專利名稱：固態(tài)成像元件、其驅(qū)動方法以及照相機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)成像元件(諸如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體器件(CMOS)圖像傳感器)、其驅(qū)動方法以及照相機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，CM0S圖像傳感器作為替代電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器的固態(tài)成像元
件(圖像傳感器)吸引了注意力。 CMOS圖像傳感器克服了下列問題 CCD像素的制造包含特殊的工藝，并且要使用多個(gè)電源電壓對其進(jìn)行操作。另外，需要組合地操作多個(gè)外圍集成電路(IC)。 這種CCD技術(shù)增加了系統(tǒng)復(fù)雜性。這些不同問題已經(jīng)被CMOS圖像傳感器克服了 。
X-Y尋址固態(tài)成像元件(諸如CMOS圖像傳感器)被配置來在具有二維像素陣列(包括排列成矩陣的光電轉(zhuǎn)換元件)的像素陣列單元上逐行、逐列、或逐個(gè)像素地進(jìn)行像素選擇。 此外，行訪問固態(tài)成像元件提供對所述像素陣列單元的讀訪問和用于快門釋放的重置訪問。 CMOS圖像傳感器一般采用像素重置方法，在該方法中，順序地對像素逐行進(jìn)行重置。這種方法被稱作巻動快門法。 在所述固態(tài)成像元件中，還形成遮光圖像或光學(xué)黑區(qū)，以確定本底噪聲。
在所述固態(tài)成像元件中，提出了一種用于指定像素陣列單元中的期望區(qū)域并部分截取和讀出與期望區(qū)域相關(guān)的像素信息的技術(shù)(例如，參見日本未審查專利申請公報(bào)2001-45383號)。 因此，日本未審查專利申請公報(bào)2001-45383號中所公開的固態(tài)成像元件具有用于截取并讀出所需區(qū)域的功能("窗口讀出"功能)。 利用窗口讀出功能，固態(tài)成像元件能夠減少到固態(tài)成像元件外部的輸出線的數(shù)目。 然而，在固態(tài)成像元件中，當(dāng)逐行順序地讀取期望的部分讀出區(qū)時(shí)，由于對諸如所述部分讀出區(qū)的下方和上方的行中的像素的讀出沒有訪問控制，因此會出現(xiàn)下面稱作高光溢出(blooming)的現(xiàn)象。 通過光電轉(zhuǎn)換積累在某個(gè)像素的光電轉(zhuǎn)換元件中的電荷可能會超出該光電轉(zhuǎn)換元件的容量，并溢出到鄰近像素中。 溢出到鄰近像素的電荷影響由鄰近像素進(jìn)行的成像。在CMOS圖像傳感器中，電荷
從所述部分讀出區(qū)中的像素的上方和下方的像素的溢出會引起高光溢出現(xiàn)象，從而在該區(qū)
域中產(chǎn)生不希望有的圖像缺陷。 防止高光溢出的方法之一如下。 將窗口區(qū)設(shè)置得比期望的大，并對所設(shè)置的區(qū)域進(jìn)行正常訪問以防止不希望有的
4電荷流。 然而，在這種方法中，不需要的行中的像素?cái)?shù)據(jù)也被輸出到外部，使得到外部的輸出的數(shù)目增加，如圖l所示。 現(xiàn)在將參考圖1和圖2來描述行訪問固態(tài)成像元件的輸出行等。 如圖1所示，行訪問固態(tài)成像元件的輸出行包括記錄像素區(qū)、顏色處理邊際區(qū)、無
效區(qū)、光學(xué)黑區(qū)、無效光學(xué)黑區(qū)和消隱區(qū)中的行。 無效區(qū)、無效光學(xué)黑區(qū)和消隱區(qū)的數(shù)據(jù)不是所需要的。 消隱輸出是為固態(tài)成像元件和外部之間的通信時(shí)段、固態(tài)成像元件的設(shè)置(諸如增益值)改變之后用于穩(wěn)定內(nèi)部電路的等待時(shí)間、固態(tài)成像元件和外部之間的定時(shí)調(diào)節(jié)等提供的。 在消隱時(shí)段中，如圖2所示，不對所述像素陣列單元進(jìn)行讀訪問或重置訪問。或者，對特殊地址進(jìn)行不影響讀出數(shù)據(jù)的訪問。 在固態(tài)成像元件中， 一般地，在光學(xué)黑區(qū)中不設(shè)置窗口區(qū)，并且輸出行的數(shù)目由所述像素陣列單元來固定。 此外，光學(xué)黑線(optical black line)的數(shù)目取決于用途。例如，拍攝靜止圖像
時(shí)需要大量的光學(xué)黑線，而拍攝運(yùn)動圖像時(shí)，可以使用較少數(shù)目的光學(xué)黑線。 日本未審查專利申請公報(bào)2006-310932號公開了一種用于防止出現(xiàn)高光溢出和
防止將不必要的像素?cái)?shù)據(jù)行輸出到外部的方法。

發(fā)明內(nèi)容
然而，日本未審查專利申請公報(bào)2006-310932號中公開的技術(shù)的缺點(diǎn)是增加了所需電路的數(shù)目，這導(dǎo)致電路尺寸的增加。 具體地，在這種技術(shù)中，在讀操作和快門操作的同時(shí)對非訪問的行進(jìn)行重置。因此，需要提供包括"行讀取控制電路12"、"行重置控制電路13"和"非訪問行重置控制電路14"的像素陣列控制電路。 所以，期望提供一種能夠防止出現(xiàn)高光溢出并防止將不必要的像素?cái)?shù)據(jù)行輸出到外部同時(shí)防止增加電路尺寸的固態(tài)成像元件、其驅(qū)動方法以及照相機(jī)系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種固態(tài)成像元件包括像素陣列單元，具有排列成矩陣的像素，每個(gè)像素都包括光電轉(zhuǎn)換元件；以及像素驅(qū)動控制單元，能夠控制像素陣列單元的驅(qū)動，以便根據(jù)指定的地址信息來進(jìn)行像素陣列單元的讀取或重置訪問操作。像素驅(qū)動控制單元能夠在像素陣列單元中設(shè)置期望的區(qū)域，作為要訪問的窗口區(qū)。像素驅(qū)動控制單元包括用于在對窗口區(qū)進(jìn)行訪問以及輸出處理的同時(shí)，對與窗口區(qū)鄰近的至少一個(gè)鄰近外部行進(jìn)行讀取或重置訪問的功能。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種用于固態(tài)成像元件的驅(qū)動方法，包括步驟在像素陣列單元中設(shè)置期望的區(qū)域，作為要訪問的窗口區(qū)，像素陣列單元具有排列成矩陣的像
素，每個(gè)像素都包括光電轉(zhuǎn)換元件；以及在對窗口區(qū)進(jìn)行訪問以及輸出處理的同時(shí)，對與窗口區(qū)鄰近的至少一個(gè)鄰近外部行進(jìn)行讀取或重置訪問。 根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，一種照相機(jī)系統(tǒng)，包括固態(tài)成像元件；用來在固態(tài)成像元件上形成目標(biāo)圖像的光學(xué)系統(tǒng)；以及用來對固態(tài)成像元件的輸出圖像信號進(jìn)行處理的信號處理電路。固態(tài)成像元件包括像素陣列單元，具有排列成矩陣的像素，每個(gè)像素都 包括光電轉(zhuǎn)換元件，以及像素驅(qū)動控制單元，能夠控制像素陣列單元的驅(qū)動，以便根據(jù)指定 的地址信息來進(jìn)行像素陣列單元的讀取或重置訪問操作。像素驅(qū)動控制單元能夠在像素陣 列單元中設(shè)置期望的區(qū)域，作為要訪問的窗口區(qū)。像素驅(qū)動控制單元包括用于在對窗口區(qū) 進(jìn)行訪問以及輸出處理的同時(shí)，對與窗口區(qū)鄰近的至少一個(gè)鄰近外部行進(jìn)行讀取或重置訪 問的功能。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，像素驅(qū)動控制單元在像素陣列單元中設(shè)置期望的區(qū)域，作 為要訪問的窗口區(qū)。 此外，像素驅(qū)動控制單元在對窗口區(qū)進(jìn)行訪問以及輸出處理的同時(shí)，對與窗口區(qū) 鄰近的至少一個(gè)鄰近外部行進(jìn)行讀取或重置訪問。 所以，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠防止出現(xiàn)高光溢出并可以防止將不必要的像素 數(shù)據(jù)行輸出到外部同時(shí)防止增加電路尺寸。


圖1是說明典型的CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像元件)的窗口讀出的例子的圖；
圖2是示出典型的CMOS圖像傳感器的像素線訪問的例子的圖；
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像元件)的示例 結(jié)構(gòu)的圖； 圖4是示出根據(jù)本實(shí)施例的具有4個(gè)晶體管的CMOS圖像傳感器中的像素的例子 的圖； 圖5是示出根據(jù)本實(shí)施例的定時(shí)控制電路的示例結(jié)構(gòu)的圖；
圖6是示出根據(jù)本實(shí)施例的讀地址生成單元的示例結(jié)構(gòu)的圖；
圖7是示出讀地址的選擇結(jié)果的例子的圖； 圖8是示出根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的像素線訪問的例子的圖； 圖9是示出根據(jù)本實(shí)施例的用于在CMOS圖像傳感器中防止高光溢出的像素行訪
問的第一示例性變型的圖； 圖IO是示出根據(jù)本實(shí)施例的用于在CMOS圖像傳感器中防止高光溢出的像素行訪 問的第二示例性變型的圖； 圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像元件)的示理 性結(jié)構(gòu)的圖； 圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的輸出線的示例圖像的圖； 圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的輸出線的另一個(gè)示例圖像的圖； 圖14是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的具有列并行ADC結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像元件(CMOS
圖像傳感器)的示例結(jié)構(gòu)的圖；以及 圖15是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的包含固態(tài)成像元件的照相機(jī)系統(tǒng)的示例結(jié) 構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例。
第一實(shí)施例 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像元件)100的示 例結(jié)構(gòu)的圖。 根據(jù)第一實(shí)施例的CMOS圖像傳感器100包括像素陣列單元110、行讀取控制電 路120、行重置控制電路130、并行信號處理電路140、輸出控制電路150以及定時(shí)控制電路 160。 行讀取控制電路120、行重置控制電路130和定時(shí)控制電路160可以構(gòu)成像素驅(qū)動 控制單元。 像素陣列單元110具有被布置成矩陣的像素電路的二維陣列。 像素陣列單元110包括有效像素區(qū)110A以及沿著有效像素區(qū)110A的周邊限定的
遮光像素區(qū)(光學(xué)黑區(qū))110B。 有效像素區(qū)IIOA可以是這樣的區(qū)域其中，使用在像素電路中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而獲 得的信號作為成像信號。 圍繞有效像素區(qū)110A限定光學(xué)黑區(qū)IIOB，使其免受光的照射，并用于確定每個(gè)像 素電路的信號的黑電平(black level)。 圖4是示出根據(jù)本實(shí)施例的具有4個(gè)晶體管的CMOS圖像傳感器中的像素電路的 例子的圖。 所述像素電路包括光電轉(zhuǎn)換元件111，該元件例如可以由光電二極管構(gòu)成。
所述像素電路具有4個(gè)晶體管，作為針對光電轉(zhuǎn)換元件111的有源元件，S卩，轉(zhuǎn)移 晶體管112、重置晶體管113、放大晶體管114和選擇晶體管115。 光電轉(zhuǎn)換元件111將入射光光電轉(zhuǎn)換為其量與光量相對應(yīng)的電荷(這里為電子)。
轉(zhuǎn)移晶體管112被連接在光電轉(zhuǎn)換元件111和作為輸出節(jié)點(diǎn)的浮動擴(kuò)散FD之間。 作為控制信號的傳輸信號TG經(jīng)由轉(zhuǎn)移控制線LTx被提供到轉(zhuǎn)移晶體管112的柵極(轉(zhuǎn)移 柵極)。 因此，轉(zhuǎn)移晶體管112將由光電轉(zhuǎn)換元件111光電轉(zhuǎn)換成的電子轉(zhuǎn)移到浮動擴(kuò)散 FD。 重置晶體管113被連接在電源線LVDD和浮動擴(kuò)散FD之間，并且作為控制信號的
重置信號RST經(jīng)由重置控制線LRST被獲供到重置晶體管113的柵極。 因此，重置晶體管113將浮動擴(kuò)散FD的電勢重置為電源線LVDD的電勢。 放大晶體管114的柵極被連接到浮動擴(kuò)散FD。放大晶體管114通過選擇晶體管
115被連接到垂直信號線116，并與像素電路外部的恒定電流源一起構(gòu)成源極跟隨器。 根據(jù)地址信號的作為控制信號的選擇信號SEL經(jīng)由選擇控制線LSEL被提供到選
擇晶體管115的柵極，選擇晶體管115導(dǎo)通。 當(dāng)選擇晶體管115導(dǎo)通時(shí)，放大晶體管114將浮動擴(kuò)散FD的電勢放大，并將與所 述放大的電勢相對應(yīng)的電壓輸出到垂直信號線116。經(jīng)由垂直信號線116從每個(gè)像素輸出 的電壓被輸出到并行信號處理電路140。 因?yàn)?，例如，轉(zhuǎn)移晶體管112、重置晶體管113和選擇晶體管115的柵極被逐行彼此 相連，所以上面的操作同時(shí)對一行中的像素進(jìn)行。 布置在像素陣列單元110中的一組重置控制線LRST、轉(zhuǎn)移控制線LTx和選擇控制線LSEL按所述像素陣列的行逐行進(jìn)行布置。 轉(zhuǎn)移控制線LTx和選擇控制線LSEL由行讀取控制電路120進(jìn)行驅(qū)動，且重置控制 線LRST由行重置控制電路130進(jìn)行驅(qū)動。 行讀取控制電路120的功能是在進(jìn)行CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像元件)100的 讀取操作時(shí)指定行。 行讀取控制電路120具有例如地址解碼電路的基本結(jié)構(gòu)，且行讀取控制電路120
控制與像素陣列單元110中期望的行范圍的讀取相對應(yīng)的像素的行讀取。 行重置控制電路130的功能是在進(jìn)行CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像元件)100的
快門操作時(shí)指定行。 行重置控制電路130具有例如地址解碼電路的基本結(jié)構(gòu)，且行重置控制電路130 在行讀取操作的同時(shí)，對通過在不同行的像素上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而積累的電荷進(jìn)行重置，以 控制所述電荷的積累周期，從而實(shí)現(xiàn)電子快門。 并行信號處理電路140對從像素陣列單元110的各個(gè)像素逐行讀取的信號并行地 進(jìn)行諸如噪聲去除、信號處理以及模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換的處理。 輸出控制電路150被配置為包括與各個(gè)列相對應(yīng)的元件，諸如水平選擇開關(guān)、水 平信號線、水平掃描電路和放大電路。 輸出控制電路150的功能是利用進(jìn)行水平掃描的水平掃描電路將已經(jīng)由并行信 號處理電路140并行處理過的一行的信號輸出，或者順序地將只在期望的列范圍內(nèi)的信號 輸出。 在輸出控制電路150中，利用所述放大電路對從并行信號處理電路140順序輸出 的信號進(jìn)行放大，并將其輸出到所述芯片的外部。 定時(shí)控制電路160根據(jù)行讀取控制電路120、行重置控制電路130、并行信號處理 電路140和輸出控制電路150的期望操作模式生成各種定時(shí)信號，并利用各個(gè)定時(shí)信號對 各個(gè)電路進(jìn)行定時(shí)控制。 下面將詳細(xì)描述定時(shí)控制電路160的具體示例結(jié)構(gòu)。 根據(jù)本實(shí)施例的具有上面的結(jié)構(gòu)的CMOS圖像傳感器100在用于提供所需區(qū)域的 截取和讀出的窗口讀出方面具有下面的特征功能。
現(xiàn)在將描述所述窗口讀出的概況。 CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像元件)100的配置使得能夠減少到CMOS圖像傳感器 100的外部的不必要的輸出線的數(shù)目，并能夠防止在窗口讀出中出現(xiàn)高光溢出。
在根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器100中，既可以在有效像素區(qū)110A也可以在 光學(xué)黑區(qū)110B中設(shè)置窗口讀出位置和尺寸。 在到CMOS圖像傳感器100的外部的輸出線的數(shù)目受到限制的情形中，CMOS圖像 傳感器100能夠以折衷的方式選擇是為有效像素區(qū)IIOA還是為光學(xué)黑區(qū)110B分配較多數(shù) 目的輸出線。 —般地，根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器IOO在所述窗口讀出方面具有下面兩個(gè) 特征功能 (1)對與進(jìn)行所述窗口讀出(截取)的區(qū)域鄰近的行執(zhí)行一個(gè)時(shí)段的讀訪問或重 置訪問，在所述時(shí)段期間，該行被作為消隱線從CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像元件)100輸出
8(諸如固態(tài)成像元件和外部之間的通信時(shí)段)。 因此，CMOS圖像傳感器100清除(放出)所訪問行的像素中的電荷，以防止在未 進(jìn)行快門操作或窗口讀出的窗口幀之外的區(qū)域中發(fā)生高光溢出。 (2)根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器100也在光學(xué)黑區(qū)110B以及有效像素區(qū) 110A上進(jìn)行窗口截取。 所以，在CMOS圖像傳感器100中，在到CMOS圖像傳感器100的外部的輸出線的數(shù) 目受到限制的情形下，能夠減少光學(xué)黑區(qū)110B的輸出的數(shù)目。 由于減少了光學(xué)黑區(qū)IIOB的輸出的數(shù)目，所以可以增加有效像素區(qū)IIOA的輸出 的數(shù)目。 因此，根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器100能夠根據(jù)所要求的輸出格式以折衷的 方式來進(jìn)行控制，以選擇是為有效像素區(qū)110A還是為光學(xué)黑區(qū)110B分配較大的尺寸。
例如，在利用相同成像裝置獲取靜止圖像時(shí)，可以將光學(xué)黑區(qū)IIOB設(shè)置得大，而 在獲取運(yùn)動圖像時(shí)，可以將光學(xué)黑區(qū)IIOB設(shè)置得小。 CMOS圖像傳感器100還可以對進(jìn)行窗口讀出(截取)的光學(xué)黑區(qū)110B提供上面 的項(xiàng)(1)中提到的訪問。 更具體說，CMOS圖像傳感器100能夠?qū)εc光學(xué)黑區(qū)110B中的窗口讀出區(qū)(截取 區(qū))鄰近的行提供一個(gè)時(shí)段的讀訪問或重置訪問，在所述時(shí)段期間，該行作為消隱線輸出 (諸如CMOS圖像傳感器100與外部進(jìn)行通信的時(shí)段)。 因此，CMOS圖像傳感器100清除(放出)所訪問行的像素中的電荷，以防止在未 進(jìn)行快門操作或窗口讀出的窗口幀之外的區(qū)域中發(fā)生高光溢出。 根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器100在與消隱輸出時(shí)段相對應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行
讀訪問或重置訪問以防止出現(xiàn)高光溢出，所述消隱輸出時(shí)段例如是CMOS圖像傳感器100
的通信時(shí)段、模擬穩(wěn)定等待時(shí)間、或傳感器100與外部之間的定時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)段。 CMOS圖像傳感器100通過在正常的讀地址計(jì)數(shù)器或重置地址計(jì)數(shù)器的值與高光
溢出防止行的值之間進(jìn)行選擇和切換對像素陣列單元110進(jìn)行訪問。 這里所使用的術(shù)語"高光溢出防止行"是指為防止高光溢出而訪問的行。 CMOS圖像傳感器100利用根據(jù)窗口區(qū)設(shè)置值進(jìn)行的計(jì)算，使用寄存器進(jìn)行直接設(shè)
置或使用任何其它合適的方法來確定高光溢出防止行(為防止高光溢出而訪問的行)的值。 在本實(shí)施例中，可以從諸如0、1、2和3的不同值中選擇高光溢出防止行(為防止 高光溢出而訪問的行)的數(shù)目。 此外，根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器IOO被配置為根據(jù)使用目的以折衷的方式 選擇有效像素區(qū)110A的窗口區(qū)寬度和光學(xué)黑區(qū)110B的窗口區(qū)寬度。 根據(jù)本實(shí)施例的窗口讀出操作由行讀取控制電路120和行重置控制電路130響應(yīng) 于定時(shí)控制電路160所生成的定時(shí)控制信號進(jìn)行驅(qū)動控制。 下面將描述根據(jù)本實(shí)施例的用于控制窗口讀出操作的定時(shí)的定時(shí)控制電路160 的示例結(jié)構(gòu)。 圖5是示出根據(jù)本實(shí)施例的定時(shí)控制電路160的示例結(jié)構(gòu)的圖。 如圖5所示，定時(shí)控制電路160包括通信接口 (1/F)1601、讀取/快門行起始與結(jié)束地址計(jì)算和保持單元(下文中稱作"地址計(jì)算和保持單元")1602以及行方向計(jì)數(shù)器
1603。 定時(shí)控制電路160還包括通信時(shí)段/消隱輸出時(shí)段確定單元(下文中稱作"確 定單元")1604、讀地址計(jì)數(shù)器1605、窗口鄰近地址生成單元1606、讀地址選擇單元1607和 快門地址計(jì)數(shù)器1608。 定時(shí)控制電路160還包括讀定時(shí)控制單元1609和快門定時(shí)控制單元1610。
讀地址生成單元1620由地址計(jì)算和保持單元1602、行方向計(jì)數(shù)器1603、確定單元
1604、 讀地址計(jì)數(shù)器1605、窗口鄰近地址生成單元1606和讀地址選擇單元1607構(gòu)成。
在接收到從控制單元(未示出)提供的命令、訪問地址等時(shí)，通信I/F 1601將所 述命令、訪問地址等提供給必要的部分，即，地址計(jì)算和保持單元1602以及行方向計(jì)數(shù)器
1603。 地址計(jì)算和保持單元1602生成像素陣列單元110的有效像素區(qū)110A中的有效像
素窗口區(qū)EWND的起始地址Yl和結(jié)束地址Y2，并保持所述生成的地址。地址計(jì)算和保持單元1602生成像素陣列單元110的光學(xué)黑區(qū)110B中的光學(xué)黑窗
口區(qū)(下文中稱作"OB窗口區(qū)")OWND的起始地址Y3和結(jié)束地址Y4，并保持所述生成的地址。 地址計(jì)算和保持單元1602讀取所生成的有效像素窗口區(qū)EWND的起始地址Yl和 結(jié)束地址Y2，并將所讀取的起始地址Yl和結(jié)束地址Y2輸出到地址計(jì)數(shù)器1605和窗口鄰近 地址生成單元1606。 地址計(jì)算和保持單元1602也讀取所生成的OB窗口區(qū)OWND的起始地址Y3和結(jié)束 地址Y4，并將所讀取的起始地址Y3和結(jié)束地址Y4輸出到地址計(jì)數(shù)器1605和窗口鄰近地址 生成單元1606。行方向計(jì)數(shù)器1603對行方向上的訪問地址進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將結(jié)果輸出到確定單元
1604。 確定單元1604基于行方向計(jì)數(shù)器1603的輸出信號來確定通信時(shí)段或消隱輸出時(shí)
段，并將確定結(jié)果輸出到讀地址選擇單元1607，作為確定信號S1604。在從地址計(jì)算和保持單元1602接收到地址Y1、Y2、Y3和Y4時(shí)，讀地址計(jì)數(shù)器1605
生成有效像素窗口區(qū)EWND和OB窗口區(qū)OWND的訪問地址。 讀地址計(jì)數(shù)器1605將所生成的訪問地址輸出到讀地址選擇單元1607。 在從地址計(jì)算和保持單元1602接收到地址Y1、Y2、Y3和Y4時(shí)，窗口鄰近地址生成
單元1606生成鄰近外部行訪問地址Yl' 、 Y2' 、 Y3'和Y4'。鄰近外部行訪問地址Yl' 、 Y2'、
Y3'和Y4'用來標(biāo)識在所述有效像素窗口區(qū)EWND和OB窗口區(qū)OWND的外部鄰近的一個(gè)或多個(gè)行。 窗口鄰近地址生成單元1606將所生成的有效像素窗口區(qū)EWND和OB窗口區(qū)OWND 的外部的行的鄰近外部行訪問地址Y1'、Y2'、Y3'和Y4'輸出到讀地址選擇單元1607。
根據(jù)來自確定單元1604的確定信號S1604，讀地址選擇單元1607選擇由讀地址計(jì) 數(shù)器1605生成的訪問地址或由窗口鄰近地址生成單元1606生成的訪問地址，并將所選擇 的訪問地址輸出到行讀取控制電路120 。 當(dāng)確定信號S1604表明處于非消隱輸出時(shí)段，S卩，有效像素輸出時(shí)段時(shí)，讀地址選擇單元1607選擇由讀地址計(jì)數(shù)器1605生成的訪問地址，并將訪問地址輸出到行讀取控制 電路120。 當(dāng)確定信號S1604表明處于消隱輸出時(shí)段時(shí)，讀地址選擇單元1607選擇由窗口鄰
近地址生成單元1606生成的訪問地址，并將所述訪問地址輸出到行讀取控制電路120。 在從地址計(jì)算和保持單元1602接收到地址Yl、 Y2、 Y3和Y4時(shí)，快門地址計(jì)數(shù)器
1608生成有效像素窗口區(qū)EWND和OB窗口區(qū)OWND的快門訪問地址。 快門地址計(jì)數(shù)器1608將所生成的快門訪問地址輸出到行重置控制電路130。 讀定時(shí)控制單元1609對行讀取控制電路120的讀定時(shí)進(jìn)行控制。 快門定時(shí)控制單元1610對行重置控制電路130的行重置定時(shí)進(jìn)行控制。 圖6是示出根據(jù)本實(shí)施例的讀地址生成單元1620的示例結(jié)構(gòu)的圖。 讀地址生成單元1620由地址計(jì)算和保持單元1602、行方向計(jì)數(shù)器1603、確定單元
1604、讀地址計(jì)數(shù)器1605、窗口鄰近地址生成單元1606和讀地址選擇單元1607構(gòu)成。 參考圖6，地址計(jì)算和保持單元1602包括光學(xué)黑區(qū)窗口 (下文中稱作"OB區(qū)窗
口")起始位置地址生成單元16021，以及OB區(qū)窗口結(jié)束位置地址生成單元16022。 地址計(jì)算和保持單元1602還具有有效像素區(qū)窗口起始位置地址生成單元16023
和有效像素區(qū)窗口結(jié)束位置地址生成單元16024。OB區(qū)窗口起始位置地址生成單元16021生成OB窗口區(qū)OWND的起始地址Y3。
OB區(qū)窗口結(jié)束位置地址生成單元16022生成OB窗口區(qū)OWND的結(jié)束地址Y4。
有效像素區(qū)窗口起始位置地址生成單元16023生成有效像素窗口區(qū)EWND的起始 地址Yl。 有效像素區(qū)窗口結(jié)束位置地址生成單元16024生成有效像素窗口區(qū)EWND的結(jié)束 地址Y2。 參見圖6，窗口鄰近地址生成單元1606包括窗口幀地址生成單元16061到16068。
在本例中，通過舉例來說明鄰近兩行的地址的生成。 窗口幀地址生成單元16061響應(yīng)于從由OB區(qū)窗口起始位置地址生成單元16021
生成的OB窗口區(qū)OWND的起始地址Y3減去2而得到的地址來生成窗口幀地址1。 窗口幀地址生成單元16062響應(yīng)于從由OB區(qū)窗口起始位置地址生成單元16021
生成的OB窗口區(qū)OWND的起始地址Y3減去1而得到的地址來生成窗口幀地址2。 窗口幀地址生成單元16063響應(yīng)于在由OB區(qū)窗口起始位置地址生成單元16021
生成的OB窗口區(qū)OWND的結(jié)束地址Y4上加1而得到的地址來生成窗口幀地址3。 窗口幀地址生成單元16064響應(yīng)于在由OB區(qū)窗口起始位置地址生成單元16021
生成的OB窗口區(qū)OWND的結(jié)束地址Y4上加2而得到的地址來生成窗口幀地址4。 窗口幀地址生成單元16065響應(yīng)于從由有效像素區(qū)窗口起始位置地址生成單元
16023生成的有效像素窗口區(qū)EWND的起始地址Yl減去2而得到的地址來生成窗口幀地址 窗口幀地址生成單元16066響應(yīng)于從由有效像素區(qū)窗口起始位置地址生成單元 16023所生成的有效像素窗口區(qū)EWND的起始地址Yl減去1而得到的地址來生成窗口幀地 址6。 窗口幀地址生成單元16067響應(yīng)于在由有效像素區(qū)窗口結(jié)束位置地址生成單元
1116024生成的有效像素窗口區(qū)EWND的結(jié)束地址Y2上加1而得到的地址來生成窗口幀地址7。 窗口幀地址生成單元16068響應(yīng)于在由有效像素區(qū)窗口結(jié)束位置地址生成單元 16024生成的有效像素窗口區(qū)EWND的結(jié)束地址Y2上加2而得到的地址來生成窗口幀地址8。 因此，窗口鄰近地址生成單元1606基于所述窗口區(qū)的設(shè)置值來計(jì)算窗口幀地址。
圖7是示出讀地址的選擇結(jié)果的例子。 在圖7所示的例子中，當(dāng)行方向計(jì)數(shù)器1603具有計(jì)數(shù)值N時(shí)，所述讀地址為由窗 口幀地址生成單元16061生成的地址。 當(dāng)行方向計(jì)數(shù)器1603具有計(jì)數(shù)值N+1時(shí)，所述讀地址為由窗口幀地址生成單元 16062生成的地址。 當(dāng)行方向計(jì)數(shù)器1603具有計(jì)數(shù)值N+2時(shí)，所述讀地址為由窗口幀地址生成單元 16063生成的地址。 類似地，當(dāng)行方向計(jì)數(shù)器1603具有計(jì)數(shù)值N+7時(shí)，所述讀地址為由窗口幀地址生 成單元16068生成的地址。 當(dāng)行方向計(jì)數(shù)器1603具有計(jì)數(shù)值N+8時(shí)，選擇讀地址計(jì)數(shù)器1605的地址M。
當(dāng)行方向計(jì)數(shù)器1603具有計(jì)數(shù)值N+9時(shí)，選擇讀地址計(jì)數(shù)器1605的地址M+l。
當(dāng)行方向計(jì)數(shù)器1603具有計(jì)數(shù)值N+10時(shí)，選擇讀地址計(jì)數(shù)器1605的地址M+2。
接下來，將參考圖3和圖8以及任何其它合適的圖來描述利用上述配置進(jìn)行的操 作。 可以是X-Y尋址固態(tài)成像元件的CMOS圖像傳感器100逐行地讀取二維排列的像 素，并進(jìn)行快門(重置)操作。 在定時(shí)控制電路160的控制下，行讀取控制電路120和行重置控制電路130進(jìn)行 驅(qū)動控制，以在像素陣列單元110的有效像素區(qū)110A中設(shè)置窗口截取和讀出區(qū)，作為地址 Yl禾口 Y2。 另外，在定時(shí)控制電路160的控制下，行讀取控制電路120和行重置控制電路130
進(jìn)行驅(qū)動控制，以在光學(xué)黑區(qū)110B中設(shè)置窗口截取和讀出區(qū)，作為地址Y3和Y4。 可以根據(jù)所要求的輸出線的數(shù)目將有效像素區(qū)110A和光學(xué)黑區(qū)110B的每一個(gè)的
窗口截取位置和尺寸設(shè)置為期望的值。 這允許以折衷的方式選擇有效像素輸出行和光學(xué)黑輸出行。 以圖3中的"〈1>像素行訪問掃描"和"〈2>像素行訪問掃描"所指示的方式來對 像素陣列單元110進(jìn)行讀掃描和重置掃描。 在圖3的右側(cè)部分中示出了從CMOS圖像傳感器100輸出的數(shù)據(jù)圖像。 從CMOS圖像傳感器100輸出的圖像也包括前消隱部分FBLK和后消隱部分RBLK。 與前消隱部分FBLK和后消隱部分RBLK相對應(yīng)的消隱時(shí)段是由CMOS圖像傳感器
(固態(tài)成像元件)100和外部之間的通信時(shí)段、固態(tài)成像器件的設(shè)置(諸如增益值)改變之
后穩(wěn)定內(nèi)部電路所需的等待時(shí)間，以及CM0S圖像傳感器100和外部之間的定時(shí)調(diào)節(jié)所導(dǎo)致的。 在消隱輸出時(shí)段期間，對由鄰近外部行訪問地址Y1'和Y2'標(biāo)識的與有效像素窗
12口區(qū)EWND鄰近的行以及由鄰近外部行訪問地址Y3'和Y4'標(biāo)識的與OB窗口區(qū)0WND鄰近的行進(jìn)行讀取和訪問。 在所讀取和訪問的行中，電荷被清除，從而能夠防止電荷溢出到所述窗口區(qū)中。
這樣可以避免到外部的不必要的輸出線，并能防止在沒有被訪問的A區(qū)或B區(qū)中出現(xiàn)高光溢出。 圖8示出像素讀出、快門(重置)訪問和輸出的概況。 在這種情形中，在向外部輸出的消隱輸出時(shí)段期間，對窗口區(qū)的幀進(jìn)行訪問和重
置，以便防止高光溢出。不將窗口區(qū)的幀輸出到外部。 在本例中，通過例子說明利用讀操作對所述幀進(jìn)行重置。 盡管被遮光的光學(xué)黑區(qū)IIOB通常沒有高光溢出問題，但可以防止有效像素區(qū)110A的A區(qū)中傳播到光學(xué)黑區(qū)110B的高光溢出對OB窗口區(qū)OWND的地址Y4產(chǎn)生影響。
此外，能夠防止來自像素陣列單元110的外部(在圖3中，像素陣列單元110的上部)的不想要的電荷流對OB窗口區(qū)OWND的地址Y3的影響。 注意，也對由鄰近外部行訪問地址Y3'和Y4'標(biāo)識的行進(jìn)行訪問，以防止高光溢出，從而防止在能夠穿過遮光元件的強(qiáng)光進(jìn)入光學(xué)黑區(qū)110B中時(shí)在光學(xué)黑區(qū)110B中出現(xiàn)高光溢出等。 用于防止高光溢出的、由地址Y1'、Y2'、Y3'和Y4'來標(biāo)識的訪問行的數(shù)目是可變的。 第一示例性變型 圖9是示出根據(jù)本實(shí)施例的用于在CMOS圖像傳感器中防止高光溢出的像素行訪問的第一示例性變型的圖。 在上述實(shí)施例中，利用讀操作來進(jìn)行用于防止高光溢出的對與窗口區(qū)鄰近的行的
訪問。然而，如圖9所示，也可以利用快門(重置)訪問來進(jìn)行所述訪問。 在這種情形中，在向外部輸出的消隱輸出時(shí)段期間，對所述窗口區(qū)的幀進(jìn)行訪問
和重置，以防止高光溢出。不將所述窗口區(qū)的幀輸出到外部。 在本例中，使用快門操作來重置所述窗口區(qū)的幀。 第二示例性變型 圖IO是示出根據(jù)本實(shí)施例的用于在CMOS圖像傳感器中防止高光溢出的像素行訪問的第二示例性變型。 在上述實(shí)施例中，只利用讀操作來進(jìn)行用于防止高光溢出的對與窗口區(qū)鄰近的行的訪問。然而，也可以利用讀訪問和快門(重置)訪問來進(jìn)行所述訪問。
第三示例性變型 在圖3中，能夠?qū)⒐鈱W(xué)黑區(qū)110B設(shè)置為0(無輸出)。
第四示例性變型 在圖3中，也能夠沿著圖3中的像素陣列單元110的下部以及上部提供光學(xué)黑區(qū)IIOB。 在這種情形中，也能在沿像素陣列單元110的下部所提供的光學(xué)黑區(qū)中設(shè)置窗口區(qū)。 第五示例性變型
在圖3中，也能沿圖3中的像素陣列單元110的右側(cè)和左側(cè)提供光學(xué)黑區(qū)。
在這種情形中，也能輸出所述光學(xué)黑區(qū)的數(shù)據(jù)作為水平方向的輸出數(shù)據(jù)。在這種 情形中，將水平光學(xué)黑區(qū)的數(shù)據(jù)輸出到圖3右部所示的數(shù)據(jù)圖像的左右兩側(cè)。
第六示例性變型 圖3示出圖3中從上向下的像素掃描。在反向讀出中，也能進(jìn)行從下向上的掃描。
第七示例性變型 在圖6中，通過根據(jù)所述窗口位置的值進(jìn)行的計(jì)算來確定窗口鄰近地址值?；蛘?，
也可以通過寄存器設(shè)置等來直接設(shè)置窗口鄰近地址值。 第八示例性變型 在圖6中，每個(gè)末端都有兩個(gè)窗口鄰近地址值?；蛘撸總€(gè)末端可以有一個(gè)或多于 兩個(gè)的窗口鄰近地址值。 另外，在這種情形中，能夠控制用于防止高光溢出的由鄰近外部行訪問地址Yl'、 Y2' 、 Y3'和Y4'標(biāo)識的訪問行的數(shù)目。
第二實(shí)施例 圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的CMOS圖像傳感器(固態(tài)成像元件)100A的 示例性結(jié)構(gòu)的圖。 根據(jù)第二實(shí)施例的CMOS圖像傳感器100A與根據(jù)第一實(shí)施例的CMOS圖像傳感器 100的不同之處在于用行訪問移位寄存器170來替代圖3中所示的行讀取控制電路120和 行重置控制電路130。 此外，在第二實(shí)施例中，定時(shí)控制電路160利用與第一實(shí)施例中相似的方法來控 制行訪問移位寄存器170，由此獲得相同或相似的優(yōu)點(diǎn)。
所以，根據(jù)本實(shí)施例，能夠?qū)崿F(xiàn)下列優(yōu)點(diǎn)。 (1)能夠?qū)εc窗口區(qū)鄰近的行進(jìn)行讀訪問或快門(重置)訪問，以防止高光溢出。
在將消隱數(shù)據(jù)輸出到外部的時(shí)段期間進(jìn)行對鄰近行的訪問。這可以在不使用到固 態(tài)成像元件的外部的不必要的輸出線的情況下避免高光溢出問題。 在正常固態(tài)成像元件中的窗口讀出涉及圖l所示的輸出線的數(shù)目。根據(jù)本實(shí)施 例，能夠?qū)⑤敵鼍€的數(shù)目減少到圖12所示的數(shù)目。 在圖12所示的例子中，也能夠?qū)⒋翱趨^(qū)設(shè)置在光學(xué)黑區(qū)中。窗口區(qū)既被設(shè)置在記 錄像素區(qū)中，也被設(shè)置在光學(xué)黑區(qū)中。由于在向外部進(jìn)行輸出的消隱輸出時(shí)段內(nèi)對窗口區(qū) 的幀進(jìn)行訪問和重置以防止高光溢出，所以，不將所述窗口區(qū)的幀的數(shù)據(jù)輸出到外部。
因此，在每幀的輸出線數(shù)目受到限制的情形下，可以使用大量的有效像素輸出線。
(2)由于在光學(xué)黑區(qū)中也進(jìn)行窗口截取，所以，光學(xué)黑區(qū)的位置和尺寸是可變的， 這導(dǎo)致了到外部的光學(xué)黑區(qū)的輸出線的數(shù)目是可變的。 這樣，當(dāng)每幀的輸出線的數(shù)目受到限制時(shí)，允許在有效像素線的數(shù)目和光學(xué)黑線 的數(shù)目之間進(jìn)行折衷。 例如，在拍攝靜止圖像時(shí)需要大量的光學(xué)黑線，而在拍攝運(yùn)動圖像時(shí)光學(xué)黑線的 數(shù)目減少。另外需要有效像素區(qū)中的大的顏色處理邊際區(qū)。 在這種情形中，輸出線的數(shù)目可以從圖12所示的數(shù)目變?yōu)閳D13所示的數(shù)目。
可以對記錄像素的顏色處理邊際區(qū)中的線的數(shù)目以及光學(xué)黑區(qū)中的線的數(shù)目進(jìn)行選擇，使得在其之間進(jìn)行折衷。 舉例說，在圖13所示的例子中，與圖12所示的例子相比，光學(xué)黑區(qū)中的線的數(shù)目減少了，而顏色處理邊際區(qū)中的線的數(shù)目增加了?？梢詫︻伾幚磉呺H區(qū)中的線的數(shù)目以及光學(xué)黑區(qū)中的線的數(shù)目進(jìn)行選擇，使得在不改變到外部的輸出線的數(shù)目的情況下，在兩者之間進(jìn)行折衷。 (3)上述項(xiàng)(1)和(2)中所給出的優(yōu)點(diǎn)能夠克服窗口截取和讀出中所牽涉的高光溢出問題，以支持像素行的數(shù)目比固態(tài)成像元件中所包含的像素陣列中的像素行的數(shù)目少的輸出格式。 另外，可以支持輸出線數(shù)目受限的輸出格式、使用大量有效像素的輸出格式、以及使用大的光學(xué)黑區(qū)的輸出格式。 所以，可以實(shí)現(xiàn)能夠支持各種輸出格式的固態(tài)成像元件。 此外，在本實(shí)施例中，像素陣列控制電路不一定包括日本未審查專利申請公報(bào)2006-310932號中所使用的"行讀取控制電路12"、"行重置控制電路13"和"非訪問行重置控制電路14"。 具體說，在本實(shí)施例中，像素陣列控制電路可以只包括"行讀取控制電路120"和"行重置控制電路130"。就是說，"非訪問行重置控制電路14"不是所需要的。
原因是固態(tài)成像元件在消隱行輸出時(shí)段期間對高光溢出防止行進(jìn)行讀取行訪問或重置訪問，同時(shí)只通過在正常的讀取和快門地址值與高光溢出防止訪問行值之間進(jìn)行臨時(shí)切換來訪問地址。 并不是在有限制的意義上來解釋根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的CMOS圖像傳感器，這些CMOS圖像傳感器可以配置成，例如，具有列并行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)結(jié)構(gòu)的CM0S圖像傳感器。 第三實(shí)施例 圖14是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的具有列并行ADC結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像元件(CMOS圖像傳感器)200的示例的構(gòu)的圖。 如圖14所示，固態(tài)成像元件200包括可以作為成像單元的像素陣列單元210、垂直掃描電路220、水平轉(zhuǎn)移掃描電路230和定時(shí)控制電路240。垂直掃描電路220、水平轉(zhuǎn)移掃描電路230和定時(shí)控制電路240可以作為像素驅(qū)動單元(像素陣列控制電路)。
固態(tài)成像元件200還包括ADC組250 、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC) 260、放大電路(信號放大器(S/A))270和信號處理電路280。 在上述結(jié)構(gòu)中，垂直掃描電路220具有與圖3中所示的行讀取控制電路120和行重置控制電路130的功能或圖11中所示的行訪問移位寄存器170的功能相對應(yīng)的功能。
定時(shí)控制電路240可以與圖3和圖11中所示的定時(shí)控制電路160相對應(yīng)。
固態(tài)成像元件200的ADC組250、DAC 260、放大電路(S/A) 270和信號處理電路280可以與圖3和圖11中所示的并行信號處理電路140和輸出控制電路150相對應(yīng)。
配置像素陣列單元210，使得將都包括光電二極管和像素內(nèi)放大器的各個(gè)像素(例如，圖8所示的像素)排列成矩陣。 固態(tài)成像元件200還包括下列電路作為控制電路，以順序地讀取像素陣列單元210的信號。
固態(tài)成像元件200設(shè)置有用作控制電路并產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘的定時(shí)控制電路240、用來控制行地址或行掃描的垂直掃描電路220，以及用來控制列地址或列掃描的水平轉(zhuǎn)移掃描電路230。ADC組250具有多個(gè)ADC，每個(gè)ADC包括比較器251、計(jì)數(shù)器252和鎖存器253。
比較器251將由DAC 260產(chǎn)生的具有參考電壓呈梯級狀變化的斜坡波形(RAMP)的參考電壓Vslop與經(jīng)由垂直信號線從每個(gè)行線的像素獲得的模擬信號進(jìn)行比較。
計(jì)數(shù)器252對比較器251的比較次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。 ADC組250中的ADC具有n位數(shù)字信號轉(zhuǎn)換功能，并為各個(gè)垂直信號線(列線)而提供，由此形成列并行ADC塊。 鎖存器253的輸出被連接到具有例如2n位寬度的水平轉(zhuǎn)移線290。
此外，提供與水平轉(zhuǎn)移線290和信號處理電路280相對應(yīng)的2n個(gè)放大電路270。
在ADC組250中，利用為各個(gè)列提供的比較器251來比較被讀到垂直信號線的模擬信號(電勢Vsl)和參考電壓Vslop(線性地變化為具有某個(gè)傾斜度的線的斜坡波形)。
此時(shí)，以與比較器251情形類似的方式為各個(gè)列提供的計(jì)數(shù)器252進(jìn)行工作。具有斜坡波形的電勢Vslop與計(jì)數(shù)器值以一一對應(yīng)的方式發(fā)生變化，由此將垂直信號線上的電勢(模擬信號)Vsl轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 參考電壓Vslop的變化允許將電壓的變化轉(zhuǎn)換成時(shí)間的變化。以某個(gè)周期(時(shí)鐘)對所述時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)，所以，所述計(jì)數(shù)值就被轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。 當(dāng)所述模擬電信號Vsl與參考電壓Vslop相匹配時(shí)，比較器251的輸出就被反轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器252的輸入時(shí)鐘被中止。因此，AD轉(zhuǎn)換就完成了 。 在上述AD轉(zhuǎn)換時(shí)段結(jié)束之后，水平轉(zhuǎn)移掃描電路230允許鎖存器253中所保持的數(shù)據(jù)通過水平轉(zhuǎn)移線290和放大電路270輸入到信號處理電路280。因此，二維圖像就產(chǎn)生了。 這樣，就進(jìn)行了列并行輸出過程。 具有上述優(yōu)點(diǎn)的固態(tài)成像元件能夠被用作數(shù)字照相機(jī)或攝像機(jī)中的成像器件。
第四實(shí)施例 圖15是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的包含固態(tài)成像元件的照相機(jī)系統(tǒng)300的示例結(jié)構(gòu)的圖。 如圖15所示，照相機(jī)系統(tǒng)300包括可以由根據(jù)上述實(shí)施例的CM0S圖像傳感器(固態(tài)成像元件)100、100A和200中的任何一種CMOS圖像傳感器實(shí)現(xiàn)的成像器件310。
照相機(jī)系統(tǒng)300還包括用來將入射光引導(dǎo)到成像器件310的像素區(qū)(形成目標(biāo)圖像)的光學(xué)系統(tǒng)，例如，用來將入射光(圖像光)聚焦到成像表面上以形成圖像的鏡頭320。
照相機(jī)系統(tǒng)300還包括用來驅(qū)動成像器件310的驅(qū)動電路(DRV) 330以及用來處理成像器件310的輸出信號Vout的信號處理電路(PRC) 340。 驅(qū)動電路330包括定時(shí)發(fā)生器(未示出)，用來為成像器件310中的驅(qū)動電路產(chǎn)生各種定時(shí)信號(包括啟動脈沖和時(shí)鐘脈沖)，使得成像器件310能夠由預(yù)定的定時(shí)信號進(jìn)行驅(qū)動。 信號處理電路340對成像器件310的輸出信號Vout進(jìn)行預(yù)定的信號處理。
由信號處理電路340處理的圖像信號被記錄在諸如存儲器等記錄介質(zhì)上。利用打
16印機(jī)等對所述記錄介質(zhì)上所記錄的圖像信息進(jìn)行"硬拷貝"。由信號處理電路340處理的圖像信號還作為運(yùn)動圖像被顯示在諸如液晶顯示器的顯示器上。 如上所述，上述成像元件100、 100A或200能夠被安裝在諸如數(shù)字照相機(jī)的成像設(shè)備中，作為成像器件310。所以，能夠?qū)崿F(xiàn)功耗低且性能高的照相機(jī)。 本申請包含與2008年IO月3日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP
2008-258698號中公開的主題相關(guān)的主題，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，依據(jù)設(shè)計(jì)要求以及其它因素，可以進(jìn)行各種變型、組
合、子組合或改變，只要它們在附屬權(quán)利要求書或其等同物的范圍內(nèi)即可。
1權(quán)利要求
一種固態(tài)成像元件，包括像素陣列單元，具有排列成矩陣的像素，每個(gè)像素都包括光電轉(zhuǎn)換元件；以及像素驅(qū)動控制單元，能夠控制所述像素陣列單元的驅(qū)動，以根據(jù)指定的地址信息來進(jìn)行所述像素陣列單元的讀取或重置訪問操作，其中，所述像素驅(qū)動控制單元能夠在所述像素陣列單元中設(shè)置期望的區(qū)域，作為要訪問的窗口區(qū)，以及其中，所述像素驅(qū)動控制單元包括用于在對所述窗口區(qū)進(jìn)行訪問以及輸出處理的同時(shí)，對與所述窗口區(qū)鄰近的至少一個(gè)鄰近外部行進(jìn)行讀取或重置訪問的功能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件，其中，所述像素陣列單元具有有效像素區(qū)和 被遮光的光學(xué)黑區(qū)，以及其中，所述像素驅(qū)動控制單元能夠在所述有效像素區(qū)和所述光學(xué)黑區(qū)之中的至少所述 有效像素區(qū)中設(shè)置所述窗口區(qū)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固態(tài)成像元件，其中，所述像素驅(qū)動控制單元在消隱輸出 時(shí)段期間對所述鄰近外部行進(jìn)行讀取或重置訪問。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件，其中，所述像素驅(qū)動控制單元包括 用來產(chǎn)生讀地址的讀地址計(jì)數(shù)器， 用來產(chǎn)生重置地址的重置地址計(jì)數(shù)器，以及用來產(chǎn)生與所述窗口區(qū)鄰近的所述鄰近外部行的地址的窗口鄰近地址生成單元，以及 其中，通過在由所述讀地址計(jì)數(shù)器或所述重置地址計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的地址與由所述窗口鄰近地址生成單元產(chǎn)生的所述鄰近外部行的地址之間有選擇地進(jìn)行切換來進(jìn)行對所述像素陣列單元的訪問。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像元件，其中，所述像素驅(qū)動控制單元利用根據(jù)所述 窗口區(qū)的設(shè)置值進(jìn)行的計(jì)算來確定由所述窗口鄰近地址生成單元產(chǎn)生的所述鄰近外部行 的地址。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像元件，其中，所述像素驅(qū)動控制單元能夠從外部來 設(shè)置由所述窗口鄰近地址生成單元產(chǎn)生的所述鄰近外部行的地址。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像元件，其中，所述像素驅(qū)動控制單元在消隱時(shí)段期 間選擇由所述窗口鄰近地址生成單元產(chǎn)生的地址，而在有效像素輸出時(shí)段期間選擇由所述 讀地址計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的地址。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像元件，其中，所述像素陣列單元具有有效像素區(qū)和 被遮光的光學(xué)黑區(qū)，其中，所述像素驅(qū)動控制單元能夠在所述有效像素區(qū)和所述光學(xué)黑區(qū)中設(shè)置所述窗口 區(qū)，以及其中，所述像素驅(qū)動控制單元能夠選擇在所述有效像素區(qū)中的窗口區(qū)的寬度和在所述 光學(xué)黑區(qū)中的窗口區(qū)的寬度，使得在這兩者之間進(jìn)行折衷。
9. 一種用于固態(tài)成像元件的驅(qū)動方法，包括步驟在像素陣列單元中設(shè)置期望的區(qū)域，作為要訪問的窗口區(qū)，所述像素陣列單元具有排 列成矩陣的像素，每個(gè)像素都包括光電轉(zhuǎn)換元件；以及在對所述窗口區(qū)進(jìn)行訪問以及輸出處理的同時(shí)，對與所述窗口區(qū)鄰近的至少一個(gè)鄰近外部行進(jìn)行讀取或重置訪問。
10. —種照相機(jī)系統(tǒng)，包括 固態(tài)成像元件；用來在所述固態(tài)成像元件上形成目標(biāo)圖像的光學(xué)系統(tǒng)；以及 用來對所述固態(tài)成像元件的輸出圖像信號進(jìn)行處理的信號處理電路， 所述固態(tài)成像元件包括像素陣列單元，具有排列成矩陣的像素，每個(gè)像素都包括光電轉(zhuǎn)換元件，以及 像素驅(qū)動控制單元，能夠控制所述像素陣列單元的驅(qū)動，以根據(jù)指定的地址信息來進(jìn)行所述像素陣列單元的讀取或重置訪問操作，其中，所述像素驅(qū)動控制單元能夠在所述像素陣列單元中設(shè)置期望的區(qū)域，作為要訪問的窗口區(qū)，以及其中，所述像素驅(qū)動控制單元包括用于在對所述窗口區(qū)進(jìn)行訪問以及輸出處理的同 時(shí)，對與所述窗口區(qū)鄰近的至少一個(gè)鄰近外部行進(jìn)行讀取或重置訪問的功能。
全文摘要
一種固態(tài)成像元件、其驅(qū)動方法以及照相機(jī)系統(tǒng)。固態(tài)成像元件包括像素陣列單元，具有排列成矩陣的像素，每個(gè)像素都包括光電轉(zhuǎn)換元件；以及像素驅(qū)動控制單元，能夠控制像素陣列單元的驅(qū)動，以根據(jù)指定的地址信息來進(jìn)行像素陣列單元的讀取或重置訪問操作。像素驅(qū)動控制單元能夠在像素陣列單元中設(shè)置期望的區(qū)域，作為要訪問的窗口區(qū)。像素驅(qū)動控制單元包括用于在對窗口區(qū)進(jìn)行訪問以及輸出處理的同時(shí)，對與窗口區(qū)鄰近的至少一個(gè)鄰近外部行進(jìn)行讀取或重置訪問的功能。
文檔編號H04N5/335GK101715077SQ200910178568
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月3日
發(fā)明者堀口浩 申請人:索尼株式會社