖8的像素21'提供各信號的垂直掃描電路結(jié)構(gòu)示例的框圖。
在圖9中，垂直掃描電路50包括時(shí)序控制電路51、像素共用判斷電路52、四個(gè)輸 出控制電路53。至533、四個(gè)傳輸晶體管驅(qū)動(dòng)電路54。至543、復(fù)位晶體管驅(qū)動(dòng)電路55和選擇 晶體管驅(qū)動(dòng)電路56。 為了驅(qū)動(dòng)像素21'具有的四個(gè)傳輸晶體管32。至323，垂直掃描電路50需要分別 獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[4n]至TR_0UT[4n+3]，設(shè)置了四個(gè)輸出控制電路53。至533和四個(gè) 傳輸晶體管驅(qū)動(dòng)電路54。至543。此外，由于像素21'具有一個(gè)復(fù)位晶體管33和一個(gè)選擇 晶體管35，所以在垂直掃描電路50上分別設(shè)置一個(gè)復(fù)位晶體管驅(qū)動(dòng)電路55和一個(gè)選擇晶 體管驅(qū)動(dòng)電路56。 S卩，在垂直掃描電路50中，為每行設(shè)置輸出控制電路和傳輸晶體管驅(qū)動(dòng)電路，為 每4行設(shè)置復(fù)位晶體管驅(qū)動(dòng)電路55和選擇晶體管驅(qū)動(dòng)電路56。 把地址選擇信號[4n]至[4n+3]和時(shí)間信號從系統(tǒng)控制單元12提供給時(shí)序控制 電路51。 時(shí)序控制電路51使用地址選擇信號[4n]至[4n+3]和時(shí)間信號，來生成驅(qū)動(dòng)時(shí)間 信號TR[4n]至TR[4n+3]、控制信號1 [4n]至1 [4n+3]、驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號RST [n]、控制信號3 [n] 和驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號SEL[n]。 時(shí)序控制電路51分別把驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[4n]至TR[4n+3]和控制信號1 [4n]至 1[4n+3]提供給輸出控制電路53。至533。此外，時(shí)序控制電路51把驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號RST[n] 和控制信號3[n]提供給像素共用判斷電路52，把驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號SEL[n]提供給選擇晶體管 驅(qū)動(dòng)電路56。 把控制信號2從系統(tǒng)控制單元12提供給像素共用判斷電路52和輸出控制電路53。 至533。在各行的像素共用判斷電路52和輸出控制電路53。至533中共用控制信號2。
像素共用判斷電路52具有如下結(jié)構(gòu)當(dāng)共用浮動(dòng)擴(kuò)散部36的光電二極管31。至 313中的一個(gè)光電二極管進(jìn)行讀出處理時(shí)，把表示光電二極管31。至313中的任意一個(gè)進(jìn)行 讀出處理的信號，提供給傳輸晶體管驅(qū)動(dòng)電路54。至543，以使其他光電二極管的電荷不向 浮動(dòng)擴(kuò)散部36傳輸。關(guān)于像素共用判斷電路52，在后面參照圖12進(jìn)行敘述。
與圖5的輸出控制電路43相同，輸出控制電路53。至533分別變更驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號 TR[4n]至TR[4n+3]的期間，提供給傳輸晶體管驅(qū)動(dòng)電路54。至543，以使從傳輸晶體管驅(qū)動(dòng) 電路54。至543輸出的驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[4n]至TR_0UT[4n+3]的一部分期間反轉(zhuǎn)。
傳輸晶體管驅(qū)動(dòng)電路54。至543按照驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[4n]至TR[4n+3]，生成驅(qū)動(dòng)
傳輸晶體管32。至323的驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[4n]至TR_0UT[4n+3]，并輸出。 與驅(qū)動(dòng)電路42相同，復(fù)位晶體管驅(qū)動(dòng)電路55按照從像素共用判斷電路52提供的
驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號RST[n]，生成驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管33的驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n]，并輸出。 與驅(qū)動(dòng)電路42相同，選擇晶體管驅(qū)動(dòng)電路56按照從時(shí)序控制電路51提供的驅(qū)動(dòng)
時(shí)間信號SEL[n]，生成驅(qū)動(dòng)選擇晶體管35的驅(qū)動(dòng)信號SEL_0UT[n]，并輸出。 下面參照圖10的時(shí)序圖，對時(shí)序控制電路51輸出的信號進(jìn)行說明。 在進(jìn)行快門處理、電荷積蓄處理和讀出處理的水平掃描期間中，驅(qū)動(dòng)信號TIL
0UT[4n]至TRJ)UT[4n+3]與圖6的驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[n]至TRJ)UT[n+3]相同。在驅(qū)動(dòng)信號
TR_0UT[4n]至TR_0UT[4n+2]從進(jìn)行讀出處理的水平掃描期間的下一個(gè)水平掃描期間到驅(qū)
動(dòng)信號TR_0UT[4n+3]進(jìn)行讀出處理的水平掃描期間為L電平方面，與圖6的驅(qū)動(dòng)信號TR_
OUT [n]至TR—OUT [n+3]不同。 在像素21'中，由于光電二極管31。至313共用浮動(dòng)擴(kuò)散部36，所以當(dāng)某個(gè)光電二 極管進(jìn)行讀出處理時(shí)，必須停止從其他光電二極管排出電荷。 S卩，在光電二極管3h進(jìn)行讀出處理的水平掃描期間18H中，驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT[4n] 為L電平，在光電二極管312進(jìn)行讀出處理的水平掃描期間19H中，驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT [4n]和 TR_0UT[4n+l]為L電平。此外，在光電二極管313進(jìn)行讀出處理的水平掃描期間20H中，驅(qū) 動(dòng)信號TR_0UT[4n]至TR_0UT[4n+2]為L電平。 并且，驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[4n]至TR_0UT[4n+2]在水平掃描期間21H中同時(shí)增為H 電平。 在水平掃描期間17H至20H中，由于光電二極管31。至313依次進(jìn)行讀出處理，所 以在上述期間中，驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT[n]和驅(qū)動(dòng)信號SEL_0UT[n]連續(xù)輸出驅(qū)動(dòng)脈沖。
通過輸出如圖10所示的信號，在像素21'中，即使光電二極管31。至313共用浮動(dòng) 擴(kuò)散部36，在來自成為讀出對象的光電二極管31。至313的電荷中，不會流入來自其他光電 二極管31。至313的電荷，可以正常地輸出讀出對象像素信號。 圖11是說明在進(jìn)行間隔剔除處理的情況下，傳輸晶體管驅(qū)動(dòng)電路54。至543、復(fù)位 晶體管驅(qū)動(dòng)電路55、選擇晶體管驅(qū)動(dòng)電路56輸出的信號的時(shí)序圖。 在圖11中，與圖7的時(shí)序圖相同，對于不讀出來自與第n+2行的像素n+2對應(yīng)的 光電二極管312的像素信號的情況進(jìn)行說明。 如上所述，當(dāng)光電二極管31。至313中的任意一個(gè)進(jìn)行讀出處理時(shí)，使提供給不成 為讀出處理對象的光電二極管的驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT[4n]至TRJ)UT[4n+3]為L電平。對于不 讀出像素信號的光電二極管312的驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[4n+2]也相同。 SP，如圖11所示，當(dāng)光電二極管31。的讀出處理在水平掃描期間17H中進(jìn)行、光電 二極管3"的讀出處理在水平掃描期間18H中進(jìn)行、光電二極管3l3的讀出處理在水平掃描 期間19H中進(jìn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[4n+2]在水平掃描期間17H至19H中為L電平。
此夕卜，由于驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[4n+2]在除了水平掃描期間17H至19H以外的水平掃 描期間中為H電平，所以即使在不從光電二極管31J賣出像素信號的情況下，光電二極管312 進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷在除了水平掃描期間17H至19H以外的水平掃描期間中總是被 排出。由此，可以避免產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象。
此外，例如當(dāng)變更了進(jìn)行間隔剔除的行的位置或行數(shù)時(shí)，在設(shè)置有用于避免產(chǎn)生 圖像浮散現(xiàn)象而進(jìn)行快門處理的電路的情況下，根據(jù)該變更必須對電路進(jìn)行修正或添加， 但是在垂直掃描電路50中，各行的輸出控制電路53根據(jù)各自行的控制信號，可以生成驅(qū)動(dòng) 信號TRJ)UT，所以無須進(jìn)行如上所述的電路修正或添加。 此外，在進(jìn)行視場角切除處理的情況下，像素信號不從像素陣列14的上部分或下 部分中的像素21讀出，但即使對于這樣的像素21，利用如參照圖11進(jìn)行說明的處理，也可 以避免產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象。 圖12是表示圖9的像素共用判斷電路52和輸出控制電路53。的結(jié)構(gòu)示例的電路 圖。各個(gè)輸出控制電路53。至533具有相同的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行相同的動(dòng)作，下面省略對輸出控 制電路53i至533的說明。 在圖12中，像素共用判斷電路52包括NAND門61、反相器62、 NOR門63和64、以 及反相器65。 把驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號RST[n]從時(shí)序控制電路51提供給像素共用判斷電路52，并且提 供作為控制信號3的讀出地址選擇信號RD_ADD_INF[4n]至RD_ADD_INF[4n+3]。此外，把作 為控制信號2的啟動(dòng)信號(enable)從系統(tǒng)控制單元12通過各行的像素共用判斷電路52 和輸出控制電路53，提供給像素共用判斷電路52。 NAND門61的四個(gè)輸入端子分別連接在提供讀出地址選擇信號RD_ADD_INF[4n]至 RD_ADD_INF[4n+3]的信號線上，NOR門64的兩個(gè)輸入端子中的一個(gè)連接在提供驅(qū)動(dòng)時(shí)間信 號RST[n]的信號線(RST普通線)上。此外，反相器62的輸入端子連接在提供啟動(dòng)信號的 信號線上。 NAND門61的輸出端子連接在NOR門63的兩個(gè)輸入端子中的一個(gè)上。把從NAND 門61輸出的信號稱為共用像素判斷信號PX_SHR_RD[n]。此外，NAND門61的輸出端子也連 接在輸出控制電路53。的N0R門75的輸入端子上。 反相器62的輸出端子連接在N0R門63的兩個(gè)輸入端子中的另一個(gè)上。N0R門63 的輸出端子連接在N0R門64的兩個(gè)輸入端子中的另一個(gè)上，把連接NOR門63的輸出端子 和NOR門64的輸入端子的信號線稱為RST電荷排出控制線。NOR門64的輸出端子連接在 反相器65的輸入端子上。反相器65連接在圖9的復(fù)位晶體管驅(qū)動(dòng)電路55上，從反相器65 輸出變更后的驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號RST' [n]。 輸出控制電路53。包括NAND門71、反相器72、存儲器73、NAND門74、NOR門75和 76、以及反相器77。 把驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[4n]從時(shí)序控制電路51提供給輸出控制電路53。，并且提供 作為控制信號l[4n]的讀出地址選擇信號RD_ADD_INF[4n]和快門地址選擇信號SH_ADD_ INF[4n]。此外，把作為控制信號2的啟動(dòng)信號(enable)和歸零信號(clear)，從系統(tǒng)控制 單元12通過各行的像素共用判斷電路52或輸出控制電路53，提供給輸出控制電路53。。
NAND門71的兩個(gè)輸入端子中的一個(gè)連接在提供快門地址選擇信號SH_ADD_ INF[4n]的信號線上，另一個(gè)連接在提供歸零信號的信號線上。NAND門71的輸出端子通過 反相器72連接在存儲器73上，此外，提供讀出地址選擇信號RD_ADD_INF[4n]的信號線連 接在存儲器73上。存儲器73具有鎖存器電路，鎖存器電路包括NAND門78和79，存儲器73的輸出端子連接在NAND門74的兩個(gè)輸入端子中的一個(gè)上。此外，NAND門74的兩個(gè)輸入端子中的 另 一個(gè)連接在提供啟動(dòng)信號的信號線上。 NAND門74的輸出端子連接在NOR門75的兩個(gè)輸入端子中的一個(gè)上，共用像素判 斷信號PX_SHR_RD[n]從NAND門61提供到另一個(gè)端子上。NOR門75的輸出端子連接在NOR 門76的兩個(gè)輸入端子中的一個(gè)上，把連接NOR門75的輸出端子和NOR門76的輸入端子的 信號線稱為TR電荷排出控制線。NOR門76的兩個(gè)輸入端子中的另一個(gè)連接在提供驅(qū)動(dòng)時(shí) 間信號TR[4n]的信號線(TR普通線)上。 NOR門76的輸出端子連接在反相器77的輸入端子上。反相器77連接在圖9的傳
輸晶體管驅(qū)動(dòng)電路54。上，從反相器77輸出變更后的驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR' [4n]。 其中，當(dāng)圖8的光電二極管31。至313分別選擇進(jìn)行讀出在曝光時(shí)間中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)
換后產(chǎn)生的電荷的讀出處理時(shí)，讀出地址選擇信號RD_ADD_INF[4n]至RD_ADD_INF[4n+3]
為有效信號，僅僅在進(jìn)行讀出處理的一個(gè)水平掃描期間有效。當(dāng)選擇進(jìn)行排出積蓄在光電
二極管31。中的不需要的電荷的快門處理時(shí)，快門地址選擇信號SH_ADD_INF[4n]為有效信
號，僅僅在進(jìn)行快門處理的一個(gè)水平掃描期間有效。 啟動(dòng)信號用于切換通常的驅(qū)動(dòng)時(shí)間和可以排出不需要的電荷的驅(qū)動(dòng)時(shí)間。歸零信 號用于對輸出控制電路53。的存儲器73進(jìn)行歸零，例如有時(shí)當(dāng)接通電源時(shí)存儲器73不穩(wěn) 定，從輸出控制電路53。的外部將其狀態(tài)歸零。此外，也可以替代歸零信號，采用設(shè)定存儲 器73的值的設(shè)定信號。 如上所述，輸出控制電路53工至533與輸出控制電路53。結(jié)構(gòu)相同，輸出控制電路
53工至533也分別在內(nèi)部安裝有存儲器。這樣，存儲器安裝在各行的輸出控制電路內(nèi)部中，
通過用各行的地址選擇信號來控制該存儲器，根據(jù)從輸出控制電路53工至533輸出的信號，
傳輸晶體管驅(qū)動(dòng)電路54。至543輸出驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[4n]至TR_0UT[4n+3]。 此夕卜，TR普通線是輸出來自時(shí)序控制電路51的驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[4n]的路徑，TR
電荷排出控制線是輸出表示可以排出不需要電荷的期間的時(shí)間信號的路徑。然后，根據(jù)驅(qū)
動(dòng)時(shí)間信號TR[4n]和表示可以排出不需要電荷的期間的時(shí)間信號的邏輯或而得到的信號
(即從NOR門76輸出的信號)，決定變更后的驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR' [4n]。此外，通過讀出地址選擇信號RD_ADD_INF [4n]至RD_ADD_INF [4n+3]的NAND (與
非)生成共用像素判斷信號PX_SHR_RD[n]，在像素共用判斷電路52的NAND門61上，利用
該共用像素判斷信號PX_SHR_RD[n]，當(dāng)光電二極管31。至313中的任意一個(gè)光電二極管進(jìn)
行讀出處理時(shí)，輸出控制電路53。能夠控制成不從其他三個(gè)光電二極管排出電荷。 圖13是在像素共用判斷電路52和輸出控制電路53。中的各信號的時(shí)序圖。下面
參照圖13對驅(qū)動(dòng)光電二極管31。的驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[4n]進(jìn)行說明。 在初始狀態(tài)下，存儲器73為H電平，由于在水平掃描期間1H至5H中，讀出地址選 擇信號RD_ADD_INF[4n]和快門地址選擇信號SH_ADD_INF[4n]為H電平，所以在此期間中， 存儲器73為H電平。 此外，在水平掃描期間1H至5H中，由于讀出地址選擇信號RD—ADD—INF[4n]至RD_ ADD_INF[4n+3]為H電平，所以共用像素判斷信號PX_SHR_RD[n]為L電平，TR電荷排出控 制線為H電平。因此，在此期間中，驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT[4n]為H電平，排出由光電二極管31。 進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的不需要的電荷。
在水平掃描期間6H中，由于進(jìn)行光電二極管31。的快門處理，所以快門地址選擇 信號SH_ADD_INF[4n]為L電平。 由此，由于存儲器73為L電平，所以TR電荷排出控制線變成L電平，輸出作為驅(qū)動(dòng) 信號TRJ)UT[4n]的TR普通線的電平，S卩，輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[4n]。由此，驅(qū)動(dòng)信號TR— 0UT[4n]在水平掃描期間6H中變成脈沖狀的H電平。 在水平掃描期間7H至16H中，由于驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[4n]為L電平、讀出地址選擇 信號RD_ADD_INF[4n]為H電平，所以驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT[4n]在此期間中變成L電平，由此， 電荷積蓄在光電二極管31。中。此外，存儲器73保持L電平。 在水平掃描期間17H中，由于進(jìn)行光電二極管31。的讀出處理，所以讀出地址選擇 信號RD_ADD_INF[4n]變成L電平，由此，存儲器73變成H電平，但由于共用像素判斷信號 PX_SHR_RD[n]同時(shí)變成H電平，所以TR電荷排出控制線保持L電平。因此，由于輸出作為驅(qū) 動(dòng)信號TR_0UT[4n]的TR普通線的電平，即，輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[4n]，所以驅(qū)動(dòng)信號TR_ 0UT[4n]在水平掃描期間17H中變成脈沖狀的H電平。此外，存儲器73保持H電平。
此外，在水平掃描期間17H中，由于共用像素判斷信號PX_SHR_RD [n]變成H電平， 所以RST電荷排出控制線變成L電平。由此，由于輸出作為驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT[n]的RST普 通線的電平，即，輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號RST[n]，所以驅(qū)動(dòng)信號RSTJ)UT[n]在水平掃描期間17H 中變成脈沖狀的H電平。 并且，如圖IO所示，在水平掃描期間17H中，由于驅(qū)動(dòng)信號SELJ)UT[n]變成H電
平，所以讀出與用光電二極管31。進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷對應(yīng)的像素信號。在水平掃描期間18H至20H中，由于讀出地址選擇信號RD_ADD_INF[4n+l]至RD_
ADD_INF[4n+3]依次變成L電平，所以在此期間中，共用像素判斷信號PX_SHR_RD[n]變成
H電平。因此，在此期間中，輸出作為驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT[4n]的驅(qū)動(dòng)時(shí)間信號TR[4n]的L電平。 在水平掃描期間21H中，由于讀出地址選擇信號RD_ADD_INF [4n]至RD_ADD_ INF[4n+3]為H電平，所以共用像素判斷信號PX_SHR_RD[n]變成L電平，由此，TR電荷排出 控制線變成H電平。因此，驅(qū)動(dòng)信號TRJ)UT[4n]變成H電平，排出用光電二極管31。進(jìn)行 光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的不需要的電荷。 這樣，可以排出用光電二極管31。進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的不需要的電荷。此外，在光 電二極管3"至313中，與光電二極管31。相同，也可以排出不需要的電荷。
其中，例如當(dāng)進(jìn)行視場角切除處理或間隔剔除處理等，不從像素21'的光電二極管 31。讀出像素信號時(shí)，不使輸入到輸出控制電路53。的讀出地址選擇信號RD—ADDJNF[4n]和 快門地址選擇信號SH_ADD_INF[4n]發(fā)生變化，不使存儲器73從初始狀態(tài)改變狀態(tài)。
因此，在開始像素信號讀出處理之前必須使存儲器73成為H電平。由此，可以使 不讀出像素信號的光電二極管31。排出不需要電荷的期間和停止該排出的期間(即，讀出 像素信號的光電二極管至313進(jìn)行讀出處理的期間)重復(fù)。 作為使存儲器73成為H電平的最合適的時(shí)間為CMOS傳感器11剛剛啟動(dòng)之后。
圖14是當(dāng)CMOS傳感器11啟動(dòng)時(shí)，垂直掃描電路50的各信號的時(shí)序圖。
在圖14中，H同步信號下面表示的備用(STBY)信號是使CMOS傳感器11啟動(dòng)的信 號，把該備用信號作為歸零信號，例如通過輸入到圖12的輸出控制電路53。的NAND門71，
16使存儲器73變成L電平。此外，備用信號被提供給各行的所有輸出控制電路53。 此外，為了將存儲器73設(shè)定為H電平，可采用如下方法如圖14中備用信號下面
所示的那樣，當(dāng)啟動(dòng)CMOS傳感器11后，把變成H電平的設(shè)定(SET)信號添加到控制信號3
中，或當(dāng)啟動(dòng)CMOS傳感器11后，把變成H電平的讀出地址選擇信號RD_ADD_INF提供給所
有行的輸出控制電路53。。 由于僅將存儲器73設(shè)定成H電平，驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT和驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT不會變 成H電平，所以當(dāng)啟動(dòng)時(shí)存儲器73變成H電平后、在開始讀出像素信號的動(dòng)作之前，使啟動(dòng) 信號為H電平，由此，可以使驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT和驅(qū)動(dòng)信號TR_0UT成為H電平，開始排出不 需要的電荷。此后進(jìn)行快門處理等。 然后，例如在共用讀出地址選擇信號RD_ADD_INF的信號線和快門地址選擇信號 SH—ADDJNF的信號線、把該信號線按時(shí)間分割使用的情況下，可以減少信號線的數(shù)量或譯 碼器電路等。在這種情況下，時(shí)序控制電路51具有控制信號生成電路，該控制信號生成電 路基于按時(shí)間分割發(fā)送來的信號生成控制信號1。把這樣按時(shí)間分割使用信號線的攝像裝 置稱為鎖存器式地址型攝像裝置。 圖15是表示包含在時(shí)序控制電路51中的控制信號生成電路81的結(jié)構(gòu)示例的圖。 在圖15中，控制信號生成電路81包括六個(gè)N0R門82至87。把按時(shí)間分割的地址選擇信號ADD_INF[4n]、快門用存儲器的控制信號SLRST和
SLSET、以及讀出用存儲器的控制信號RLRST和RLSET，從圖1的系統(tǒng)控制單元12提供給控
制信號生成電路81。 N0R門82的兩個(gè)輸入端子中的一個(gè)連接在提供地址選擇信號ADD_INF [4n]的信號 線上，另一個(gè)連接在提供讀出用存儲器的控制信號RLSET的信號線上。
N0R門83和84構(gòu)成鎖存器電路，成為讀出用存儲器。N0R門82的輸出端子連接在 NOR門83的輸入端子上，NOR門84的輸入端子連接在提供讀出用存儲器的控制信號RLRST 的信號線上。從讀出用存儲器輸出讀出地址選擇信號RDJJVTJNF[4n]，S卩，從N0R門83的 輸出端子輸出讀出地址選擇信號RD_LAT_INF[4n]。 S卩，讀出用存儲器存儲地址選擇信號ADD_INF[4n]，按照讀出用存儲器的控制信號 RLRST和RLSET，生成僅僅在一個(gè)水平掃描期間有效的讀出地址選擇信號RD_LAT_INF[4n]。
NOR門85的兩個(gè)輸入端子中的一個(gè)連接在提供地址選擇信號ADD_INF [4n]的信號 線上，另一個(gè)連接在提供快門用存儲器的控制信號SLSET的信號線上。
N0R門86和87構(gòu)成鎖存器電路，成為快門用存儲器。NOR門85的輸出端子連接在 NOR門86的輸入端子上，NOR門87的輸入端子連接在提供快門用存儲器的控制信號SLRST 的信號線上。從快門用存儲器輸出快門地址選擇信號SHJJVTJNF[4n]，S卩，從N0R門86的 輸出端子輸出快門地址選擇信號SH_LAT_INF[4n]。 S卩，讀出用存儲器存儲地址選擇信號ADD_INF[4n]，按照快門用存儲器的控制信號 SLRST和SLSET，生成僅僅在一個(gè)水平掃描期間有效的快門地址選擇信號SH_LAT_INF[4n]。
讀出地址選擇信號RD_LAT_INF[4n]和快門地址選擇信號SH_LAT_INF[4n]作為控 制信號1，即，分別作為讀出地址選擇信號RD_ADD_INF[4n]和快門地址選擇信號SH_ADD_ INF[4n]，被提供給圖12的輸出控制電路53。。
圖16是說明控制信號生成電路81的動(dòng)作的時(shí)序圖。
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圖16的上側(cè)是表示使讀出地址選擇信號RD_LAT_INF[4n]的電平躍遷的時(shí)序圖，
圖16的下側(cè)是表示使快門地址選擇信號SH_LAT_INF[4n]的電平躍遷的時(shí)序圖。 此外，在圖16中表示了一個(gè)水平掃描期間的信號，最上面表示的XHS信號是表示
H同步信號。 由于按分時(shí)的方式使用地址選擇信號ADD_INF[4n]，所以當(dāng)選擇了地址后，在一個(gè) 水平掃描期間的按時(shí)間分割后的任意時(shí)間成為H電平(有效)。 下面對于使讀出地址選擇信號RDJJV乙INF[4n]的電平躍遷的時(shí)序圖進(jìn)行說明。 在地址選擇信號ADD_INF[4n]為H電平期間，通過將讀出用存儲器的控制信號RLSET設(shè)定 為H電平，在由控制信號生成電路81的NOR門83和84構(gòu)成的讀出用存儲器中，存入地址 選擇信號ADD_INF[4n]，則讀出地址選擇信號RD_LAT_INF[4n]變成L電平。
此后，即使在地址選擇信號ADD_INF[4n]變成L電平的情況下，由于在由NOR門83 和84構(gòu)成的讀出用存儲器中存入了地址選擇信號ADD_INF[4n]，所以能夠以L電平輸出讀 出地址選擇信號RD_LAT_INF[4n]。并且，在下面的一個(gè)水平掃描期間中，通過使讀出用存 儲器的控制信號RLRST變成H電平，可以使讀出地址選擇信號RD_LAT_INF[4n]復(fù)位到H電 平。 此夕卜，由于讀出地址選擇信號RD_LAT_INF[4n]在每一個(gè)水平掃描期間被更新，所 以讀出用存儲器的控制信號RLRST在每一個(gè)水平掃描期間被提供一次。因此，在將讀出用 存儲器的控制信號RLSET設(shè)定為H電平之前，成為將讀出用存儲器的控制信號RLRST設(shè)定 為H電平的時(shí)間。 從控制信號生成電路81輸出的讀出地址選擇信號RD_LAT_INF[4n]從水平掃描期 間的開始時(shí)刻移位，成為躍遷的信號。該移位量取決于讀出用存儲器的控制信號RLSET變 成H電平的時(shí)間。 讀出地址選擇信號RD_LAT_INF[4n]作為控制信號1， g卩，作為圖13的讀出地址選 擇信號RD_ADD_INF[4n]，被提供給輸出控制電路53。。 如圖16的下側(cè)所示，與讀出地址選擇信號RD_LAT_INF[4n]相同，快門地址選擇信 號SH_LAT_INF[4n]按照快門用存儲器的控制信號SLRST和SLSET，使電平躍遷。快門地址 選擇信號SH_LAT_INF[4n]作為圖13的快門地址選擇信號SH_ADD_INF[4n]，被提供給輸出 控制電路53。。 按照上述時(shí)序圖，控制信號生成電路81可以生成讀出地址選擇信號RDJJV乙 INF[4n]和快門地址選擇信號SH_LAT_INF[4n]。 下面參照圖17對排出積蓄在圖2的光電二極管31中的不需要電荷時(shí)的電勢進(jìn)行 說明。 在圖17中，縱方向表示SEL柵極、Amp柵極、RST柵極和TR柵極中的電位(電勢)， 隨著朝向縱方向的上方，電勢逐漸變高。 圖17的上側(cè)表示當(dāng)排出電荷時(shí)，通過使提供給傳輸晶體管32的驅(qū)動(dòng)信號TR_ OUT成為H電平，并且使提供給復(fù)位晶體管33的驅(qū)動(dòng)信號RST_0UT成為H電平，使RST柵極 和TR柵極為完全導(dǎo)通的狀態(tài)。 在這樣的狀態(tài)下，用光電二極管(PD)31進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷，通過TR柵極 被傳輸?shù)礁?dòng)擴(kuò)散部(FD)36，通過RST柵極向電源電壓VDD(不需要的電荷的漏極部)排出。此時(shí)，由于TR柵極完全導(dǎo)通，所以隨著在光電二極管31中產(chǎn)生電荷，電荷被傳輸?shù)礁?動(dòng)擴(kuò)散部36。 這樣就可以排出不需要的電荷。然而，即使TR柵極和RST柵極沒有完全導(dǎo)通，也 可以排出不需要的電荷，避免產(chǎn)生圖像浮散現(xiàn)象。 圖17的下側(cè)表示當(dāng)排出電荷時(shí)使TR柵極和RST柵極為部分導(dǎo)通的狀態(tài)。S卩，通 過使提供給傳輸晶體管32和復(fù)位晶體管33的信號的電位為中間電位，使TR柵極和RST柵 極部分導(dǎo)通。 通過使TR柵極部分導(dǎo)通，用光電二極管31進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷被積蓄到 一定程度，但由于基板一側(cè)的電勢高，從光電二極管31溢出的電荷不會流向基板一側(cè)，而 流向浮動(dòng)擴(kuò)散部36。因此，與圖17上側(cè)所示的狀態(tài)相同，從光電二極管31溢出的電荷通過 RST柵極向電源電壓VDD排出。 此外，在與曝光時(shí)間對應(yīng)的電荷積蓄處理開始之前，TR柵極和RST柵極部分導(dǎo)通 時(shí)積蓄在光電二極管31或浮動(dòng)擴(kuò)散部36中的電荷，通過進(jìn)行快門處理被排出，電荷積蓄處 理從沒有電荷積蓄在光電二極管31中的狀態(tài)開始。 即使只有TR柵極部分導(dǎo)通，也與TR柵極和RST柵極部分導(dǎo)通的狀態(tài)相同，從光電
二極管31溢出的電荷流向浮動(dòng)擴(kuò)散部36，通過RST柵極向電源電壓VDD排出。 這樣，即使TR柵極和RST柵極沒有完全導(dǎo)通，也可以排出不需要的電荷。 需要說明的是，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)
可以進(jìn)行各種變更。
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權(quán)利要求
一種圖像傳感器，用于拍攝圖像，其包括像素，對入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并積蓄電荷，輸出與所述電荷對應(yīng)的像素信號；控制裝置，用于控制所述像素進(jìn)行快門處理、電荷積蓄處理和讀出處理，所述快門處理排出積蓄在所述像素中的不需要的電荷，所述電荷積蓄處理使在規(guī)定的曝光時(shí)間進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷積蓄在所述像素中，所述讀出處理輸出與所述電荷積蓄處理中積蓄在所述像素內(nèi)的電荷對應(yīng)的像素信號；所述控制裝置排出在非積蓄期間中在所述像素中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷，所述非積蓄期間是除了進(jìn)行所述快門處理期間、進(jìn)行所述電荷積蓄處理期間和進(jìn)行所述讀出處理期間以外的期間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其特征在于，在所述圖像傳感器中，多個(gè)所述像素配置成矩陣式，所述控制裝置為各行所述像素設(shè)置，所述控制裝置根據(jù)選擇信號來控制所述像素，所述選擇信號表示各行的所述像素是否 被選擇為輸出像素信號的像素。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像傳感器，其特征在于， 所述像素包括光電轉(zhuǎn)換裝置，對入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換裝置，積蓄用所述光電轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷，轉(zhuǎn)換成與所述電荷對 應(yīng)的電壓；傳輸裝置，導(dǎo)通或斷開向所述轉(zhuǎn)換裝置傳輸用所述光電轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的 電荷；以及排出裝置，導(dǎo)通或斷開積蓄在所述轉(zhuǎn)換裝置中的電荷的排出；在所述非積蓄期間中，所述控制裝置導(dǎo)通由所述傳輸裝置進(jìn)行的電荷傳輸，并且導(dǎo)通 由所述排出裝置進(jìn)行的電荷排出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于，在進(jìn)行所述快門處理和所述電荷 積蓄處理期間中，所述控制裝置導(dǎo)通由所述排出裝置進(jìn)行的電荷排出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于， 所述像素具有多個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換裝置，通過多個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換裝置各自的所述傳輸裝置，在所述轉(zhuǎn)換裝置中依次積蓄由多個(gè) 所述光電轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷，在所述控制裝置使多個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換裝置各自的所述傳輸裝置中的任意一個(gè)所述傳 輸裝置進(jìn)行的電荷傳輸導(dǎo)通期間，所述控制裝置使其他所述光電轉(zhuǎn)換裝置的所述傳輸裝置 進(jìn)行的電荷傳輸斷開。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述控制裝置具有存儲器，所述存 儲器用于存儲選擇信號，該選擇信號表示像素是否被選擇為輸出像素信號的像素。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用簡單結(jié)構(gòu)就可以獲得畫質(zhì)優(yōu)良圖像的圖像傳感器。像素對入射光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并積蓄電荷，輸出與電荷對應(yīng)的像素信號。垂直掃描電路控制像素，進(jìn)行快門處理、電荷積蓄處理和讀出處理，所述快門處理排出積蓄在像素中的不需要的電荷，所述電荷積蓄處理使在規(guī)定的曝光時(shí)間進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的電荷積蓄在像素中，所述讀出處理輸出與電荷積蓄處理中積蓄在像素內(nèi)的電荷對應(yīng)的像素信號。此外，控制裝置排出在非積蓄期間中在像素中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電荷，所述非積蓄期間是除了進(jìn)行快門處理期間、進(jìn)行電荷積蓄處理期間和進(jìn)行讀出處理期間以外的期間。本發(fā)明例如可以應(yīng)用于CMOS傳感器。
文檔編號H04N5/335GK101796820SQ200880105458
公開日2010年8月4日 申請日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者小關(guān)賢, 高宮健一 申請人:索尼公司