攝像裝置的驅(qū)動(dòng)方法以及攝像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在包括多個(gè)像素組的攝像裝置中，針對各個(gè)像素組集體地讀出信號的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)提出了如下的攝像裝置，即由攝像像素行構(gòu)成的像素組和由焦點(diǎn)檢測像素行構(gòu)成的像素組被配設(shè)在攝像面上，并且相應(yīng)的信號被讀出。作為上述攝像裝置的示例，日本特開2010-074243號公報(bào)描述了如下的攝像裝置，即在跳過焦點(diǎn)檢測像素行的同時(shí)，集體地掃描攝像像素行，隨后，集體地掃描焦點(diǎn)檢測像素行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的方面的攝像裝置包括像素部，在所述像素部中，各包括光電轉(zhuǎn)換單元的多個(gè)像素被布置成矩陣，并且在由電子快門操作控制各個(gè)像素的所述電荷累積時(shí)段的同時(shí)，通過順次掃描像素行輸出基于電荷累積時(shí)段中生成的電荷的信號，其中，所述像素部包括第一像素組和第二像素組，所述第一像素組包括多個(gè)第一像素行，并且所述第二像素組包括多個(gè)各自被布置為與所述第一像素行鄰近的第二像素行，被布置為彼此鄰近的所述第一像素行和所述第二像素行的電荷累積時(shí)段被以如下方式控制:在一個(gè)像素行中包括的各光電轉(zhuǎn)換單元的電荷累積時(shí)段結(jié)束之后，另一像素行中包括的各光電轉(zhuǎn)換單元的電荷累積時(shí)段開始，在所述第一像素組的所述多個(gè)第一像素行被順次掃描之后，通過順次掃描所述第二像素組的所述多個(gè)第二像素行，輸出所述多個(gè)第一像素行中的信號和所述多個(gè)第二像素行中的信號，并且在從所述第二像素行中的電荷累積時(shí)段的結(jié)束、直到所述第一像素行中的像素的信號結(jié)束的輸出時(shí)段的結(jié)束為止的時(shí)段中的至少一部分期間，復(fù)位所述被布置為彼此鄰近的所述第一像素行和所述第二像素行當(dāng)中的所述第二像素行中的像素的光電轉(zhuǎn)換單元中累積的電荷。
[0004]通過以下參照附圖對示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其他特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0005]圖1是攝像裝置的框圖。
[0006]圖2是像素的電路圖。
[0007]圖3是用于描述像素部的說明圖。
[0008]圖4是讀取順序圖。
[0009]圖5是用于描述發(fā)送的驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖。
[0010]圖6是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖。
[0011 ]圖7是根據(jù)第二示例性實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖。
[0012]圖8是根據(jù)第三示例性實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖。
[0013]圖9是根據(jù)第四示例性實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖。
[0014]圖10是根據(jù)第五示例性實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖。
[0015]圖11是根據(jù)第六示例性實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖。
[0016]圖12例示了根據(jù)第六示例性實(shí)施例的ro的電勢波動(dòng)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在下文中，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的攝像裝置。在附圖中，具有類似功能的組件被賦予相同的附圖標(biāo)記。此外，在示例性實(shí)施例中將省略重復(fù)的描述。
[0018]第一示例性實(shí)施例
[0019]參照圖1至圖6，將描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的攝像裝置10。參照圖1和圖2描述的攝像裝置的結(jié)構(gòu)，也可以應(yīng)用于其他示例性實(shí)施例。
[0020]圖1是根據(jù)本示例性實(shí)施例的攝像裝置10的框圖。攝像裝置10包括像素部100、控制單元160、垂直掃描電路120、信號線115、列電路140、水平掃描電路150以及輸出單元170。
[0021]像素部100包括被構(gòu)造為將光轉(zhuǎn)換成電荷信號并輸出轉(zhuǎn)換后的電信號的多個(gè)像素1010以矩陣布置多個(gè)像素101。
[0022]控制單元160生成控制脈沖。垂直掃描電路120從控制單元160接收控制脈沖，并將驅(qū)動(dòng)脈沖供給到各個(gè)像素行Vl至Vn。控制單元驅(qū)動(dòng)脈沖包括用于驅(qū)動(dòng)下面將要描述的傳送晶體管(transfer transistor)的驅(qū)動(dòng)脈沖pTX、用于驅(qū)動(dòng)復(fù)位晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖pRES以及用于驅(qū)動(dòng)選擇晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖PSEL。列電路140包括模擬數(shù)字(AD)轉(zhuǎn)換單元，并且AD轉(zhuǎn)換單元將與從單位像素輸出的模擬信號相對應(yīng)的像素信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。水平掃描電路150針對各個(gè)列，將列電路140中并行處理的信號輸出到輸出單元170。應(yīng)當(dāng)注意，除了上述組件之外，列電路140還可以包括放大器和噪聲降低電路。
[0023]圖2示出了像素的等效電路的示例。根據(jù)本示例性實(shí)施例，電子被用作信號電荷，并且在各個(gè)晶體管由N型晶體管構(gòu)成的情況下，將給出描述。然而，應(yīng)當(dāng)注意，空穴(hole)可以被用作信號電荷，并且P型晶體管可以被用作像素的晶體管。
[0024]此外，等效電路并不限于此電路，并且可以由多個(gè)像素共同使用該結(jié)構(gòu)的一部分。
[0025]像素101包括光電轉(zhuǎn)換單元103、傳送晶體管104、復(fù)位晶體管105、放大晶體管106、浮動(dòng)擴(kuò)散(floating diffus1n)(下文中將被稱為FD)108以及選擇晶體管107。
[0026]光電轉(zhuǎn)換單元103根據(jù)通過光電轉(zhuǎn)換的入射光量生成電荷對的量并且累積電子。例如，光電二極管被用作光電轉(zhuǎn)換單元103。
[0027]傳送晶體管104將光電轉(zhuǎn)換單元103中累積的電子傳送(transfer)到H) 108。傳送晶體管104的柵極被供給有驅(qū)動(dòng)脈沖pTX，并且ON(接通)狀態(tài)和OFF(斷開)狀態(tài)被切換。FD108保持由傳送晶體管104傳送的電子。
[0028]放大晶體管106的柵極連接到H)108。放大晶體管106放大基于傳送晶體管104傳送到H) 108的電子的信號，并且輸出放大后的信號。具體而言，傳送到FD 108的電子根據(jù)其量被轉(zhuǎn)換成電壓，并且根據(jù)電壓的電信號經(jīng)由放大晶體管106被輸出到信號線115。放大晶體管106與附圖中未示出的電流源一起構(gòu)成了源極跟隨器電路(source followercircuit)ο
[0029]復(fù)位晶體管105復(fù)位放大晶體管106的輸入節(jié)點(diǎn)的電勢。另外，通過使復(fù)位晶體管105的ON時(shí)段與傳送晶體管104的ON時(shí)段交疊，進(jìn)行復(fù)位操作，用于復(fù)位光電轉(zhuǎn)換單元103中累積的電荷(以預(yù)定的電勢使光電轉(zhuǎn)換單元103復(fù)位)。復(fù)位晶體管105的柵極被供給有驅(qū)動(dòng)脈沖pRES，并且ON狀態(tài)和OFF狀態(tài)被切換。然而，應(yīng)當(dāng)注意，此處采用了經(jīng)由傳送晶體管104復(fù)位光電轉(zhuǎn)換單元103的結(jié)構(gòu)，但是也可以采用如下的結(jié)構(gòu)，即復(fù)位晶體管105直接連接到光電轉(zhuǎn)換單元103以復(fù)位光電轉(zhuǎn)換單元103。
[0030]選擇晶體管107針對一個(gè)像素或多個(gè)像素中的各個(gè)，輸出針對一個(gè)信號線115布置的多個(gè)像素101的信號。選擇晶體管107的漏極連接到放大晶體管106的源極，并且選擇晶體管107的源極連接到信號線115。
[0031]作為根據(jù)本示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的選擇，選擇晶體管107可以配設(shè)在放大晶體管106的漏極與供給有電源電壓的電源線之間。可以以控制放大晶體管106與信號線115之間的導(dǎo)電狀態(tài)的方式布置選擇晶體管107。選擇晶體管107的柵極被供給有驅(qū)動(dòng)脈沖pSEL，并且選擇晶體管107的ON狀態(tài)和OFF狀態(tài)被切換。
[0032]應(yīng)當(dāng)注意，可以省略選擇晶體管107。在這樣的結(jié)構(gòu)中，放大晶體管106的源極連接到信號線115，以切換放大晶體管106的漏極或放大晶體管106的柵極的電勢，使得選擇狀態(tài)和非選擇狀態(tài)被切換。這也適用于以下的各示例性實(shí)施例。
[0033]接下來，將參照圖3，描述像素部100中的多個(gè)像素行Vl至Vn的布置。在圖3中，將描述12個(gè)像素行(VI至V12)作為示例。在像素部100中，布置有第一像素行和第二像素行，在第一像素行中，被構(gòu)造為獲得圖像的像素被布置為形成行(下文中將被稱為攝像像素行)201，在第二像素行中，被構(gòu)造為獲得用于檢測焦點(diǎn)的信號的像素被布置為形成行(下文中將被稱為焦點(diǎn)檢測像素行)202。被構(gòu)造為獲得圖像的像素是攝像像素，并且被構(gòu)造為獲得用于檢測焦點(diǎn)的信號的像素是焦點(diǎn)檢測像素。布置了多個(gè)攝像像素行和多個(gè)焦點(diǎn)檢測像素行。多個(gè)攝像像素行201構(gòu)成第一像素組(下文中將被稱為攝像像素組)，并且多個(gè)焦點(diǎn)檢測像素行202構(gòu)成第二像素組(下文中將被稱為焦點(diǎn)檢測像素組)。根據(jù)本示例性實(shí)施例，如圖3所示，焦點(diǎn)檢測像素行202被布置為與攝像像素行201鄰近。此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例，焦點(diǎn)檢測