固態(tài)拍攝裝置、驅(qū)動(dòng)固態(tài)拍攝裝置的方法以及電子設(shè)備的制作方法

專利名稱：固態(tài)拍攝裝置、驅(qū)動(dòng)固態(tài)拍攝裝置的方法以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)拍攝裝置(日文“固體撮像裝置”)、用于驅(qū)動(dòng)固態(tài)拍攝裝置的方法以及使用該固態(tài)拍攝裝置的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)型圖像傳感器是典型地采用X-Y編址系統(tǒng)的一種固態(tài)拍攝裝置。CMOS型圖像傳感器使用由二維地排列以形成矩陣的單位像素構(gòu)成的像素陣列單元。在以下描述中，單位像素也被稱為像素。每個(gè)單位像素包括光電轉(zhuǎn)換器件。CMOS 型圖像傳感器具有用于以像素行為單位順序地掃描像素陣列單元、以及從像素陣列單元讀出由像素產(chǎn)生的信號(hào)的機(jī)制。在以像素行為單位順序地掃描像素陣列單元的操作中，使用采用轉(zhuǎn)動(dòng)快門(“ 口一彡 >，力、、” ”)方法的電子快門。在此情況下，像素的累積時(shí)段的長(zhǎng)度在像素行與像素行之間變化。因此，在以像素行為單位順序地掃描像素陣列單元的操作中，發(fā)生稱為焦平面畸變的現(xiàn)象。在焦平面畸變現(xiàn)象中，作為對(duì)拍攝對(duì)象執(zhí)行的拍攝操作的結(jié)果而獲得的圖像在拍攝操作期間畸變。在拍攝高速移動(dòng)的拍攝對(duì)象且不允許一種類型的圖像畸變的應(yīng)用中、或者在需要由拍攝操作產(chǎn)生的圖像的同時(shí)性的傳感應(yīng)用中，必須使用全局曝光機(jī)制(或全局快門)，用于對(duì)像素陣列單元中的所有單位像素同時(shí)開始和結(jié)束曝光操作。全局曝光機(jī)制執(zhí)行所有行同時(shí)復(fù)位驅(qū)動(dòng)操作，以對(duì)所有像素行復(fù)位像素陣列單元的單位像素，從而像素陣列單元中的所有單位像素的累積操作可以同時(shí)開始。然后，執(zhí)行所有行同時(shí)電荷傳輸操作，以同時(shí)將電荷傳輸?shù)街T如浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域的電荷累積單元，從而可以同時(shí)結(jié)束像素陣列單元中的所有單位像素的累積操作。因此，可以執(zhí)行導(dǎo)致像素陣列單元中使用的所有單獨(dú)單位像素的累積時(shí)段的同時(shí)性的驅(qū)動(dòng)操作。細(xì)節(jié)見日本專利公表公報(bào)(Laid-Open)N0. 2006-311515(專利文獻(xiàn)1)。光電轉(zhuǎn)換器件執(zhí)行將入射光轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換處理，信號(hào)電荷接著被傳輸?shù)诫姾衫鄯e單元，以被臨時(shí)存儲(chǔ)在電荷累積單元中。順便提及，在從電荷累積單元讀出信號(hào)電荷的逐行掃描的操作中，引起以下問題。在從電荷累積單元讀出信號(hào)電荷的逐行掃描操作之前，存儲(chǔ)在電荷累積單元中的信號(hào)電荷由于混雜信號(hào)而退化。混雜信號(hào)包括電荷的泄漏成分以及由電荷累積單元本身執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理中產(chǎn)生的噪聲成分。電荷的泄漏成分與經(jīng)過(guò)的時(shí)間的長(zhǎng)度成比例地增加。此外，在從電荷累積單元讀取信號(hào)電荷的操作時(shí)結(jié)束的時(shí)段在行與行之間變化。如果執(zhí)行驅(qū)動(dòng)操作，例如以便在從圖像的上側(cè)至圖像的下側(cè)的方向上執(zhí)行從電荷累積單元讀出信號(hào)電荷的操作，則噪聲成分增加，在從圖像的上側(cè)至圖像的下側(cè)的方向上形成漸變(shading)形狀。另外，當(dāng)作為噪聲源的拍攝對(duì)象在電荷累積操作的結(jié)束與電荷讀取操作的開始之間的時(shí)段中非期望地移動(dòng)時(shí)， 在由電荷累積單元自身執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理中產(chǎn)生的噪聲成分出現(xiàn)在與作為電荷累積操作的結(jié)果而獲得的圖像的位置不同的位置處。因此，圖像變得不自然。為了解決上述問題，已經(jīng)建議了使用與拍攝像素分離的校正像素的拍攝裝置。拍攝像素是用于累積和保持電荷的單位像素。另一方面，校正像素是不用于保持所累積的電荷而是用于僅產(chǎn)生電荷保持單元的混雜信號(hào)的像素。細(xì)節(jié)見日本專利公表公報(bào) No. 2006-108889(專利文獻(xiàn)2~)。具體而言，從自拍攝單位像素中讀取的作為包括混雜信號(hào)的信號(hào)的信號(hào)中減去從拍攝單位像素附近的校正像素中讀出的混雜信號(hào)，以便校正從拍攝單位像素中讀出的混雜信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
順便提及，為了獲得具備所有單獨(dú)單位像素的累積時(shí)段的同時(shí)性的優(yōu)秀圖像，在從電荷累積單元讀出信號(hào)的操作之前的時(shí)段期間，必須校正在電荷累積操作結(jié)束時(shí)在諸如浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域的電荷累積單元中保持的信號(hào)中產(chǎn)生的混雜信號(hào)。依照在專利文獻(xiàn)2中公開的現(xiàn)有技術(shù)，例如，在矩陣行或矩陣列上與拍攝像素交替地提供校正像素。如前所述，拍攝像素是用于累積和保持電荷的單位像素。另一方面，校正像素是不用于保持所累積的電荷而是僅產(chǎn)生電荷保持單元的混雜信號(hào)的像素。然后，從自拍攝單位像素中讀取的作為包括混雜信號(hào)的信號(hào)的信號(hào)中減去從拍攝單位像素附近的校正像素中讀出的混雜信號(hào)，以便校正從拍攝單位像素中讀出的混雜信號(hào)。如上文所解釋，混雜信號(hào)包括兩個(gè)主要成分，S卩，電荷的泄漏成分以及在由電荷累積單元(如浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域)執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理中產(chǎn)生的噪聲成分。電荷的泄漏成分與經(jīng)過(guò)的時(shí)間的長(zhǎng)度成比例地增加。在專利文獻(xiàn)2中公開的現(xiàn)有技術(shù)利用位于互相靠近的位置處的像素所產(chǎn)生的混雜信號(hào)的相關(guān)性。然而，作為結(jié)果，由不用于保持所累積的電荷而是僅產(chǎn)生電荷保持單元的混雜信號(hào)的校正像素產(chǎn)生的信號(hào)僅被用作校正信號(hào)，因此不被用作對(duì)圖像的產(chǎn)生作貢獻(xiàn)的信號(hào)。 換言之，作為結(jié)果，例如，如果在矩陣行或矩陣列上與拍攝像素交替地提供校正像素，則各自產(chǎn)生對(duì)圖像的創(chuàng)建作貢獻(xiàn)的信號(hào)的有效單位像素的數(shù)量變?yōu)榘ㄐＵ袼氐乃邢袼氐臄?shù)量的一半。因此，導(dǎo)致了如下問題不可能獲得與所有像素的數(shù)量相當(dāng)?shù)姆直媛省?duì)于本發(fā)明，需要提供能夠校正混雜信號(hào)而不降低有效像素的數(shù)量的固態(tài)拍攝裝置，以獲得具備所有單獨(dú)單位像素的累積時(shí)段的同時(shí)性的優(yōu)秀圖像；用于驅(qū)動(dòng)該固態(tài)拍攝裝置的方法；以及使用該固態(tài)拍攝裝置的電子設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)上述需求，本發(fā)明提供了一種固態(tài)拍攝裝置，其配備有像素陣列單元，包括二維地排列以形成矩陣的單位像素，其中，所述單位像素各自使用光電轉(zhuǎn)換器件，被配置為執(zhí)行將入射光轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換處理，并累積所述信號(hào)電荷，傳輸晶體管，被配置為將所述信號(hào)電荷從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸至第一電荷累積單元，其中，所述信號(hào)電荷已被作為由所述光電轉(zhuǎn)換器件執(zhí)行的所述光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得、并被累積在所述光電轉(zhuǎn)換器件中，所述第一電荷累積單元，被配置為保持由所述傳輸晶體管從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸?shù)乃鲂盘?hào)電荷，讀晶體管，被配置為讀出在所述第一電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷，并向第二電荷累積單元輸出所述信號(hào)電荷，
所述第二電荷累積單元，被配置為保持由所述讀晶體管讀出的所述信號(hào)電荷，復(fù)位晶體管，被配置為復(fù)位所述第二電荷累積單元，以及放大晶體管，被配置為輸出表示在所述第二電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷的電信號(hào)；驅(qū)動(dòng)單元，被配置為驅(qū)動(dòng)所述第二電荷累積單元，其中從所述第二電荷累積單元獲得與在將所述信號(hào)電荷保持在所述第一電荷累積單元中的時(shí)段期間在所述第一電荷累積單元中產(chǎn)生的混雜信號(hào)成分相對(duì)應(yīng)的混雜信號(hào)成分；以及校正單元，被配置為通過(guò)利用從所述第二電荷累積單元中獲得的所述混雜信號(hào)成分來(lái)校正表示所述信號(hào)電荷的信號(hào)，其中，所述信號(hào)電荷被保持在所述第一電荷累積單元中。在具有上述配置的固態(tài)拍攝裝置中，在將信號(hào)電荷從光電轉(zhuǎn)換器件傳輸?shù)降谝浑姾衫鄯e單元的操作與將該信號(hào)電荷從第一電荷累積單元中讀出的操作之間的時(shí)段期間，即在該信號(hào)電荷正被保持在第一電荷累積單元中的時(shí)段期間，在第一電荷累積單元中產(chǎn)生混雜信號(hào)成分。從提供在與第一電荷累積單元相同的單位像素中的第二電荷累積單元獲得對(duì)應(yīng)于在第一電荷累積單元中產(chǎn)生的混雜信號(hào)成分的混雜信號(hào)成分。然后，通過(guò)利用從第二電荷混雜單元獲得的混雜信號(hào)成分，校正單元校正表示在第一電荷累積單元中保持的信號(hào)電荷的信號(hào)，即，包括在第一電荷累積單元中產(chǎn)生的混雜信號(hào)成分的信號(hào)，以便獲得根據(jù)由光電轉(zhuǎn)換器件執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理的信號(hào)，作為具有降低了的混雜信號(hào)成分的信號(hào)，或者， 期望作為消除了混雜信號(hào)成分的信號(hào)。依據(jù)本發(fā)明，可以從提供在與第一電荷累積單元相同的單位像素中的第二電荷累積單元獲得混雜信號(hào)成分。因此，通過(guò)利用從第二電荷累積單元獲得的混雜信號(hào)成分，在第一電荷累積單元中產(chǎn)生的混雜信號(hào)成分可以在不減少有效單位像素的數(shù)量的情況下被校正。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q型圖像傳感器的概略系統(tǒng)配置的圖；圖2是示出單位像素的典型電路配置的電路圖；圖3是示出單位像素的另一典型電路配置的電路圖；圖4是示出包括具有第一像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元的單位像素的典型配置的截面圖；圖5是示出包括具有第一像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元的單位像素的典型布局結(jié)構(gòu)的圖；圖6是示出包括具有第二像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元的單位像素的典型配置的截面圖；圖7是示出具有第三像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元的單位像素的典型配置的截面圖；圖8示出了在通過(guò)采用根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法而執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作的說(shuō)明中所參考的時(shí)序圖9是示出在信號(hào)處理單元中使用的、作為用于執(zhí)行從光信號(hào)中減去混雜信號(hào)的處理的單元的減法處理塊的典型配置的框圖；圖10是示出正被讀取的每個(gè)像素行的混雜信號(hào)的電荷量與減法后的信號(hào)的量之間的關(guān)系的圖；圖11是示出信號(hào)處理單元中的、用于執(zhí)行從光信號(hào)中減去混雜信號(hào)的處理的減法處理塊的另一典型配置的框圖；圖12是示出采用執(zhí)行列信號(hào)處理單元中提供的AD轉(zhuǎn)換塊的功能的所謂列AD轉(zhuǎn)換方法的列信號(hào)處理單元的典型配置的框圖；圖13示出了在通過(guò)采用根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法而執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作的說(shuō)明中參考的時(shí)序圖；圖14示出了在通過(guò)采用根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法而執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作的說(shuō)明中參考的時(shí)序圖；圖15示出了在通過(guò)采用根據(jù)第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法而執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作的說(shuō)明中參考的時(shí)序圖；圖16是示出根據(jù)該實(shí)施例的修改版本的典型像素電路的圖；圖17是示出其中相同像素列上互相垂直相鄰的兩個(gè)像素共享構(gòu)成像素的電路像素部分的公用電路元件的配置的典型布局結(jié)構(gòu)的圖；以及圖18是示出用作根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的典型電子設(shè)備的拍攝裝置的典型配置的框圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明的各個(gè)方式。在以下描述中，實(shí)施本發(fā)明的的各個(gè)方式被各自稱為實(shí)施例。需要注意，以以下安排的章節(jié)說(shuō)明本發(fā)明。1 本發(fā)明提供的固態(tài)拍攝裝置1-1 =CMOS圖像傳感器的配置1-2 單位像素的電路配置1-3 單位像素的像素結(jié)構(gòu)2:本發(fā)明的實(shí)施例2-1 第一實(shí)施例(不采用⑶S)2-2 第二實(shí)施例(不采用CDS，使用0ΡΒ)2-3 第三實(shí)施例(采用⑶S)2-4 第四實(shí)施例(采用CDS，并使用0ΡΒ)3 修改版本4:電子設(shè)備(拍攝裝置)1 本發(fā)明提供的固態(tài)拍攝裝置1-1 =CMOS圖像傳感器的配置圖1是示出用作金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)型圖像傳感器10的配置的概略系統(tǒng)配置的圖，該CMOS型圖像傳感器10是由本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種固態(tài)拍攝裝置，以用作典型地采用X-Y地址系統(tǒng)的固態(tài)拍攝裝置。CMOS型圖像傳感器10是通過(guò)應(yīng)用CMOS工藝或者部分地使用CMOS工藝而制造的圖像傳感器。由本發(fā)明的實(shí)施例提供的CMOS型圖像傳感器10使用在半導(dǎo)體基板11上制造的像素陣列單元12、以及也在與像素陣列單元12相同的半導(dǎo)體基板11上制造的外圍電路單元。外圍電路單元典型地包括行掃描單元13、恒定電流產(chǎn)生單元14、列信號(hào)處理單元15、列掃描單元16、輸出處理單元17以及控制單元18。像素陣列單元12被配置為包括在行和列方向上二維排列以形成矩陣的單位像素。在以下說(shuō)明中，在某些情況下單位像素也被簡(jiǎn)單地稱為像素。每個(gè)單位像素包括光電轉(zhuǎn)換器件，用于執(zhí)行將入射到光電轉(zhuǎn)換器件上的光轉(zhuǎn)換為由光信號(hào)表示的光電荷、并將光電荷累積在光電轉(zhuǎn)換器件中的光電轉(zhuǎn)換處理。光電荷的量與入射光的量成比例。行方向是在矩陣中排列單位像素以形成矩陣的行的方向。因此，行方向也被稱為水平方向。另一方面，列方向是在矩陣中排列單位像素以形成矩陣的列的方向。因此，列方向也被稱為垂直方向。下文將詳細(xì)描述單位像素的電路的具體配置。在像素陣列單元12中，對(duì)于所排列的形成矩陣的像素陣列，對(duì)每個(gè)像素行提供被定向在行方向上的像素驅(qū)動(dòng)線21，而對(duì)每個(gè)像素列提供被定向在列方向上的垂直信號(hào)線 22。像素驅(qū)動(dòng)線21輸送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)與像素驅(qū)動(dòng)線21關(guān)聯(lián)的行上的單位像素，以從所述像素讀取信號(hào)。在圖1中所示的配置中，對(duì)于像素驅(qū)動(dòng)線21，示出了一條線路。然而， 像素驅(qū)動(dòng)線21絕對(duì)不限于一條線路。像素驅(qū)動(dòng)線21的一端連接到行掃描單元13的輸出端子。行掃描單元13的輸出端子與對(duì)其提供像素驅(qū)動(dòng)線21的像素行關(guān)聯(lián)。行掃描單元13被配置為包括諸如移位寄存器和地址解碼器的組件。行掃描單元 13同時(shí)或者以行為單位驅(qū)動(dòng)像素陣列單元12中的所有單位像素。換言之，與用于控制行掃描單元13的控制單元18 —起，行掃描單元13構(gòu)成用于驅(qū)動(dòng)像素陣列單元12中的單位像素的驅(qū)動(dòng)單元。行掃描單元13的具體配置未示出在該圖中。然而，一般地，行掃描單元 13被配置為包括兩個(gè)掃描系統(tǒng)，S卩，讀掃描系統(tǒng)和清除掃描系統(tǒng)(8恥印scan system，日文 “掃出走查系”)。為了從單位像素中讀出信號(hào)，讀掃描系統(tǒng)順序地以行為單位掃描和選擇像素陣列單元12中的單位像素。從單位像素讀出的信號(hào)是模擬信號(hào)。清除掃描系統(tǒng)對(duì)正經(jīng)歷由讀掃描系統(tǒng)執(zhí)行的讀掃描操作的像素行執(zhí)行清除掃描操作。清除掃描操作領(lǐng)先讀掃描操作一段時(shí)間，該時(shí)間的長(zhǎng)度由快門速度確定。由清除掃描系統(tǒng)執(zhí)行的清除掃描操作清除來(lái)自在正經(jīng)歷清除掃描操作的單位像素中使用的光電轉(zhuǎn)換器件的不必要電荷，從而復(fù)位該光電轉(zhuǎn)換器件。清除掃描系統(tǒng)清除 (或復(fù)位)不必要的電荷，以便執(zhí)行所謂的電子快門操作。電子快門操作是丟棄光電轉(zhuǎn)換器件的光電荷并新啟動(dòng)曝光(即，新啟動(dòng)光電荷的累積)的操作。在由讀掃描系統(tǒng)執(zhí)行的讀操作中，從單位像素中使用的光電轉(zhuǎn)換器件讀出的信號(hào)具有由剛好在讀操作之前入射到光電轉(zhuǎn)換器件上、或者自從電子快門操作起入射到光電轉(zhuǎn)換器件上的光的量確定的幅度。剛好在讀操作之前的讀時(shí)刻、或電子快門操作的清除時(shí)刻與當(dāng)前讀操作的讀時(shí)刻之間的時(shí)段被稱為單位像素中的光電荷的累積時(shí)段。在以下描述中，光電荷的累積時(shí)段被稱為曝光時(shí)段。對(duì)于各個(gè)像素列，從被行掃描單元13選擇和掃描的像素行上的單位像素中讀出的信號(hào)通過(guò)垂直信號(hào)線22被提供到恒定電流產(chǎn)生單元14以及列信號(hào)處理單元15。恒定電流產(chǎn)生單元14被配置為對(duì)于每個(gè)像素列包括恒定電流產(chǎn)生器141，如圖2中所示。恒定電流產(chǎn)生器141通過(guò)垂直信號(hào)線22向單位像素提供偏置電流。列信號(hào)處理單元15針對(duì)每個(gè)像素行，對(duì)由在像素陣列單元12中選擇的像素行上的單位像素通過(guò)垂直信號(hào)線22輸出的信號(hào)執(zhí)行預(yù)先確定的信號(hào)處理。由列信號(hào)處理單元 15執(zhí)行的信號(hào)處理包括基于CDS(相關(guān)雙采樣)的噪聲消除處理、信號(hào)放大處理和AD(模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換處理。然而，上述各種信號(hào)處理僅是典型示例。換言之，由列信號(hào)處理單元15執(zhí)行的信號(hào)處理絕不被限制于前述各種信號(hào)處理。另外，列信號(hào)處理單元15可以執(zhí)行上述各種信號(hào)處理之一或者多個(gè)上述各種信號(hào)處理。由列信號(hào)處理單元15執(zhí)行的信號(hào)處理是本發(fā)明的主要實(shí)施例的特征。下文將描述該信號(hào)處理的細(xì)節(jié)。列掃描單元16還被配置為包括諸如移位寄存器和地址解碼器的組件。列掃描單元16順序地選擇分別在列信號(hào)處理單元15中使用的單位電路，作為對(duì)應(yīng)于像素列的電路。 列掃描單元16選擇和掃描該單位電路，以便對(duì)于每個(gè)單位電路，順序地將完成由列信號(hào)處理單元15執(zhí)行的信號(hào)處理的信號(hào)通過(guò)水平信號(hào)線23提供給輸出處理單元17。輸出處理單元17對(duì)被列掃描單元16通過(guò)水平信號(hào)線23選擇和提供至輸出處理單元17的信號(hào)執(zhí)行預(yù)先確定的處理，并將經(jīng)處理的信號(hào)輸出至在半導(dǎo)體基板11外部提供的接收器(recipient)。由輸出處理單元17執(zhí)行的處理可以僅是緩沖處理。作為替代，在緩沖處理之前，輸出處理單元17還可以執(zhí)行各種類型的信號(hào)處理，如黑電平的調(diào)整、以及像素列之間的變化的校正。控制單元18從提供在半導(dǎo)體基板11外部的源接收信號(hào)。外部源提供的信號(hào)包括時(shí)鐘信號(hào)以及對(duì)操作模式作出請(qǐng)求的數(shù)據(jù)信號(hào)。此外，控制單元18還具有時(shí)序產(chǎn)生單元， 用于基于外部源提供的信號(hào)產(chǎn)生各種時(shí)序信號(hào)?？刂茊卧?8將由此產(chǎn)生的時(shí)序信號(hào)提供至包括行掃描單元13、列信號(hào)處理單元15和列掃描單元16的外圍電路單元，以便驅(qū)動(dòng)和控制外圍電路單元。1-2 單位像素的電路配置圖2是示出單位像素30的典型電路配置的電路圖。如圖2所示，具有典型電路配置的單位像素30典型地使用光電二級(jí)管31作為光電轉(zhuǎn)換器件(也被稱為光電轉(zhuǎn)換單元)。 另外，單位像素30的電路配置典型地還具有傳輸晶體管32、第一電荷累積單元33、讀晶體管34、第二電荷累積單元35、復(fù)位晶體管36、放大晶體管37和選擇晶體管38.如上所述，單位像素30的電路配置具有5個(gè)晶體管，即傳輸晶體管32、讀晶體管 34、復(fù)位晶體管36、放大晶體管37和選擇晶體管38。典型地，這些晶體管中的任一個(gè)都可以是N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(M0Q晶體管。然而，傳輸晶體管32、讀晶體管34、復(fù)位晶體管36、放大晶體管37和選擇晶體管38的導(dǎo)電類型的組合僅為導(dǎo)電類型的典型組合。S卩，它們的導(dǎo)電類型絕不被限制于所述導(dǎo)電類型。換言之，這些晶體管的任一個(gè)還可以是P溝道 MOS晶體管。典型地，4條像素驅(qū)動(dòng)線21連接到提供在像素行上的單位像素30，以用作單位像素30公用的像素驅(qū)動(dòng)線21。所述四條像素驅(qū)動(dòng)線21是像素驅(qū)動(dòng)線2U、像素驅(qū)動(dòng)線21_2、 像素驅(qū)動(dòng)線21_3和像素驅(qū)動(dòng)線21_4。像素驅(qū)動(dòng)線2U、像素驅(qū)動(dòng)線21_2、像素驅(qū)動(dòng)線21_3和像素驅(qū)動(dòng)線21_4中的每個(gè)的一端連接到提供在用于該像素行的行掃描單元13上的輸出端子。即，對(duì)每個(gè)像素行提供這樣的像素驅(qū)動(dòng)線2U、像素驅(qū)動(dòng)線21_2、像素驅(qū)動(dòng)線21_3和像素驅(qū)動(dòng)線21_4以及這樣的行掃描單元13的輸出端子。像素驅(qū)動(dòng)線2U、像素驅(qū)動(dòng)線21_2、像素驅(qū)動(dòng)線21_3和像素驅(qū)動(dòng)線21_4分別傳遞傳輸脈沖TRG、讀脈沖R0G、復(fù)位脈沖RST和選擇脈沖SEL，所述脈沖各自作為驅(qū)動(dòng)單位像素30的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。光電二極管31的陽(yáng)極連接到電源的負(fù)側(cè)。典型地，電源的負(fù)側(cè)連接到接地GND。 光電二極管31執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理，以將入射到光電二極管31的光轉(zhuǎn)換為具有與入射光的量成比例的量的光電荷，并將該光電荷累積在光電二極管31中。在此情況下，作為光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的光電荷是光電子。傳輸晶體管32的兩個(gè)電極中特定的一個(gè)連接到光電二極管31的陰極。傳輸晶體管32的兩個(gè)電極中的所述特定的一個(gè)隱含是傳輸晶體管 32的源或漏極。傳輸晶體管32的柵極連接到像素驅(qū)動(dòng)線21+第一電荷累積單元33的兩個(gè)電極中的特定的一個(gè)連接到傳輸晶體管32的兩個(gè)電極中的另一個(gè)。傳輸晶體管32的兩個(gè)電極中的另一個(gè)隱含是傳輸晶體管32的漏或源極。 另一方面，第一電荷累積單元33的兩個(gè)電極中的另一個(gè)連接到電源的負(fù)側(cè)。讀晶體管34 的兩個(gè)電極中的特定的一個(gè)連接到傳輸晶體管32的兩個(gè)電極中的另一個(gè)。讀晶體管34的兩個(gè)電極中的特定的一個(gè)隱含是讀晶體管34的源或漏極。如上所述，傳輸晶體管32的兩個(gè)電極的另一個(gè)連接到第一電荷累積單元33的兩個(gè)電極中的所述特定的一個(gè)。讀晶體管 34的柵極連接到像素驅(qū)動(dòng)線21_2。第二電荷累積單元35的兩個(gè)電極中的特定的一個(gè)連接到讀晶體管34的兩個(gè)電極中的另一個(gè)。讀晶體管34的兩個(gè)電極中的另一個(gè)隱含是讀晶體管34的漏或源極。另一方面，第二電荷累積單元35的兩個(gè)電極中的另一個(gè)連接到電源的負(fù)側(cè)。復(fù)位晶體管36的柵極連接到像素驅(qū)動(dòng)線21_3。復(fù)位晶體管36的漏極連接到電源的正側(cè)。在以下描述中，電源的正側(cè)還被簡(jiǎn)稱為電源VDD。復(fù)位晶體管36的源極連接到讀晶體管34的兩個(gè)電極中的另一個(gè)。如上所述，讀晶體管34的兩個(gè)電極中的另一個(gè)連接到第二電荷累積單元35的兩個(gè)電極中的所述特定的一個(gè)。放大晶體管37的柵極連接到讀晶體管34的兩個(gè)電極中的另一個(gè)。如上所述，讀晶體管34的兩個(gè)電極中的另一個(gè)連接到第二電荷累積單元35的兩個(gè)電極中的所述特定的一個(gè)。放大晶體管37的漏極連接到電源VDD。選擇晶體管38的柵極連接到像素驅(qū)動(dòng)線21_4， 而選擇晶體管38的漏極連接到放大晶體管37的源極。選擇晶體管38的源極連接到垂直信號(hào)線22。行掃描單元13通過(guò)像素驅(qū)動(dòng)線2U選擇性地將傳輸脈沖TRG提供給傳輸晶體管 32的柵極。行掃描單元13通過(guò)像素驅(qū)動(dòng)線21_2選擇性地將讀脈沖ROG提供給讀晶體管34 的柵極。行掃描單元13通過(guò)像素驅(qū)動(dòng)線21_3選擇性地將復(fù)位脈沖RST提供給復(fù)位晶體管 36的柵極。行掃描單元13通過(guò)像素驅(qū)動(dòng)線21_4選擇性地將選擇脈沖SEL提供給選擇晶體管38的柵極。如上所述，傳輸晶體管32、讀晶體管34、復(fù)位晶體管36、放大晶體管37和選擇晶體管38中的每個(gè)都是N溝道MOS晶體管。因此，傳輸脈沖TRG、讀脈沖R0G、復(fù)位脈沖RST 和選擇脈沖SEL中的每個(gè)都是高態(tài)有效信號(hào)，該高態(tài)有效信號(hào)被定義為當(dāng)被設(shè)置為高電平 (諸如電源Vdd的電平)時(shí)處于有效狀態(tài)的信號(hào)。在具有上述配置的單位像素30中，傳輸晶體管32響應(yīng)于將傳輸脈沖TRG設(shè)置在有效狀態(tài)中的操作而進(jìn)入導(dǎo)電狀態(tài)。在此狀態(tài)中，作為由光電二極管31執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的電荷通過(guò)傳輸晶體管32而被傳輸至第一電荷累積單元33。第一電荷累積單元33因此被用于存儲(chǔ)作為由光電二極管31執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的、累積在光電二極管31中并通過(guò)傳輸晶體管32而從光電二極管31被傳輸?shù)降谝浑姾衫鄯e單元33的電荷，以存儲(chǔ)所累積的電荷。讀晶體管34響應(yīng)于將讀脈沖ROG設(shè)置在有效狀態(tài)中的操作而進(jìn)入導(dǎo)電狀態(tài)。在此狀態(tài)中，存儲(chǔ)在第一電荷累積單元33中的電荷通過(guò)讀晶體管34而被傳輸至第二電荷累積單元35。第二電荷累積單元35被用于存儲(chǔ)從第一電荷累積單元33傳輸?shù)碾姾?，以及用于存?chǔ)在由光電二極管31執(zhí)行的將電荷累積在光電二極管31中的操作的結(jié)束與由讀晶體管34執(zhí)行的將電荷從第一電荷累積單元33傳輸至第二電荷累積單元35的操作的開始之間的時(shí)段期間產(chǎn)生的噪聲成分。復(fù)位晶體管36響應(yīng)于將復(fù)位脈沖RST設(shè)置在有效狀態(tài)中的操作而進(jìn)入導(dǎo)電狀態(tài)。 在此狀態(tài)中，存儲(chǔ)在第二電荷累積單元35中的電荷被釋放到電源VDD，以便復(fù)位第二電荷累積單元；35。放大晶體管37用作所謂的源跟隨電路(source follower circuit)的輸入組件， 該源跟隨電路用作用于將作為由光電二極管31執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的信號(hào)讀出的讀電路。即，因?yàn)榉糯缶w管37的源極通過(guò)選擇晶體管38連接到垂直信號(hào)線22，所以，放大晶體管37與連接到垂直信號(hào)線22的一端的恒定電流產(chǎn)生器141 一起形成源跟隨器電路。選擇晶體管38響應(yīng)于將選擇脈沖SEL設(shè)置在有效狀態(tài)中的操作而進(jìn)入導(dǎo)電狀態(tài)。 在此狀態(tài)中，單位像素30被置于被選擇的狀態(tài)中。利用被置于導(dǎo)電狀態(tài)中的選擇晶體管 38，單位像素30將由放大晶體管37輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)(relay)到垂直信號(hào)線22。如上所述，根據(jù)具有包括兩個(gè)電荷累積單元(即，第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元3 的電路配置的單位像素30，可以實(shí)施全局快門(或全局曝光機(jī)制)，用于對(duì)包括在像素陣列單元12中的所有單位像素30同時(shí)實(shí)現(xiàn)曝光開始和曝光結(jié)束。下文將詳細(xì)說(shuō)明全局快門的操作。應(yīng)該注意，圖2中所示的單位像素30還可以具有如下電路配置其中，選擇晶體管 38連接在電源Vdd和放大晶體管37的漏極之間。此外，單位像素30的實(shí)施方式絕不限制于具有五個(gè)晶體管的電路配置，所述五個(gè)晶體管即傳輸晶體管32、讀晶體管34、復(fù)位晶體管36、放大晶體管37和選擇晶體管38。艮口， 單位像素30還可以具有另一電路配置，諸如在傳輸晶體管32、讀晶體管34、復(fù)位晶體管36、 放大晶體管37和選擇晶體管38之外還包括電荷釋放晶體管39的典型電路配置，如圖3中所示。電荷釋放晶體管39被提供在光電二極管31與電荷釋放節(jié)點(diǎn)(諸如電源Vdd的電源線路)之間。電荷釋放晶體管39的柵極接收由電荷釋放驅(qū)動(dòng)線21_5傳遞的電荷釋放信號(hào)0FG，將電荷釋放晶體管39置于導(dǎo)電狀態(tài)。利用被置于導(dǎo)電狀態(tài)中的電荷釋放晶體管39， 累積在光電二極管31中的光電荷被選擇性地丟棄(或釋放)到電荷釋放節(jié)點(diǎn)。電荷釋放晶體管39被提供來(lái)用于以下目的。在不累積光電荷的時(shí)段中，電荷釋放晶體管39被置于導(dǎo)電狀態(tài)中，以防止大于飽和電荷量的量的電荷從光電二極管31泄漏到第一電荷累積單元33、第二電荷累積單元35以及周圍的單位像素30。在光電二極管31中累積的光電荷由于入射到光電二極管31上的過(guò)量光將光電荷的量提高到大于飽和電荷量的值而變得飽和。根據(jù)以上描述很明顯，在此主實(shí)施例中使用的單位像素30的電路配置具備在傳輸晶體管32、讀晶體管34、復(fù)位晶體管36、放大晶體管37和選擇晶體管38之外還包括至少兩個(gè)電荷累積單元(即第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元3 用于實(shí)施全局快門 (或全局曝光機(jī)制)的配置。1-3 單位像素的像素結(jié)構(gòu)下面說(shuō)明單位像素30的結(jié)構(gòu)。具體地，以下描述主要說(shuō)明第一電荷累積單元33 的結(jié)構(gòu)。第一電荷累積單元33被使用在單位像素30中，用于形成諸如第一、第二和第三像素結(jié)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)，這些像素結(jié)構(gòu)由于第一電荷累積單元33的不同結(jié)構(gòu)而互不相同。艮口， 第一像素結(jié)構(gòu)包括第一電荷累積單元33中的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，而第二像素結(jié)構(gòu)包括第一電荷累積單元33中的嵌入二極管。另一方面，第三像素結(jié)構(gòu)包括與第一電荷累積單元中的 CCD(電荷耦合器件)相同的嵌入溝道。第一像素結(jié)構(gòu)圖4是示出包括形成第一像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的單位像素30的典型結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖4中所示的典型結(jié)構(gòu)中，通過(guò)相同的附圖標(biāo)號(hào)和附圖標(biāo)記來(lái)表示與它們?cè)趫D2中所示的結(jié)構(gòu)中使用的對(duì)等體相同的組件。另外，圖5是示出包括形成第一像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的單位像素30的典型布局結(jié)構(gòu)的圖。在圖4中所示的典型結(jié)構(gòu)中，典型地，在形成在諸如N型基板(N-type substrate)41的半導(dǎo)體基板上的P型井(P-type well)區(qū)域42中產(chǎn)生光電二極管31、第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35。在此典型結(jié)構(gòu)中使用的N型基板41對(duì)應(yīng)于圖 1中所示的半導(dǎo)體基板11。光電二極管31是具有PN結(jié)的光電二極管。通過(guò)在P型井區(qū)域42中形成N_型信號(hào)累積區(qū)域311而制造光電二極管31 (也由附圖標(biāo)記PD表示)。另外，光電二極管31在N 型基板41的表面層部分(或最外表面部分)上具有P+型層312，以制造傳輸晶體管32的耗盡層端與邊界表面分離的結(jié)構(gòu)。具有上述結(jié)構(gòu)的光電二極管31被稱為嵌入型光電二極管。具有上述結(jié)構(gòu)的光電二極管31在某些情況下也被稱為HAD(空穴累積二極管)傳感器。在嵌入型光電二極管31 中，P+型層312作為用于累積空穴的層。通過(guò)執(zhí)行在嵌入型光電二極管31中使用的P+型層312的功能，可以避免產(chǎn)生暗電流。第一電荷累積單元33被配置為形成在N型基板41的表面層部分上的N+型浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域331 (也被顯示為浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域FD1)。光電二極管31的N—型信號(hào)累積區(qū)域311與第一電荷累積單元33的N+型浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域331之間的區(qū)域被用作傳輸晶體管32的溝道區(qū)域。傳輸晶體管32的柵極321被提供在溝道區(qū)域上方，通過(guò)未在圖中示出的柵絕緣層而與該溝道區(qū)域分隔開。以與第一電荷累積單元33相同的方式，第二電荷累積單元35被配置為形成在N 型基板41的表面層部分上的N+型浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域351 (也被顯示為浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域FD2)。第一電荷累積單元33的N+型浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域331與第二電荷累積單元35的N+型浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域351之間的區(qū)域被用作讀晶體管34的溝道區(qū)域。讀晶體管34的柵極341被提供在該溝道區(qū)域上方，通過(guò)也未在該圖中示出的柵絕緣層而與該溝道區(qū)域分隔開。第二像素結(jié)構(gòu)圖6是示出包括形成第二像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的單位像素30的典型配置的截面圖。在圖6中所示的典型結(jié)構(gòu)中，利用相同的附圖標(biāo)號(hào)和附圖標(biāo)記表示與它們?cè)趫D4中所示的結(jié)構(gòu)中使用的對(duì)等體相同的組件。在圖6中所示典型結(jié)構(gòu)中，典型地，在形成在諸如N型基板41的半導(dǎo)體基板上的 P型井區(qū)域42中產(chǎn)生光電二極管31 (也通過(guò)附圖標(biāo)記PD表示)、第一電荷累積單元33 (也通過(guò)附圖標(biāo)記MEM表示)和第二電荷累積單元35(也通過(guò)附圖標(biāo)記FD2表示)。與在包括形成第一像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的單位像素30中使用的光電二極管31非常相似，在包括形成第二像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的單位像素30中使用的光電二極管 31也是嵌入型光電二極管。第一電荷累積單元33被配置為在P型井區(qū)域42中創(chuàng)建的N+型摻雜層333以及提供在該N+型摻雜層333上的P+型層334。S卩，以與光電二極管31相同的方式，第一電荷累積單元33具有包括在N型基板41的表面層部分上創(chuàng)建的P+型層334的嵌入結(jié)構(gòu)(稱為 HAD結(jié)構(gòu))。根據(jù)具有這種嵌入結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33，第一電荷累積單元33提供了如下優(yōu)點(diǎn)與形成第一像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33相比，該第一電荷累積單元33能夠避免產(chǎn)生暗電流。第一電荷累積單元33被遮蔽不受光照。以與在包括形成第一像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的單位像素30中使用的第二電荷累積單元35相同的方式，在包括形成第二像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的單位像素30中使用的第二電荷累積單元35被配置為在N型基板41的表面層部分上形成的N+ 型浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域351。另外，第二電荷累積單元35具備電連接到放大晶體管37的柵極的接觸部分。因此，第二電荷累積單元35不能采用諸如第一電荷累積單元33采用的嵌入結(jié)構(gòu)。 應(yīng)該注意，附圖中都未示出該接觸部分。第三像素結(jié)構(gòu)圖7是示出包括形成第三像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的單位像素30的典型配置的截面圖。在圖7中所示的典型結(jié)構(gòu)中，通過(guò)相同的附圖標(biāo)號(hào)和相同的附圖標(biāo)記表示與它們?cè)趫D4中所示的結(jié)構(gòu)中使用的對(duì)等物相同的組件。在圖7中所示的典型結(jié)構(gòu)中，典型地在形成在諸如N型基板41的半導(dǎo)體基板上的 P型井區(qū)域42中產(chǎn)生光電二極管31 (也由附圖標(biāo)記PD表示)、第一電荷累積單元33 (也由附圖標(biāo)記MEM表示)和第二電荷累積單元35 (也由附圖標(biāo)記FD2表示)。與在包括形成第一像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的單位像素30中使用的光電二極管31非常相似，在包括形成第三像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的單位像素30中使用的光電二極管31也是嵌入型光電二極管。以與在包括形成第一像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的單位像素30中使用的第二電荷累積單元35相同的方式，在包括形成第三像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的單位像素30中使用的第二電荷累積單元35也被配置為在 N型基板41的表面層部分上形成的N+型浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域351。第一電荷累積單元33被配置為在P型井區(qū)域42中創(chuàng)建的N+型摻雜層335。然而，與第一像素結(jié)構(gòu)不同，傳輸晶體管32的柵極321具有延伸到N+型摻雜層335上方的位置的結(jié)構(gòu)。即，第一電荷累積單元33具有與CXD相同的結(jié)構(gòu)。2:本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)對(duì)每個(gè)單位像素30提供所述兩個(gè)電荷累積單元，即上述的第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35，使得固態(tài)拍攝裝置能夠?qū)嵤┤挚扉T(或全局曝光機(jī)制)。 實(shí)施這種固態(tài)拍攝裝置的實(shí)施例的特征在于該固態(tài)拍攝裝置能夠校正混雜信號(hào)而不犧牲有效單位像素的數(shù)量。通過(guò)采用全局快門系統(tǒng)作為電子快門，可以產(chǎn)生具備所有單獨(dú)單位像素的累積時(shí)段的同時(shí)性的優(yōu)秀圖像。以上引用的混雜信號(hào)是在累積結(jié)束時(shí)保持在第一電荷累積單元33中的信號(hào)上， 在讀出該信號(hào)的操作時(shí)結(jié)束的時(shí)段期間產(chǎn)生的噪聲成分。如前所述，嚴(yán)格地講，此混雜信號(hào)由兩個(gè)成分構(gòu)成。該兩個(gè)成分之一是具有與經(jīng)過(guò)的時(shí)間長(zhǎng)度成比例地增加的幅度的電荷泄漏成分。另一成分是在由電荷累積單元本身(諸如浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域)執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理中產(chǎn)生的噪聲成分。順便提及，如通常所知的，而且，在被用作電荷累積單元的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域中，相對(duì)于在光電二極管中執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理的靈敏度，以非常低的靈敏度執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理。典型地，在光電累積單元中執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理的靈敏度具有在光電二極管中執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理的靈敏度的1/10000的量級(jí)的值。在能夠?qū)崿F(xiàn)全局快門的固態(tài)拍攝裝置中，為了使實(shí)施該固態(tài)拍攝裝置的實(shí)施例校正混雜信號(hào)而不犧牲有效單位像素的數(shù)量，有必要采用以下詳細(xì)描述的驅(qū)動(dòng)方法。即，在使用各自具有圖2中所示的配置的單位像素30的CMOS型圖像傳感器10中，首先，每個(gè)單位像素30的光電二極管31在批(bitch)復(fù)位操作中被復(fù)位，以開始用來(lái)將信號(hào)電荷累積在光電二極管31中的累積時(shí)段。然后，在累積時(shí)段結(jié)束時(shí)，第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35被復(fù)位。接著，向傳輸晶體管32提供顯著脈沖(significant pulse)，以便在批傳輸操作中通過(guò)傳輸晶體管32將累積在光電二極管31中的信號(hào)電荷傳輸?shù)降谝浑姾衫鄯e單元33。 該顯著脈沖是用于將傳輸晶體管32置于導(dǎo)電狀態(tài)的脈沖信號(hào)。在該實(shí)施例中，傳輸晶體管 32是N溝道晶體管。因此，具有高電平(諸如電源Vdd的電壓電平)的脈沖信號(hào)被用作該顯著脈沖。順便提及，如果傳輸晶體管32是P溝道晶體管，則具有諸如負(fù)電源的電壓電平的低電平的脈沖信號(hào)被用作該顯著脈沖。負(fù)電源的電壓電平的典型示例是接地GND的電壓電平。施加到傳輸晶體管32的顯著脈沖的此解釋對(duì)于施加到讀晶體管34、復(fù)位晶體管36 和選擇晶體管38中的每個(gè)的顯著脈沖也正確。在信號(hào)電荷已經(jīng)被在批傳輸操作中傳輸?shù)降谝浑姾衫鄯e單元33之后，像素陣列單元12經(jīng)歷通過(guò)以像素行為單位一個(gè)像素行接著另一個(gè)像素行順序地掃描像素陣列單元 12而執(zhí)行的行接著行的讀操作。在此行接著行的讀操作中，首先將施加到正被讀取的像素行的選擇脈沖(或選擇信號(hào))SEL置于顯著(或有效)狀態(tài)中，以便讀出第二電荷累積單元 35的信號(hào)電平。處于被復(fù)位的狀態(tài)中的第二電荷累積單元35的信號(hào)電平被稱為第一信號(hào)電平。然后，向讀晶體管；34提供顯著脈沖，以便通過(guò)讀晶體管34將在第一電荷累積單元 33中累積的信號(hào)電荷傳輸至第二電荷累積單元35。接著，將由第二電荷累積單元35呈現(xiàn)的、與累積在第二電荷累積單元35中的信號(hào)電荷的量一致的信號(hào)電平讀出，作為第二信號(hào)電平。然后，為了降低混雜信號(hào)的幅度或消除混雜信號(hào)，列信號(hào)處理單元15或半導(dǎo)體基板11外部的信號(hào)處理單元通過(guò)使用之前從第二電荷累積單元35讀出的作為第一信號(hào)電平的信號(hào)電平，校正之后從第二電荷累積單元35讀出的作為第二信號(hào)電平的信號(hào)電平。具體而言，列信號(hào)處理單元15或半導(dǎo)體基板11外部的信號(hào)處理單元從第二信號(hào)電平中減去第一信號(hào)電平，以便降低混雜信號(hào)的幅度，或者消除混雜信號(hào)。在為了降低混雜信號(hào)的幅度或消除混雜信號(hào)而執(zhí)行的操作中，列信號(hào)處理單元15或半導(dǎo)體基板11外部的信號(hào)處理單元用作校正混雜信號(hào)的校正單元。在此情況中，第一和第二信號(hào)電平都是從與用于產(chǎn)生要被顯示的信號(hào)的電平的單位像素相同的單位像素中讀出的信號(hào)電平。即，因?yàn)楦静恍枰米鲗Ｓ糜诨祀s信號(hào)的校正的像素的校正像素，所以，可以在不降低有效單位像素的數(shù)量的情況下校正混雜信號(hào)。結(jié)果，可以產(chǎn)生具備所有單獨(dú)單位像素的累積時(shí)段的同時(shí)性的優(yōu)秀圖像。另外，還可以獲得與包括在CMOS型圖像傳感器10中的有效單位像素的數(shù)量相當(dāng)?shù)姆直媛?。接著，以下描述說(shuō)明各自實(shí)施用于執(zhí)行在不降低有效單位像素的數(shù)量的情況下校正混雜信號(hào)的驅(qū)動(dòng)操作的驅(qū)動(dòng)方法的具體實(shí)施例。2-1 第一實(shí)施例圖8示出了通過(guò)采用根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法而執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作的以下說(shuō)明所參考的時(shí)序圖。首先，同時(shí)對(duì)于所有像素行，將各自被置于高電平的傳輸脈沖(或傳輸信號(hào))TRG、 讀脈沖(或讀信號(hào))ROG和復(fù)位脈沖(或復(fù)位信號(hào))RST分別提供給傳輸晶體管32、讀晶體管34和復(fù)位晶體管36。因此，所有單位像素30中的光電二極管31、第一電荷累積單元33 和第二電荷累積單元35在稱為復(fù)位批操作的批操作中被復(fù)位。具體而言，復(fù)位晶體管36導(dǎo)通，從而以電源Vdd的高電平復(fù)位第二電荷累積單元 35。另外，讀晶體管34導(dǎo)通，從而以電源Vdd的高電平復(fù)位第一電荷累積單元33。此外，傳輸晶體管32導(dǎo)通，從而以電源Vdd的高電平復(fù)位光電二極管31。應(yīng)該注意，在圖3中所示的像素配置的情況下，電荷釋放晶體管39可以被導(dǎo)通，以便以電源Vdd的高電平復(fù)位光電二極管31。在復(fù)位批操作的時(shí)刻，對(duì)所有單位像素開始在光電二極管31中累積信號(hào)電荷的操作。剛好在在光電二極管31中累積信號(hào)電荷的操作結(jié)束之前的時(shí)刻，同時(shí)對(duì)所有像素行將已被置于高電平的讀脈沖ROG和復(fù)位脈沖RST分別提供給讀晶體管34和復(fù)位晶體管36。因此，對(duì)第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35執(zhí)行批復(fù)位操作。具體而言， 復(fù)位晶體管36導(dǎo)通，從而以電源Vdd的高電平復(fù)位第二電荷累積單元35，而讀晶體管34導(dǎo)通，從而以電源Vdd的高電平復(fù)位第一電荷累積單元33。在已經(jīng)對(duì)第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35執(zhí)行了批復(fù)位操作之后， 同時(shí)對(duì)所有像素行將被置于高電平的傳輸脈沖TRG提供給傳輸晶體管32。因此，在被稱為批傳輸操作的批操作中，累積在光電二極管31中的信號(hào)電荷被傳輸至第一電荷累積單元 33。然后，對(duì)所有像素行或?qū)δ承┢谕南袼匦?，一像素行接著另一像素行順序地?zhí)行讀操作。通過(guò)分別合適地向選擇晶體管38、復(fù)位晶體管36和讀晶體管34提供已各自被置于高電平的選擇脈沖SEL、復(fù)位脈沖RST和讀脈沖ROG來(lái)執(zhí)行此讀操作。在一個(gè)像素行接著另一像素行依次對(duì)像素行執(zhí)行的讀操作中，要被讀取的像素行的位置越靠后，則從批傳輸操作起經(jīng)過(guò)的時(shí)間越長(zhǎng)。另外，在批傳輸操作和讀操作之間的時(shí)段(或時(shí)間)期間加入到由第一電荷累積單元33產(chǎn)生的信號(hào)中的混雜信號(hào)的幅度增加。如前所述，混雜信號(hào)包括泄漏成分、以及在由第一電荷累積單元33本身執(zhí)行的、將入射到第一電荷累積單元33的光轉(zhuǎn)換為由第一電荷累積單元33產(chǎn)生的信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換處理中產(chǎn)生的噪聲成分。在此實(shí)施例中，為了校正混雜信號(hào)，第二電荷累積單元35具備產(chǎn)生用于校正的混雜信號(hào)成分的功能。在此情況中，第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35剛好在為了將累積在光電二極管31中的信號(hào)電荷傳輸?shù)降谝浑姾衫鄯e單元33而執(zhí)行的批傳輸操作之前，經(jīng)歷復(fù)位操作。因此，在第二電荷累積單元35中開始產(chǎn)生混雜信號(hào)的時(shí)刻幾乎與在第一電荷累積單元33中開始產(chǎn)生混雜信號(hào)的時(shí)刻相同。然后，在行讀取時(shí)刻，將被置于高電平的選擇脈沖SEL提供給所讀的像素行上的每個(gè)單位像素30的選擇晶體管38，以便將所讀的像素行上的單位像素30置于被選擇的狀態(tài)，所讀的像素行是作為該讀操作的對(duì)象的像素行。通過(guò)將單位像素30置于被選擇的狀態(tài)下，使輸出到與所選擇的像素行連接的垂直信號(hào)線22的信號(hào)有效。在此被選擇的狀態(tài)中， 首先，表示在第二電荷累積單元35 (也由附圖標(biāo)記FD2表示)中累積的電荷量的混雜信號(hào) Vn作為第二電荷累積單元35的V_FD2混雜信號(hào)被輸出。然后，被置于高電平的復(fù)位脈沖RST被提供給復(fù)位晶體管36，以便復(fù)位第二電荷累積單元35。接著，被置于高電平的讀脈沖ROG被提供給讀晶體管34，以便將累積在第一電荷累積單元33中的電荷傳輸至第二電荷累積單元35。累積在第一電荷累積單元33中的電荷是作為將混雜信號(hào)成分疊加在由光電二極管31累積的信號(hào)電荷(或光電荷)上的結(jié)果而獲得電荷。然后，表示此時(shí)刻累積在第二電荷累積單元35中的電荷量的光信號(hào)Vs被作為光信號(hào)(V_累積信號(hào)+V_FDi混雜信號(hào))輸出，該光信號(hào)包括第一電荷累積單元33 (也由附圖標(biāo)記FD1表示)的混雜信號(hào)。隨后，將選擇脈沖SEL從高電平改變?yōu)榈碗娖?，以便結(jié)束對(duì)所選擇的像素行執(zhí)行的讀操作。在如上所述對(duì)所選擇像素行執(zhí)行的讀操作中，使得第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35的讀時(shí)刻互相靠近。因此，在批傳輸操作和讀操作之間的時(shí)段中產(chǎn)生的泄漏成分可以被認(rèn)為在第一電荷累積單元33與第二電荷累積單元35之間具有相關(guān)性 (correlation)。具體地，如果第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35被提供在包括形成圖4中所示的第一像素結(jié)構(gòu)或圖7中所示的第三像素結(jié)構(gòu)的第一電荷累積單元33的同一單位像素30中，則第一電荷累積單元33具有接近(或類似于)第二電荷累積單元35 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。因此，在此情況下，第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35之間的相關(guān)性被認(rèn)為是更強(qiáng)的相關(guān)性。因此，例如假定等式“V_FDi混雜信號(hào)=V_FD2混雜信號(hào)”保持成立，則可以通過(guò)執(zhí)行從在后讀出的光信號(hào)Vs ( = V_累積的信號(hào)+V_FDi混雜信號(hào))中減去在先讀出的混雜信號(hào)1( = 雜信號(hào))的處理而消除混雜信號(hào)?？梢杂闪行盘?hào)處理單元15或者半導(dǎo)體基板11外部的信號(hào)處理單元執(zhí)行此減法處理。以下描述具體地說(shuō)明了例如由列信號(hào)處理單元15執(zhí)行的從光信號(hào)Vs( = V_累積的信號(hào)+ALFD1混雜信號(hào))中減去混雜信號(hào)Vn( = V_FD2混雜信號(hào))的典型處理。
使用減法器的減法處理圖9是示出列信號(hào)處理單元15中使用的減法處理塊50的典型配置的框圖，該減法處理塊50用作用于執(zhí)行從光信號(hào)Vs中減去混雜信號(hào)Vn的處理的單元。典型地，為每個(gè)像素列提供減法處理塊50。然而，也可以不為每個(gè)像素列提供減法處理塊50。例如，還可以提供為包括多個(gè)像素列的單元的每個(gè)提供減法處理塊50的配置。 在這種配置中，減法處理塊50基于分時(shí)(time-sharing)而被用于所述單元的像素列。如圖9所示，減法處理塊50被配置為使用減法器53以及分別由附圖標(biāo)號(hào)51和52 表示的兩個(gè)存儲(chǔ)部分。在此減法處理塊50中，如圖8的時(shí)序圖中所示，在混雜信號(hào)Vn已被作為混雜信號(hào)雜信號(hào))讀出之后，設(shè)置于高電平的采樣脈沖SHN被提供給存儲(chǔ)部分51，其是上述兩個(gè)存儲(chǔ)部分中的特定的一個(gè)。因此，混雜信號(hào)Vn被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分51中。然后，在光信號(hào)Vs已被作為光信號(hào)(V_累積的信號(hào)+V_FDi混雜信號(hào))讀出之后， 設(shè)置于高電平的采樣脈沖SHS被提供給存儲(chǔ)部分52，其是上述兩個(gè)存儲(chǔ)部分中的另一個(gè)。 因此，光信號(hào)Vs被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分52中。接著，在混雜信號(hào)Vn和光信號(hào)Vs已被分別存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分51和52中之后，減法器53執(zhí)行從光信號(hào)(V_累積的信號(hào)+V_FDi混雜信號(hào))中減去混雜信號(hào)(V_FDjg雜信號(hào))的處理。 減法處理基于如下給出的減法等式。V-Vn = (V_累積的信號(hào)+V_FDi混雜信號(hào))_V_FD2混雜信號(hào)=V_累積的信號(hào)因?yàn)橐韵碌仁?V_FDi混雜信號(hào)=V_FD2混雜信號(hào))成立而獲得以上減法等式。圖10是示出對(duì)于每個(gè)被讀的像素行、混雜信號(hào)的電荷量與減法后的信號(hào)的量之間的關(guān)系的圖。包括浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域的電荷累積單元的泄漏成分與經(jīng)過(guò)的時(shí)間的長(zhǎng)度成比例地增加。然而，如前所述，使混雜信號(hào)(作為噪聲信號(hào)的雜信號(hào))和包含在光信號(hào) Vs中的混雜信號(hào)(V_FDjg雜信號(hào))的累計(jì)時(shí)間互相接近。因此，V_FIV混雜信號(hào)和雜信號(hào)之間的相關(guān)性很強(qiáng)。結(jié)果，雜信號(hào)(或噪聲信號(hào))可以被用于很好地校正光信號(hào)Vs。關(guān)于作為由電荷累積單元本身執(zhí)行的、將入射到電荷累積單元上的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得的噪聲成分，電荷累積單元執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換處理的位置之間的距離越短，噪聲成分之間的相關(guān)性越強(qiáng)。在根據(jù)此實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)中，或者具體地說(shuō)， 在上述第一至第三像素結(jié)構(gòu)中，第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35被提供在同一單位像素30中。因此，可以獲得與現(xiàn)有技術(shù)相比較強(qiáng)的相關(guān)性，在現(xiàn)有技術(shù)中，與拍攝像素分離地提供用于校正目的像素。因此，在所述混雜信號(hào)校正處理中可以更好地校正混雜信號(hào)而不減少有效單位像素的數(shù)量。順便提及，由光電轉(zhuǎn)換處理導(dǎo)致的泄漏成分和噪聲成分的幅度一般在許多情況下被認(rèn)為與電荷累積單元的面積成比例。在圖5中所示的典型布局的情況下，第一電荷累積單元33最可能產(chǎn)生比由第二電荷累積單元35產(chǎn)生的混雜信號(hào)更多的混雜信號(hào)。另外，如果第一電荷累積單元33的靈敏度與第二電荷累積單元35的靈敏度的比是a 1(其表示第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35的相對(duì)靈敏度特性，其中符號(hào)a表示比例系數(shù))，那么，實(shí)際上，減法處理塊50配備有在由減法器53執(zhí)行減法處理之前將噪聲成分乘以比例系數(shù)的功能。
具體地講，如圖11中所示，乘法器M被提供在存儲(chǔ)部分51的下游側(cè)上。乘法器 M將噪聲成分Vn乘以比例系數(shù)a。然后，減法器53執(zhí)行從光信號(hào)(V_累積的信號(hào)+V_FDi 混雜信號(hào))中減去積(混雜信號(hào)雜信號(hào))X比例系數(shù)a)的處理。通過(guò)如此執(zhí)行利用比例系數(shù)a的處理，可以帶來(lái)如下優(yōu)點(diǎn)可以自由地選擇性地采用對(duì)布局施加第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35必須占據(jù)具有互相相等大小的面積的限制的像素配置，或者其中由第一電荷累積單元33產(chǎn)生的噪聲的幅度與由第二電荷累積單元35產(chǎn)生的噪聲的幅度互不相同的像素配置等其它像素配置。比例系數(shù)a被認(rèn)為是原則上可以由第一電荷累積單元33的面積與第二電荷累積單元35的面積的比確定的系數(shù)。然而，實(shí)際上，比例系數(shù)a通過(guò)執(zhí)行基于從第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35中讀出的噪聲成分的處理而得到。作為替代，從第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35中讀出的噪聲成分被估值，并基于該估值結(jié)果得到比例系數(shù)a。如此，可以得到更準(zhǔn)確的比例系數(shù)a。使用遞增/遞減計(jì)數(shù)器(up/down counter)的減法處理圖12是示出采用為像素陣列單元12中的每個(gè)像素列執(zhí)行在列信號(hào)處理單元15 中提供的AD轉(zhuǎn)換塊60的功能的所謂的列AD轉(zhuǎn)換方法的列信號(hào)處理單元15的典型配置的框圖。如上所述，列信號(hào)處理單元15采用列AD轉(zhuǎn)換方法，用于為每個(gè)像素列執(zhí)行將模擬像素信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字像素信號(hào)的AD(模擬至數(shù)字)轉(zhuǎn)換處理。采用列AD轉(zhuǎn)換方法的列信號(hào)處理單元15采用具有至少包括比較器61和U/D (遞增/遞減)計(jì)數(shù)器62的電路配置的 AD轉(zhuǎn)換塊60作為單位電路。布置各自用作列信號(hào)處理單元15的單位電路的AD轉(zhuǎn)換塊60， 以形成其中各個(gè)AD轉(zhuǎn)換塊60被提供用于像素陣列單元12的像素列的配置。因?yàn)椴捎昧蠥D轉(zhuǎn)換方法，所以，CMOS型圖像傳感器10配備基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生單元70， 用于產(chǎn)生提供給在列信號(hào)處理單元15中使用的AD轉(zhuǎn)換塊60的基準(zhǔn)信號(hào)，作為AD轉(zhuǎn)換塊 60公用的信號(hào)。此基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生單元70被配置為典型地使用DA(數(shù)字至模擬)轉(zhuǎn)換電路， 用于產(chǎn)生具有所謂的斜坡波形的基準(zhǔn)信號(hào)REF，該斜坡波形是以對(duì)應(yīng)于某一角度的梯度線性變化的傾斜波形。此基準(zhǔn)信號(hào)REF被提供給每個(gè)比較器61的兩個(gè)輸入端子中的特定的一個(gè)，作為所有像素行公用的信號(hào)。例如，基準(zhǔn)信號(hào)REF被提供給每個(gè)比較器61的非反相輸入端子。由垂直信號(hào)線22傳遞的模擬像素信號(hào)被提供給比較器61的兩個(gè)輸入端子中的另一個(gè)。例如，模擬像素信號(hào)被提供給比較器61的反相輸入端子。比較器61為每個(gè)像素列將模擬像素信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)REF比較。同時(shí)，U/D計(jì)數(shù)器62開始計(jì)數(shù)操作。U/D計(jì)數(shù)器62 典型地是與具有恒定周期的時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行遞增/遞減計(jì)數(shù)操作的U/D計(jì)數(shù)器。根據(jù)基于圖1中所示的CMOS型圖像傳感器10中使用的控制單元18發(fā)出的指令的控制，確定由 U/D計(jì)數(shù)器62執(zhí)行的計(jì)數(shù)操作的遞增或遞減方向。當(dāng)模擬像素信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)REF相交時(shí)，比較器61將信號(hào)輸出的極性反相。在比較器61將信號(hào)輸出的極性反相的時(shí)刻，U/D計(jì)數(shù)器62停止它的計(jì)數(shù)操作。U/D計(jì)數(shù)器62 產(chǎn)生的最終計(jì)數(shù)值是表示被AD轉(zhuǎn)換塊60轉(zhuǎn)換的模擬像素信號(hào)的幅度的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(或像素?cái)?shù)據(jù))。通過(guò)與列掃描操作同步地順序?qū)ǖ乃綊呙栝_關(guān)，此數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被依次輸出到水平信號(hào)線23。圖12中未示出水平掃描開關(guān)本身。
在具有上述配置的AD轉(zhuǎn)換塊60中，在將之前解釋的混雜信號(hào)Vn從單位像素30中作為混雜信號(hào)(V_FD2混雜信號(hào))讀出的時(shí)刻，控制單元18向U/D計(jì)數(shù)器62發(fā)出啟動(dòng)遞減計(jì)數(shù)操作的指令。在接收到啟動(dòng)遞減計(jì)數(shù)操作的指令時(shí)，U/D計(jì)數(shù)器62與具有恒定周期的時(shí)鐘信號(hào)同步地對(duì)混雜信號(hào)Vn執(zhí)行遞減計(jì)數(shù)操作。然后，在將之前解釋的光信號(hào)Vs從單位像素30中作為光信號(hào)(V_累積的信號(hào)+V_ FD1混雜信號(hào))讀出的時(shí)刻，控制單元18向U/D計(jì)數(shù)器62發(fā)出啟動(dòng)遞增計(jì)數(shù)操作的指令。 在接收到啟動(dòng)遞增計(jì)數(shù)操作的指令時(shí)，U/D計(jì)數(shù)器62與具有恒定周期的時(shí)鐘信號(hào)同步地對(duì)光信號(hào)Vs執(zhí)行遞增計(jì)數(shù)操作。本質(zhì)上，U/D計(jì)數(shù)器62執(zhí)行的遞減和遞增計(jì)數(shù)操作是從光信號(hào)Vs( = 累積的信號(hào)+V_FDi混雜信號(hào))中減去混雜信號(hào)Vn( = V_FD2混雜信號(hào))的處理。如上所述，通過(guò)提供具有U/D計(jì)數(shù)器62的列信號(hào)處理單元15，可以在不增加特殊的處理電路的情況下利用已有的AD轉(zhuǎn)換塊60執(zhí)行減法處理。需要注意，如果第一電荷累積單元33的靈敏度與第二電荷累積單元35的靈敏度的比是表示第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35的相對(duì)靈敏度特性的a 1，其中符號(hào)a表示比例系數(shù)，則通過(guò)對(duì)由U/D計(jì)數(shù)器62對(duì)混雜信號(hào)Vn執(zhí)行的遞減計(jì)數(shù)操作施加a 倍的增益，可以執(zhí)行將噪聲成分乘以比例系數(shù)a的處理?？梢缘湫偷赝ㄟ^(guò)在遞減計(jì)數(shù)操作期間依據(jù)a倍的增益改變具有斜坡波形的基準(zhǔn)信號(hào)REF的梯度來(lái)執(zhí)行對(duì)由U/D計(jì)數(shù)器62 對(duì)混雜信號(hào)Vn執(zhí)行的遞減計(jì)數(shù)操作施加a倍的增益的處理。上述第一實(shí)施例是其中通過(guò)列信號(hào)處理單元15執(zhí)行從光信號(hào)Vs( = V_累積的信號(hào)+V_FDi混雜信號(hào))中減去混雜信號(hào)Vn( = V_FD2混雜信號(hào))的處理的典型實(shí)施方式。然而，用于執(zhí)行此減法處理的單元不一定是列信號(hào)處理單元15。例如，代替列信號(hào)處理單元 15，輸出處理單元17或提供在半導(dǎo)體基板11外部的信號(hào)處理單元也可以被用于執(zhí)行此減法處理。提供在半導(dǎo)體基板11外部的此信號(hào)處理單元未在任一附圖中示出。如果輸出處理單元17或在半導(dǎo)體基板11外部提供的信號(hào)處理單元被用于執(zhí)行減法處理，則基本上，該減法處理被以與列信號(hào)處理單元15完成的減法處理相同的方式執(zhí)行。具體而言，可以執(zhí)行利用減法器的模擬減法處理或利用遞增/遞減計(jì)數(shù)器的數(shù)字減法處理，以便從光信號(hào)Vs( = V_累積的信號(hào)+V_FDi混雜信號(hào))中減去混雜信號(hào)Vn ( = V_FD2 混雜信號(hào))。2-2:第二實(shí)施例圖13示出了在對(duì)通過(guò)采用根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法而執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作的以下說(shuō)明中參考的時(shí)序圖。依照第二實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法，如果第一電荷累積單元33的靈敏度與第二電荷累積單元35的靈敏度的比是表示第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35的相對(duì)靈敏度特性的a 1，其中符號(hào)a表示比例系數(shù)，則以單調(diào)一致的方式將第二電荷累積單元 35的混雜信號(hào)乘以比例系數(shù)a。然而，如前所述，混雜信號(hào)由兩個(gè)成分組成，即，具有與經(jīng)過(guò)時(shí)間的長(zhǎng)度成比例地增加的量的電荷的泄漏成分、以及在由電荷累積單元本身執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換處理中產(chǎn)生的噪聲成分。對(duì)于作為兩個(gè)成分之一的在光電轉(zhuǎn)換處理中產(chǎn)生的噪聲成分，第一電荷累積單元 33的靈敏度與第二電荷累積單元35的靈敏度的比可以被認(rèn)為具有表示第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35的相對(duì)靈敏度特性的a 1的值，其中符號(hào)a表示比例系數(shù)。另一方面，一般由于結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致的暗電流而產(chǎn)生泄漏成分。因此，通過(guò)僅基于第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35的相對(duì)靈敏度特性，或者更具體地，基于表示第一電荷累積單元33的靈敏度與第二電荷累積單元35的靈敏度的比的a 1的關(guān)系，執(zhí)行利用比例系數(shù)a的處理，存在不能絕對(duì)確定地校正泄漏成分的可能情況。根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法被提供來(lái)用于第一電荷累積單元33的靈敏度與第二電荷累積單元35的靈敏度比是表示第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35的相對(duì)靈敏度特性的a 1的情況、以及用于假定泄漏成分為主的情況。另外，依照第二實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法，為了更絕對(duì)確定地校正泄漏成分為主的混雜信號(hào)，使用被遮光的單位像素所輸出的信息。被遮光的單位像素具有與用于產(chǎn)生作為用于產(chǎn)生圖像的信號(hào)的像素信號(hào)的有效單位像素相同的像素結(jié)構(gòu)。被遮光的單位像素被布置在所謂的OPB(光學(xué)黑暗)區(qū)域中，該區(qū)域是光學(xué)上被遮了光的區(qū)域。為此原因，在以下描述中，被遮光的單位像素也被稱為OPB 像素。在第二實(shí)施例中使用的OPB像素被提供在其中提供有效單位像素的像素陣列單元的周圍。具體地，第二實(shí)施例中使用的OPB像素被提供在像素陣列單元的兩個(gè)水平方向側(cè)上。在根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的情況中，因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)由一個(gè)有效單位像素輸出的信號(hào)1和Vs執(zhí)行處理來(lái)校正混雜信號(hào)，所以，列掃描單元16能夠執(zhí)行該處理。另一方面， 在根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法中，在由一個(gè)有效單位像素輸出的信號(hào)Vn和Vs之外，為校正混雜信號(hào)而執(zhí)行的處理還利用位于與有效單位像素的像素列不同的像素列上的OPB像素輸出的信息。因此，在根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的情況中，不由列掃描單元16執(zhí)行校正混雜信號(hào)的處理，而是由提供在半導(dǎo)體基板11外部的信號(hào)處理單元執(zhí)行該處理。在以下描述中，提供在半導(dǎo)體基板11外部的信號(hào)處理單元被簡(jiǎn)稱為外部信號(hào)處理單元。外部信號(hào)處理單元的典型示例包括由下文將參照?qǐng)D18描述的拍攝裝置100使用的DSP(數(shù)字信號(hào)處理) 電路103、以及對(duì)應(yīng)于獨(dú)立提供的處理設(shè)備的信號(hào)處理單元。依據(jù)第二實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法，從使用第二電荷累積單元35的單位像素30中讀出第二電荷累積單元35 (也由附圖標(biāo)記FD2表示)的混雜信號(hào)\、以及接著從單位像素 30中讀出由第二電荷累積單元35產(chǎn)生的光信號(hào)Vs作為包括第一電荷累積單元33 (也由附圖標(biāo)記FD1表示)的混雜信號(hào)的信號(hào)的操作被以與第一實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法相同的方式執(zhí)行。如果讀者將圖8中所示的時(shí)序圖與圖13中所示的時(shí)序圖進(jìn)行比較，則在第二實(shí)施例中以與第一實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法相同的方式執(zhí)行所述操作的事實(shí)變得顯然。注意，圖13的時(shí)序圖中所示的采樣信號(hào)SHN和SHS被外部信號(hào)處理單元用于分別對(duì)混雜信號(hào)Vn和光信號(hào)Vs采樣。依據(jù)第二實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法，在有效單位像素的輸出之外，還使用OPB像素產(chǎn)生的輸出Vn_0PB和Vs_0PB。如前所述，有效單位像素的輸出是混雜信號(hào)Vn和光信號(hào)Vs。 輸出Vn_0PB是OPB像素中使用的第二電荷累積單元35的混雜信號(hào)。輸出Vn_0PB對(duì)應(yīng)于有效單位像素中使用的第二電荷累積單元35輸出的混雜信號(hào)Vn。另一方面，輸出Vs_0PB是 OPB像素中使用的第一電荷累積單元33的混雜信號(hào)。輸出Vs_0PB對(duì)應(yīng)于有效單位像素中使用的第一電荷累積單元33輸出的光信號(hào)Vs。
在以下等式的總結(jié)中定義了上述信號(hào)Vn = V_FD2_泄漏成分+V_FD2_曝光后光電轉(zhuǎn)換的成分Vs = V_累積的信號(hào)+V_FDi_泄漏成分+V_FDi_曝光后光電轉(zhuǎn)換的成分Vn_0PB = V_FD2_ 泄漏成分Vs_0PB = V.FD^ 泄漏成分在外部信號(hào)處理單元中使用的處理方程由以下給出的等式表示(VS_VS_ 0PB)-(Vn-Vn_0PB) Xa = V_累積的信號(hào)+V_FDi_曝光后光電轉(zhuǎn)換的成分_V_FD2_曝光后光電轉(zhuǎn)換的成分Xa = V_累積的信號(hào)獲得上述處理方程是因?yàn)橐韵碌仁奖３殖闪?V-FD^曝光后光電轉(zhuǎn)換的成分=V_ FD2__光后光電轉(zhuǎn)換的成分Xa。如前所述，基于以上給出的處理方程的處理是還利用由位于與有效單位像素的像素列不同的像素列上的OPB像素輸出的信息的處理。因此，該處理不能由列信號(hào)處理單元 15執(zhí)行。為此原因，混雜信號(hào)Vn (針對(duì)幾個(gè)水平有效單位像素)、光信號(hào)Vs (針對(duì)幾個(gè)水平有效單位像素)、輸出Vn_0PB (針對(duì)每行幾個(gè)OPB像素至每行幾十個(gè)OPB像素)以及輸出Vs_ 0ΡΒ(針對(duì)每行幾個(gè)OPB像素至每行幾十個(gè)OPB像素)被輸出給在半導(dǎo)體基板11外部提供的、用作對(duì)應(yīng)于用于執(zhí)行基于上面給出的處理方程的處理的處理設(shè)備的單元的外部信號(hào)處理單元。 如上所述，通過(guò)在有效單位像素輸出的信號(hào)Vn和Vs之外利用OPB像素產(chǎn)生的輸出 Vn_0PB和輸出Vs_0PB來(lái)執(zhí)行校正處理。因此，可以更絕對(duì)確定地校正泄漏成分為主的混雜信號(hào)，該泄漏成分一般由于結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致的暗電流而產(chǎn)生。2-3:第三實(shí)施例圖14示出了在通過(guò)采用根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法而執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作的以下說(shuō)明中所參考的時(shí)序圖。根據(jù)第一和第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法各自是提供來(lái)用于校正第一電荷累積單元33 中產(chǎn)生的混雜信號(hào)的驅(qū)動(dòng)方法。另一方面，根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法是提供來(lái)用于不僅校正第一電荷累積單元33中產(chǎn)生的混雜信號(hào)而且校正作為單位像素的固定模式噪聲的所謂的KTC噪聲的驅(qū)動(dòng)方法。具體而言，KTC噪聲是當(dāng)?shù)谝浑姾衫鄯e單元33被復(fù)位時(shí)產(chǎn)生的噪聲。校正KTC噪聲的處理典型地由列信號(hào)處理單元15中提供的公知CDS(相關(guān)雙采樣) 電路執(zhí)行。如圖14的時(shí)序圖中所示，以輸出表示第二電荷累積單元35 (也由附圖標(biāo)記FD2表示)中所累積的電荷量的混雜信號(hào)1作為第二電荷累積單元35的混雜信號(hào)(V_FD2混雜信號(hào))的操作為結(jié)束的操作以與第一實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法相同的方式被執(zhí)行。為此原因， 以下描述說(shuō)明在那之后執(zhí)行的后續(xù)操作。在已經(jīng)執(zhí)行了輸出表示在第二電荷累積單元35中累積的電荷量的混雜信號(hào)Vn的操作之后，設(shè)置在高電平的復(fù)位脈沖RST被提供到復(fù)位晶體管36，以便復(fù)位第二電荷累積單元35。然后，當(dāng)?shù)诙姾衫鄯e單元35已被復(fù)位時(shí)由第二電荷累積單元35產(chǎn)生的信號(hào)被作為第二電荷累積單元35的復(fù)位電平\st輸出。然后，設(shè)置在高電平的讀脈沖ROG被提供給讀晶體管34，以便將電荷從第一電荷累積單元33傳輸至第二電荷累積單元35。從第一電荷累積單元33傳輸?shù)碾姾墒亲鳛閷⒒祀s信號(hào)成分疊加在表示累積在光電二極管31中的信號(hào)電荷的光信號(hào)上的結(jié)果而獲得電荷。接著，表示累積在第二電荷累積單元35中的電荷量的光信號(hào)Vs被作為包括第一電荷累積單元33(也由附圖標(biāo)記FD1表示)的混雜信號(hào)的光信號(hào)(V_累積的信號(hào)+V_FDi混雜信號(hào))而輸出。在此情況下，混雜信號(hào)Vn、復(fù)位電平Vret和光信號(hào)Vs分別由以下等式表達(dá)Vn = V_kTC1+V_FD2 混雜信號(hào)Vrst = V_kTC2Vs = V_累積的信號(hào)+V-WCJV-FD1混雜信號(hào)注意，因?yàn)閂_kTCi和V_kTC2具有不同的復(fù)位時(shí)刻，所以V_kTCi和V_kTC2之間沒有相關(guān)性。如果V_FDi和V_FD2混雜信號(hào)具有相同的靈敏度特性，則由列信號(hào)處理單元15執(zhí)行的減法處理可以由以下處理方程表達(dá)Vs-Vn-Vrst = (V_ 累積的信號(hào) +V-WCJV-FD1 混雜信號(hào))_ (V_kTC1+V_FD2 混雜信號(hào))_V_kTC2 = V_累積的信號(hào)-V-WC1獲得以上處理方程是因?yàn)橐韵碌仁奖３殖闪_FDi混雜信號(hào)=V_FD2混雜信號(hào)。在根據(jù)第一和第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的情況中，未考慮kTC噪聲的校正。因此， kTC噪聲在兩個(gè)讀操作(即，讀出混雜信號(hào)Vn的操作和讀出光信號(hào)Vs的操作)中被加入到 v_累積的信號(hào)中。另一方面，在根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的情況下，所謂的CDS (相關(guān)雙采樣)操作被執(zhí)行，以便降低針對(duì)兩個(gè)讀操作之一的kTC噪聲。在此前給出的、針對(duì)根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的描述中，假定列信號(hào)處理單元 15利用在圖9中所示的減法處理塊50中使用的減法器執(zhí)行減法處理。通過(guò)利用在圖12中所示的AD轉(zhuǎn)換塊60中使用的U/D計(jì)數(shù)器62，也可以執(zhí)行該減法處理。具體而言，在此情況下，U/D計(jì)數(shù)器62對(duì)混雜信號(hào)Vn和復(fù)位電平執(zhí)行遞減計(jì)數(shù)操作，而對(duì)光信號(hào)Vs執(zhí)行遞增計(jì)數(shù)操作。2-4:第四實(shí)施例圖15示出了在通過(guò)采用根據(jù)第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法而執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)操作的以下說(shuō)明中所參考的時(shí)序圖。根據(jù)第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法是根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法和根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的組合。如前所述，依據(jù)第三實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法，考慮了 kTC噪聲的校正，而依據(jù)第二實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法，使用了由OPB像素輸出的信息。采用根據(jù)第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的處理可以由外部信號(hào)處理單元以與根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法相同的方式執(zhí)行。 依據(jù)第四實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法，讀出混雜信號(hào)Vn、復(fù)位電平V t和光信號(hào)Vs的操作以與第三實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法相同的方式被執(zhí)行。如果讀者將圖14中的時(shí)序圖與圖 15中的時(shí)序圖進(jìn)行比較，則依據(jù)由第四實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法讀出混雜信號(hào)Vn、復(fù)位電平 Vret和光信號(hào)Vs的操作以與由第三實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法相同的方式被執(zhí)行的事實(shí)也變得顯然。依據(jù)由第四實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法，在由有效單位像素輸出的混雜信號(hào)\、復(fù)位電平 Vrst和光信號(hào)Vs之外，還使用由OPB像素產(chǎn)生的輸出Vn_0PB、Vrst_0PB和Vs_0PB。
輸出Vn_0PB是在OPB像素中使用的第二電荷累積單元35的混雜信號(hào)。輸出Vn_OPB對(duì)應(yīng)于由在有效單位像素中使用的第二電荷累積單元35輸出的混雜信號(hào)Vn。輸出Vret_ OPB是在OPB像素中使用的第二電荷累積單元35的復(fù)位電平Vret。輸出VrSt_0PB對(duì)應(yīng)于由在有效單位像素中使用的第二電荷累積單元35輸出的復(fù)位電平VrSt。輸出Vs_0PB是OPB像素中使用的第一電荷累積單元33的混雜信號(hào)。輸出Vs_0PB對(duì)應(yīng)于由有效單位像素中使用的第一電荷累積單元33輸出的混雜信號(hào)Vs。在此情況下，混雜信號(hào)Vn、復(fù)位電平V,st、光信號(hào)Vs、混雜信號(hào)Vn_0PB、復(fù)位電平 Vret_0PB和混雜信號(hào)Vs_0PB分別由以下6個(gè)等式表達(dá)Vn = V_FD2_泄漏成分+V_FD2_曝光后光電轉(zhuǎn)換的成分+V_kTCiVrst = V_kTC2Vs = V_累積的信號(hào)+V_FDi_泄漏成分+V_FDi_曝光后光電轉(zhuǎn)換的成分+V_kTC2Vn_0PB = V_FD2_ 泄漏成分 +V—kTQVrst_0PB = V_kTC2Vs_0PB = V_FD!_ 泄漏成分 +V_kTC2對(duì)于第一電荷累積單元33的靈敏度與第二電荷累積單元35的靈敏度的比是表示第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35的相對(duì)靈敏度特性的a 1、并且，另外假定泄漏成分為主的情況，用于減法處理的處理方程由以下等式表達(dá) (Vs-Vs_0PB-Vrst-Vrst_0PB) - (Vn-Vn_0PB) X a = V_ 累積的信號(hào) _V_kTC2 X 2獲得以上處理方程是因?yàn)橐韵碌仁奖３殖闪?V-FD^曝光后光電轉(zhuǎn)換的成分=V_ FD2__光后光電轉(zhuǎn)換的成分Xa。上述處理可以由外部信號(hào)處理單元以與根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法相同的方式執(zhí)行。然而，在上述處理方程中使用的表達(dá)式(Vs-Vs_0PB_Vret_0PB-Vret)的值也可以由列信號(hào)處理單元15計(jì)算。具體而言，在由圖12中所示的AD轉(zhuǎn)換塊60中使用的U/D計(jì)數(shù)器62 執(zhí)行的減法處理中，針對(duì)每個(gè)像素列上的有效單位像素，U/D計(jì)數(shù)器62對(duì)復(fù)位電平Vret執(zhí)行遞減計(jì)數(shù)操作，但對(duì)光信號(hào)Vs執(zhí)行遞增計(jì)數(shù)操作；然而，對(duì)于像素列上的OPB像素，U/D計(jì)數(shù)器62對(duì)復(fù)位電平V t_0PB執(zhí)行遞減計(jì)數(shù)操作，但對(duì)信號(hào)Vs_0PB執(zhí)行遞增計(jì)數(shù)操作。依據(jù)由上述第四實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法，可以獲得由根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法呈現(xiàn)的操作效果、以及由根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法呈現(xiàn)的操作效果。即，依據(jù)由第四實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)方法，可以通過(guò)執(zhí)行CDS操作減小kTC噪聲，同時(shí)更絕對(duì)確定地校正以一般由于結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致的暗電流而產(chǎn)生泄漏成分為主的混雜信號(hào)。3:修改版本圖16是示出根據(jù)主要實(shí)施例的修改版本的典型像素電路的圖。在圖16的典型像素電路圖中，與在圖2中所示的像素電路中使用的對(duì)等物相同的組件通過(guò)與對(duì)等物相同的附圖標(biāo)號(hào)和相同的附圖標(biāo)記表示。如圖16所示，根據(jù)修改版本的像素電路被配置為典型地使用在同一像素列上互相垂直相鄰的兩個(gè)像素30_i和30_2、以及像素30_i和30_2共享的其它像素電路元件，作為構(gòu)成像素30_i和30_2公用的像素電路部分的元件。作為示例，在根據(jù)修改版本的像素電路中， 第二電荷累積單元35、復(fù)位晶體管36、放大晶體管37和選擇晶體管38是這兩個(gè)像素3(^ 和30_2共享的公用像素電路元件，像素30_i和30_2在同一像素列上互相垂直相鄰。通過(guò)采用上述包括互相相鄰的多個(gè)像素公用的像素電路元件的電路配置，固態(tài)拍攝裝置提供了以下優(yōu)點(diǎn)可以縮小每個(gè)像素被用作光電轉(zhuǎn)換單元的光電二極管31之外的公用像素電路元件占據(jù)的面積。在圖16中所示的典型示例中，構(gòu)成像素的電路像素部分的公用像素電路元件被在同一像素列上互相垂直相鄰的兩個(gè)像素30_i和30_2共享。然而，在此情況下，共享構(gòu)成像素的電路像素部分的公用像素電路元件的像素不一定是在同一像素列上互相垂直相鄰的兩個(gè)像素30_i和30_2的組合。例如，共享構(gòu)成像素的電路像素部分的公用像素電路元件的像素還可以是在同一像素列上互相垂直相鄰的三個(gè)像素的組合。作為替代，共享構(gòu)成像素的電路像素部分的公用像素電路元件的像素還可以是互相相鄰的四個(gè)或更多個(gè)像素的組合。然而，如果共享構(gòu)成像素的電路像素部分的公用像素電路元件的像素的組合是在同一像素列上互相垂直相鄰的像素的組合，則相比于其它組合，可以容易地控制從所述像素讀出信號(hào)的時(shí)刻。根據(jù)上述第一至第四實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法還可以被應(yīng)用于采用包括共享構(gòu)成像素的電路像素部分的公用電路元件的多個(gè)像素的電路配置的固態(tài)拍攝裝置。因此，可以在不減少有效像素的數(shù)量的情況下校正混雜信號(hào)。結(jié)果，可以產(chǎn)生具有所有單獨(dú)像素的累積時(shí)段的同時(shí)性的優(yōu)秀圖像。另外，還可以獲得與包括在CMOS型圖像傳感器10中的有效像素的數(shù)量相當(dāng)?shù)姆直媛?。圖17是示出用于如下配置的典型布局結(jié)構(gòu)的圖，在該配置中，在同一像素列上互相垂直相鄰的兩個(gè)像素30_i和30_2共享構(gòu)成像素30_i和30_2的電路像素部分的公用電路元件。該布局結(jié)構(gòu)具有如下配置用作像素30_i的第一電荷累積單元33的第一電荷累積單元 33_i (也由附圖標(biāo)記FD11表示)以及用作像素30_2的第一電荷累積單元33的第一電荷累積單元33_2 (也由附圖標(biāo)記FD12表示)位于將用作由兩個(gè)像素30_i和像素30_2共享的第二電荷累積單元35的第二電荷累積單元35(也由附圖標(biāo)記FD2表示)夾在其中的位置。具體地，從第一電荷累積單元33_i至第二電荷累積單元35的距離等于從第一電荷累積單元33_2 至第二電荷累積單元35的距離。因?yàn)橛米飨袼?0_i的第一電荷累積單元33的第一電荷累積單元(也由附圖標(biāo)記FD11表示)以及用作像素30_2的第一電荷累積單元33的第一電荷累積單元33_2 (也由附圖標(biāo)記FD12表示)將用作由像素30_i和像素30_2共享的第二電荷累積單元35的第二電荷累積單元35 (也由附圖標(biāo)記FD2表示)夾在其中，并且，此外，從第一電荷累積單元31 至第二電荷累積單元35的距離等于從第一電荷累積單元33_2至第二電荷累積單元35的距離，所以，第一電荷累積單元33_i和第二電荷累積單元35之間的相關(guān)性可以被設(shè)置得與第一電荷累積單元33_2與第二電荷累積單元35之間的相關(guān)性大致匹配。即，第一電荷累積單元33_i和第二電荷累積單元35之間的相關(guān)性可以被設(shè)置為與第一電荷累積單元33_2與第二電荷累積單元35之間的相關(guān)性大致相等的值。通過(guò)如上所述將第一電荷累積單元33_i和第二電荷累積單元35之間的相關(guān)性可設(shè)置為與第一電荷累積單元33_2與第二電荷累積單元35之間的相關(guān)性匹配，即使在其中在同一像素列上互相垂直相鄰的兩個(gè)像素30_i和30_2共享構(gòu)成像素30_i和30_2的電路像素部分的公用電路元件的配置的情況中，也可以更絕對(duì)確定地執(zhí)行校正混雜信號(hào)的處理。作為主要實(shí)施例的修改版本的上述修改版本被典型地應(yīng)用于具有二維排列的單位像素的矩陣的CMOS圖像傳感器，每個(gè)單位像素被用于將表示可見光的量的信號(hào)電荷檢測(cè)為物理量。然而，注意，本發(fā)明的實(shí)施方式絕不被限制于該修改版本。即，本發(fā)明還可以被一般地應(yīng)用于任意固態(tài)拍攝裝置，只要該固態(tài)拍攝裝置采用X-Y編址方法并能夠通過(guò)利用每個(gè)單位像素中的兩個(gè)電荷累積單元(即，第一電荷累積單元33和第二電荷累積單元35) 實(shí)施全局曝光機(jī)制(或全局快門)即可。另外，本發(fā)明的應(yīng)用絕不被限制于用于通過(guò)檢測(cè)入射可見光的量的分布而進(jìn)行拍攝的固態(tài)拍攝裝置的應(yīng)用。即，本發(fā)明還可以一般地應(yīng)用于用于通過(guò)檢測(cè)入射的紅外光線、 入射的X射線、入射的粒子等的量的分布而進(jìn)行拍攝的固態(tài)拍攝裝置。需要注意，可以以一個(gè)芯片的形式或以將拍攝單元和信號(hào)處理單元或光學(xué)系統(tǒng)一起放置在具有拍攝功能的封裝中而制造的模塊的形式制造根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)拍攝裝置。4 電子設(shè)備本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于固態(tài)拍攝裝置，還可以應(yīng)用于諸如配備圖像獲取單元(或光電轉(zhuǎn)換單元)的拍攝裝置的電子設(shè)備。該電子設(shè)備包括用作攝像系統(tǒng)的拍攝裝置和具有拍攝功能的移動(dòng)設(shè)備。攝像系統(tǒng)的典型示例是數(shù)碼相機(jī)和視頻攝像機(jī)。另一方面，具有拍攝功能的移動(dòng)設(shè)備包括手持電話和PDA(個(gè)人數(shù)字助理)。另外，應(yīng)用本發(fā)明的電子設(shè)備還包括使用固態(tài)拍攝裝置作為其圖像獲取單元(或圖像讀取單元)的照相設(shè)備。注意，一般地， 如果以模塊的形式制造根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)拍攝裝置，則該模塊被安裝在電子設(shè)備上作為用作拍攝裝置的攝像模塊。拍攝裝置圖18是示出用作根據(jù)本發(fā)明的典型電子設(shè)備的拍攝裝置100的典型配置的框圖。 如圖18中所示，根據(jù)本發(fā)明的拍攝裝置100使用光學(xué)系統(tǒng)、拍攝器件102、DSP電路103、幀存儲(chǔ)器104、顯示設(shè)備105、記錄設(shè)備106、操作系統(tǒng)107和電源系統(tǒng)108。光學(xué)系統(tǒng)包括透鏡組101，而DSP電路103用作攝像信號(hào)處理單元。另外，DSP電路103、幀存儲(chǔ)器104、顯示設(shè)備105、記錄設(shè)備106、操作系統(tǒng)107和電源系統(tǒng)108通過(guò)總線109互相連接。透鏡組101從拍攝對(duì)象接收入射光(也被稱為圖像光)，并基于該光在拍攝器件 102的拍攝表面上創(chuàng)建圖像。拍攝器件102對(duì)每個(gè)像素將作為用于在拍攝器件102的拍攝表面上創(chuàng)建圖像的基礎(chǔ)的入射光的量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將該電信號(hào)輸出至DSP電路103作為像素信號(hào)。顯示設(shè)備105是諸如液晶顯示設(shè)備的平板型顯示設(shè)備或有機(jī)EL(電致發(fā)光)顯示設(shè)備。顯示設(shè)備105顯示在拍攝器件102的拍攝表面上創(chuàng)建的運(yùn)動(dòng)或靜止圖像。幀存儲(chǔ)器 106將在拍攝器件102的拍攝表面上創(chuàng)建的運(yùn)動(dòng)或靜止圖像記錄在諸如錄像帶或DVD的記錄介質(zhì)上。依據(jù)用戶對(duì)操作系統(tǒng)107執(zhí)行的操作，操作系統(tǒng)107發(fā)出操作指令，以執(zhí)行為拍攝裝置100提供的多種功能之一。電源系統(tǒng)108產(chǎn)生多種電平的操作電力，并將該電力以對(duì)電力接收者合適的電平提供給幀存儲(chǔ)器106、顯示設(shè)備105、記錄設(shè)備106和操作系統(tǒng)107。拍攝裝置100還可以被用作視頻攝像機(jī)或數(shù)碼相機(jī)。另外，拍攝裝置100還可以被用作攝像模塊，用于諸如手持電話的移動(dòng)設(shè)備。此外，可以在拍攝裝置100中使用根據(jù)上述主要實(shí)施例或前述修改版本的CMOS圖像傳感器10作為拍攝器件102。依據(jù)由上述主要實(shí)施例或前述修改版本實(shí)施的CMOS圖像傳感器10，可以在不減少有效像素的數(shù)量的情況下校正混雜信號(hào)。因此，通過(guò)使用CMOS圖像傳感器10作為拍攝器件102，可以產(chǎn)生具有所有單獨(dú)像素的累積時(shí)段的同時(shí)性的優(yōu)秀圖像。此外，還可以獲得與包括在CMOS型圖像傳感器10中的有效像素的數(shù)量相當(dāng)?shù)姆直媛省１旧暾?qǐng)包含與2010年3月11日提交到日本專利局的日本在先專利申請(qǐng) JP2010-0M140中公開的主題相關(guān)的主題，通過(guò)引用將其全文合并到這里。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)設(shè)計(jì)需要和其它因素可以進(jìn)行各種修改、組合、 子組合和改變，只要它們?cè)谒綑?quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)拍攝裝置，包括像素陣列單元，包括二維地排列以形成矩陣的單位像素，其中，所述單位像素各自使用光電轉(zhuǎn)換器件，被配置為執(zhí)行將入射光轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換處理，并累積所述信號(hào)電荷，傳輸晶體管，被配置為將所述信號(hào)電荷從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸至第一電荷累積單元，其中，所述信號(hào)電荷已被作為由所述光電轉(zhuǎn)換器件執(zhí)行的所述光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得、并被累積在所述光電轉(zhuǎn)換器件中，所述第一電荷累積單元，被配置為保持由所述傳輸晶體管從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸?shù)乃鲂盘?hào)電荷，讀晶體管，被配置為讀出在所述第一電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷，并向第二電荷累積單元輸出所述信號(hào)電荷，所述第二電荷累積單元，被配置為保持由所述讀晶體管讀出的所述信號(hào)電荷， 復(fù)位晶體管，被配置為復(fù)位所述第二電荷累積單元，以及放大晶體管，被配置為輸出表示在所述第二電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷的電信號(hào)；驅(qū)動(dòng)單元，被配置為驅(qū)動(dòng)所述第二電荷累積單元，其中從所述第二電荷累積單元獲得與在將所述信號(hào)電荷保持在所述第一電荷累積單元中的時(shí)段期間在所述第一電荷累積單元中產(chǎn)生的混雜信號(hào)成分相對(duì)應(yīng)的混雜信號(hào)成分；以及校正單元，被配置為通過(guò)利用從所述第二電荷累積單元中獲得的所述混雜信號(hào)成分來(lái)校正表示所述信號(hào)電荷的信號(hào)，其中，所述信號(hào)電荷被保持在所述第一電荷累積單元中。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)拍攝裝置，其中對(duì)于包括在所述像素陣列單元中的所有所述單位像素中的每個(gè)，在將信號(hào)電荷累積在所述光電轉(zhuǎn)換器件中的時(shí)段結(jié)束時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)單元復(fù)位所述第一電荷累積單元、以及所述第二電荷累積單元，并接著驅(qū)動(dòng)所述傳輸晶體管，以在批傳輸操作中將累積在所述光電轉(zhuǎn)換器件中的信號(hào)電荷傳輸至所述第一電荷累積單元；并且在后續(xù)的行接著行的讀操作中，所述驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述放大晶體管，以輸出在包括在所述矩陣中的作為正被讀的行的行上提供的所述第二電荷累積單元的第一信號(hào)電平，并接著驅(qū)動(dòng)所述讀晶體管，以在再次驅(qū)動(dòng)所述放大晶體管以輸出所述第二電荷累積單元的第二信號(hào)電平之前，將保持在所述第一電荷累積單元中的信號(hào)電荷傳輸至所述第二電荷累積單兀。
3.如權(quán)利要求2所述的固態(tài)拍攝裝置，其中，所述校正單元從所述第二信號(hào)電平中減去所述第一信號(hào)電平。
4.如權(quán)利要求3所述的固態(tài)拍攝裝置，其中，所述校正單元從所述第二信號(hào)電平中減去作為將所述第一信號(hào)電平乘以預(yù)先設(shè)置的系數(shù)的結(jié)果而獲得的乘積。
5.如權(quán)利要求4所述的固態(tài)拍攝裝置，其中，所述系數(shù)是基于所述第一電荷累積單元的面積與所述第二電荷累積單元的面積的比而預(yù)先設(shè)置的系數(shù)。
6.如權(quán)利要求3所述的固態(tài)拍攝裝置，其中用作減數(shù)的所述第一信號(hào)電平和用作被減數(shù)的所述第二信號(hào)電平分別是由產(chǎn)生用于創(chuàng)建圖像的像素信號(hào)的有效像素輸出的第一和第二信號(hào)電平；并且所述校正單元分別從由所述有效像素輸出的所述第一和第二信號(hào)電平中減去由提供在所述像素陣列單元的周圍的被遮光的像素在被遮光的狀態(tài)中輸出的第一信號(hào)電平和第二信號(hào)電平。
7.如權(quán)利要求6所述的固態(tài)拍攝裝置，其中，所述校正單元通過(guò)將由所述有效像素輸出的所述第一信號(hào)電平乘以預(yù)先設(shè)置的系數(shù)來(lái)計(jì)算有效像素乘積，以及通過(guò)將由所述被遮光的像素輸出的所述第一信號(hào)電平乘以預(yù)先設(shè)置的系數(shù)來(lái)計(jì)算被遮光的像素乘積；以及從由所述有效像素輸出的所述第二信號(hào)電平中減去所述有效像素乘積，并從由所述被遮光的像素輸出的所述第二信號(hào)電平中減去所述被遮光的像素乘積。
8.如權(quán)利要求2所述的固態(tài)拍攝裝置，其中在行接著行的讀操作中，在將所述正被讀的行的所述第一信號(hào)電平輸出之后，所述驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述復(fù)位晶體管，以復(fù)位所述第二電荷累積單元，并驅(qū)動(dòng)所述放大晶體管，以在輸出所述第二信號(hào)電平之前輸出復(fù)位電平；并且所述校正單元從所述第二信號(hào)電平中減去所述第一信號(hào)電平和所述復(fù)位電平。
9.如權(quán)利要求3所述的固態(tài)拍攝裝置，其中所述校正單元是用于通過(guò)利用下述器件來(lái)將由所述單位像素輸出的模擬像素信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字像素信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器比較器，用于將所述模擬像素信號(hào)與具有斜坡波形的基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，以及遞增/遞減計(jì)數(shù)器，用于與具有固定周期的時(shí)鐘信號(hào)同步地執(zhí)行遞增/遞減計(jì)數(shù)操作， 并且，當(dāng)由所述比較器輸出的信號(hào)被反相時(shí)停止所述遞增/遞減計(jì)數(shù)操作，以產(chǎn)生表示所述數(shù)字像素信號(hào)的計(jì)數(shù)值；并且利用提供給所述比較器的所述第一信號(hào)電平，所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器執(zhí)行所述遞減計(jì)數(shù)操作，并且，利用提供給所述比較器的所述第二信號(hào)電平，所述遞增/遞減計(jì)數(shù)器執(zhí)行所述遞增計(jì)數(shù)操作，以從所述第二信號(hào)電平中減去所述第一信號(hào)電平。
10.如權(quán)利要求9所述的固態(tài)拍攝裝置，其中，所述校正單元從所述第二信號(hào)電平中減去作為將所述第一信號(hào)電平乘以預(yù)先設(shè)置的系數(shù)的結(jié)果而獲得的乘積。
11.如權(quán)利要求10所述的固態(tài)拍攝裝置，其中，依據(jù)所述系數(shù)確定所述基準(zhǔn)信號(hào)的所述斜坡波形的梯度。
12.如權(quán)利要求10所述的固態(tài)拍攝裝置，其中，所述系數(shù)是基于所述第一電荷累積單元的面積與所述第二電荷累積單元的面積的比而預(yù)先設(shè)置的系數(shù)。
13.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)拍攝裝置，其中，所述單位像素包括由包括所述單位像素本身的多個(gè)單位像素共享的某些電路元件。
14.如權(quán)利要求13所述的固態(tài)拍攝裝置，其中，共享所述電路元件的所述單位像素是提供在所述矩陣的同一列上的兩個(gè)單位像素。
15.如權(quán)利要求14所述的固態(tài)拍攝裝置，其中由所述兩個(gè)單位像素共享的所述電路元件包括所述第二電荷累積單元；并且所述第二電荷累積單元與在所述兩個(gè)單位像素中的特定的一個(gè)中使用的所述第一電荷累積單元之間的距離等于所述第二電荷累積單元與在所述兩個(gè)單位像素中的另一個(gè)中使用的所述第一電荷累積單元之間的距離。
16.一種驅(qū)動(dòng)固態(tài)拍攝裝置的驅(qū)動(dòng)方法，所述固態(tài)拍攝裝置包括像素陣列單元，所述像素陣列單元包括二維地排列以形成矩陣的單位像素，所述單位像素各自使用光電轉(zhuǎn)換器件，被配置為執(zhí)行將入射光轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換處理，并累積所述信號(hào)電荷，傳輸晶體管，被配置為將所述信號(hào)電荷從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸至第一電荷累積單元，其中，所述信號(hào)電荷已被作為由所述光電轉(zhuǎn)換器件執(zhí)行的所述光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得、并被累積在所述光電轉(zhuǎn)換器件中，所述第一電荷累積單元，被配置為保持由所述傳輸晶體管從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸?shù)乃鲂盘?hào)電荷，讀晶體管，被配置為讀出在所述第一電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷，并向第二電荷累積單元輸出所述信號(hào)電荷，所述第二電荷累積單元，被配置為保持由所述讀晶體管讀出的所述信號(hào)電荷， 復(fù)位晶體管，被配置為復(fù)位所述第二電荷累積單元，以及放大晶體管，被配置為輸出表示在所述第二電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷的電信號(hào)；所述驅(qū)動(dòng)方法包括以下步驟驅(qū)動(dòng)所述第二電荷累積單元，其中從所述第二電荷累積單元獲得與在將所述信號(hào)電荷保持在所述第一電荷累積單元中的時(shí)段期間在所述第一電荷累積單元中產(chǎn)生的混雜信號(hào)成分相對(duì)應(yīng)的混雜信號(hào)成分；以及通過(guò)利用從所述第二電荷累積單元中獲得的所述混雜信號(hào)成分來(lái)校正表示所述信號(hào)電荷的信號(hào)，其中，所述信號(hào)電荷被保持在所述第一電荷累積單元中。
17.一種具有固態(tài)拍攝裝置的電子設(shè)備，所述固態(tài)拍攝裝置包括像素陣列單元，包括二維地排列以形成矩陣的單位像素，所述單位像素各自使用 光電轉(zhuǎn)換器件，被配置為執(zhí)行將入射光轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換處理，并累積所述信號(hào)電荷，傳輸晶體管，被配置為將所述信號(hào)電荷從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸至第一電荷累積單元，其中，所述信號(hào)電荷已被作為由所述光電轉(zhuǎn)換器件執(zhí)行的所述光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得、并被累積在所述光電轉(zhuǎn)換器件中，所述第一電荷累積單元，被配置為保持由所述傳輸晶體管從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸?shù)乃鲂盘?hào)電荷，讀晶體管，被配置為讀出在所述第一電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷，并向第二電荷累積單元輸出所述信號(hào)電荷，所述第二電荷累積單元，被配置為保持由所述讀晶體管讀出的所述信號(hào)電荷， 復(fù)位晶體管，被配置為復(fù)位所述第二電荷累積單元，以及放大晶體管，被配置為輸出表示在所述第二電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷的電信號(hào)；驅(qū)動(dòng)單元，被配置為驅(qū)動(dòng)所述第二電荷累積單元，其中從所述第二電荷累積單元獲得與在將所述信號(hào)電荷保持在所述第一電荷累積單元中的時(shí)段期間在所述第一電荷累積單元中產(chǎn)生的混雜信號(hào)成分相對(duì)應(yīng)的混雜信號(hào)成分；以及校正單元，被配置為通過(guò)利用從所述第二電荷累積單元中獲得的所述混雜信號(hào)成分來(lái)校正表示所述信號(hào)電荷的信號(hào)，其中，所述信號(hào)電荷被保持在所述第一電荷累積單元中。
18.—種固態(tài)拍攝裝置，包括像素陣列單元，包括二維地排列以形成矩陣的單位像素，所述單位像素各自使用 光電轉(zhuǎn)換器件，被配置為執(zhí)行將入射光轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換處理，并累積所述信號(hào)電荷，傳輸晶體管，被配置為將所述信號(hào)電荷從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸至第一電荷累積單元，其中，所述信號(hào)電荷已被作為由所述光電轉(zhuǎn)換器件執(zhí)行的所述光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得、并被累積在所述光電轉(zhuǎn)換器件中，所述第一電荷累積單元，被配置為保持由所述傳輸晶體管從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸?shù)乃鲂盘?hào)電荷，讀晶體管，被配置為讀出在所述第一電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷，并向第二電荷累積單元輸出所述信號(hào)電荷，所述第二電荷累積單元，被配置為保持由所述讀晶體管讀出的所述信號(hào)電荷， 復(fù)位晶體管，被配置為復(fù)位所述第二電荷累積單元，以及放大晶體管，被配置為輸出表示在所述第二電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷的電信號(hào)；控制單元，被配置為執(zhí)行控制，以在由所述傳輸晶體管傳輸?shù)乃鲂盘?hào)電荷正被保持在所述第一電荷累積單元中的時(shí)段期間從所述第二電荷累積單元輸出信號(hào)，該信號(hào)用來(lái)表示在所述第二電荷累積單元中累積的電荷量；以及校正單元，被配置為通過(guò)利用從所述第二電荷累積單元中輸出的所述信號(hào)來(lái)校正表示所述信號(hào)電荷的信號(hào)，其中，所述信號(hào)電荷被保持在所述第一電荷累積單元中。
19.如權(quán)利要求18所述的固態(tài)拍攝裝置，其中所述像素陣列單元還包括選擇晶體管，用于選擇性地將由所述放大晶體管輸出的信號(hào)施加在信號(hào)線上；并且所述控制單元控制所述選擇晶體管，以輸出表示累積在所述第二電荷累積單元中的電荷量的所述信號(hào)。
20.一種固態(tài)拍攝裝置，包括像素陣列部件，包括二維地排列以形成矩陣的單位像素，所述單位像素各自使用 光電轉(zhuǎn)換器件，被配置為執(zhí)行將入射光轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換處理，并累積所述信號(hào)電荷，傳輸晶體管，被配置為將所述信號(hào)電荷從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸至第一電荷累積單元，其中，所述信號(hào)電荷已被作為由所述光電轉(zhuǎn)換器件執(zhí)行的所述光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得、并被累積在所述光電轉(zhuǎn)換器件中，所述第一電荷累積單元，被配置為保持由所述傳輸晶體管從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸?shù)乃鲂盘?hào)電荷，讀晶體管，被配置為讀出在所述第一電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷，并向第二電荷累積單元輸出所述信號(hào)電荷，所述第二電荷累積單元，被配置為保持由所述讀晶體管讀出的所述信號(hào)電荷， 復(fù)位晶體管，被配置為復(fù)位所述第二電荷累積單元，以及放大晶體管，被配置為輸出表示在所述第二電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷的電信號(hào)；驅(qū)動(dòng)部件，用于驅(qū)動(dòng)所述第二電荷累積單元，其中從所述第二電荷累積單元獲得與在將所述信號(hào)電荷保持在所述第一電荷累積單元中的時(shí)段期間在所述第一電荷累積單元中產(chǎn)生的混雜信號(hào)成分相對(duì)應(yīng)的混雜信號(hào)成分；以及校正部件，用于通過(guò)利用從所述第二電荷累積單元中獲得的所述混雜信號(hào)成分來(lái)校正表示所述信號(hào)電荷的信號(hào)，其中，所述信號(hào)電荷被保持在所述第一電荷累積單元中。
21. 一種固態(tài)拍攝裝置，包括像素陣列部件，包括二維地排列以形成矩陣的單位像素，所述單位像素各自使用 光電轉(zhuǎn)換器件，被配置為執(zhí)行將入射光轉(zhuǎn)換為信號(hào)電荷的光電轉(zhuǎn)換處理，并累積所述信號(hào)電荷，傳輸晶體管，被配置為將所述信號(hào)電荷從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸至第一電荷累積單元，其中，所述信號(hào)電荷已被作為由所述光電轉(zhuǎn)換器件執(zhí)行的所述光電轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲得、并被累積在所述光電轉(zhuǎn)換器件中，所述第一電荷累積單元，被配置為保持由所述傳輸晶體管從所述光電轉(zhuǎn)換器件傳輸?shù)乃鲂盘?hào)電荷，讀晶體管，被配置為讀出在所述第一電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷，并向第二電荷累積單元輸出所述信號(hào)電荷，所述第二電荷累積單元，被配置為保持由所述讀晶體管讀出的所述信號(hào)電荷， 復(fù)位晶體管，被配置為復(fù)位所述第二電荷累積單元，以及放大晶體管，被配置為輸出表示在所述第二電荷累積單元中保持的所述信號(hào)電荷的電信號(hào)；控制部件，用于執(zhí)行控制，以在由所述傳輸晶體管傳輸?shù)乃鲂盘?hào)電荷正被保持在所述第一電荷累積單元中的時(shí)段期間從所述第二電荷累積單元輸出信號(hào)，該信號(hào)用來(lái)表示在所述第二電荷累積單元中累積的電荷量；以及校正部件，用于通過(guò)利用從所述第二電荷累積單元中輸出的所述信號(hào)來(lái)校正表示所述信號(hào)電荷的信號(hào)，其中，所述信號(hào)電荷被保持在所述第一電荷累積單元中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固態(tài)拍攝裝置、驅(qū)動(dòng)固態(tài)拍攝裝置的方法以及電子設(shè)備，該固態(tài)拍攝裝置包括包括二維地排列以形成矩陣的單位像素的像素陣列單元，所述單位像素各自使用光電轉(zhuǎn)換器件、傳輸晶體管、第一電荷累積單元、讀晶體管、第二電荷累積單元、復(fù)位晶體管和放大晶體管；驅(qū)動(dòng)單元；以及校正單元。
文檔編號(hào)H04N5/3745GK102196199SQ20111005245
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者加藤昭彥, 吉村真一, 大池佑輔, 山村育弘, 田浦忠行 申請(qǐng)人:索尼公司