固态成像器件及其驱动方法、成像装置以及电子设施制造方法及图纸

一种固态成像器件，包括：器件部分，其中沿着预定方向排列单元构成元件，每个单元构成元件包括检测基于物理信息改变而产生的电荷的电荷检测单元、和传输该电荷检测单元所检测的信号电荷的传输单元；以及供电电压控制部分，其能够通过向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压来传输该电荷检测单元所检测的电荷的一部分、并且能够通过向传输单元供应与用于抑制高光溢出的所述控制电压不同的第一控制电压来传输该电荷检测单元所检测的信号电荷。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种固态成像器件、成像装置、电子设施、以及驱动该固态成像器件的方法。
技术介绍
在多种电子设施中已经使用了电荷检测器件、电荷传输器件、固态成像器件或成像装置。在多种领域中已经使用了将物理量分布(例如，压カ分布等)读取作为电信号的物理量分布检测半导体器件(所述物理量分布已经被单元构成元件(unit constituentelements)转换为电信号)、或者将图像信息处理为物理量分布的固态成像器件。例如，已经以线性形状或矩阵形式排列了单元构成元件(例如，单元像素)，所述单元构成元件具有用于检测基于电磁波、压カ或其它多种物理信息中的改变而产生的电荷的电荷检测功能，诸如具有对外部输入的电磁波(诸如光或辐射)的灵敏度、或者检测基于压カ改变而产生 的电荷。例如，在视频设施领域中，已经使用了在多种物理量中检测光的CCD(电荷耦合器件)类型的、MOS (金属氧化物半导体)类型的、或者CMOS (互补金属氧化物半导体)类型的固态成像器件(例如，參见JP-A-2008-99158)。它们将已经被单元构成元件(固态成像器件中的像素)转换为电信号的物理量分布读取作为电信号。
技术实现思路
这里，例如，在高強度光入射时的大信号情况下，高光溢出(blooming)现象发生，其中，电荷超出饱和值并且漏出到相邻像素。高光溢出造成图像变差，诸如曝光过度的(blown-out)高光区域的扩展或错误颜色。因此，期望提供一种能够抑制由于高光溢出现象而引起的图像变差的技木。本公开的第一实施例针对ー种固态成像器件，其包括其中沿着预定方向排列单元构成元件的器件部分，其中，每个单元构成元件包括检测基于物理信息改变而产生的电荷的电荷检测单元、和传输该电荷检测单元所检测的信号电荷的传输单元；以及供电电压控制部分，其能够通过向传输单元(具体地，向其控制电极等)供应用于抑制高光溢出的控制电压来传输该电荷检测单元所检测的电荷的一部分、并且能够通过向传输单元供应与用于抑制高光溢出的所述控制电压不同的第一控制电压来传输该电荷检测单元所检测的电荷。在与本公开的第一实施例相关的固态成像器件的具体实施例中描述的各种固态成像器件进ー步定义了与本公开的第一实施例相关的固态成像器件的有利具体示例。本公开的第二实施例针对ー种成像装置，其包括其中沿着预定方向排列单元构成元件的器件部分，其中，每个单元构成元件包括检测基于物理信息改变而产生的电荷的电荷检测单元、和传输该电荷检测单元所检测的信号电荷的传输单元；入射系统，其将物理信息引导至电荷检测单元；以及供电电压控制部分，其能够通过向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压来传输该电荷检测单元所检测的电荷的一部分、并且能够通过向传输単元供应与用于抑制高光溢出的所述控制电压不同的第一控制电压来传输该电荷检测单元所检测的信号电荷。在与第一实施例相关的固态成像器件的具体实施例中描述的各种技术和方法可施加干与本公开的第二实施例相关的成像装置，并且向其施加了所述技术和方法的配置进ー步定义了与本公开的第二实施例相关的成像装置的有利具体示例。本公开的第三实施例针对ー种电子设施，其包括其中沿着预定方向排列单元构成元件的器件部分，其中，每个单元构成元件包括检测基于物理信息改变而产生的电荷的电荷检测单元、和传输该电荷检测单元所检测的信号电荷的传输单元；供电电压控制部分，其能够通过向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压来传输该电荷检测单元所检测的电荷的一部分、并且能够通过向传输单元供应用于与抑制高光溢出的所述控制电压不同的第一控制电压来传输该电荷检测单元所检测的信号电荷；以及信号处理部分，其基于该器件部分所检测的信号电荷而处理信号。在与本公开的第一实施例相关的固态成像器件的具体实施例中描述的各种技术和方法可施加于与本公开的第三实施例相关的电子设施，并且向其施加了所述技术和方法的配置进ー步定义了与本公开的第三实施例相关的电子 设施的有利具体示例。本公开的第四实施例针对ー种驱动固态成像器件的方法，所述固态成像器件包括其中沿着预定方向排列单元构成元件的器件部分，其中，姆个单元构成元件包括检测基于物理信息改变而产生的电荷的电荷检测单元、和传输该电荷检测单元所检测的信号电荷的传输单兀，所述方法包括通过向传输单兀供应用于抑制高光溢出的控制电压来传输该电荷检测单元所检测的电荷的一部分，以及通过向传输单元供应用于与抑制高光溢出的所述控制电压不同的第一控制电压来传输该电荷检测单元所检测的电荷。在与本公开的第一实施例相关的固态成像器件的具体实施例中描述的各种技术和方法可施加于与本公开的第四实施例相关的驱动固态成像器件的方法，并且向其施加了所述技术和方法的配置进ー步定义了与本公开的第四实施例相关的驱动固态成像器件的方法的有利具体示例。例如，根据在本说明书中公开的内容，在处理基于ー器件部分所检测的信号电荷的信号时，首先向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压，并传输电荷检测单元所检测的电荷的一部分。所述用于抑制高光溢出的控制电压与此后被用来检测基于该器件部分的信号电荷而读取信号的第一控制电压不同。在向传输单元(具体地，其控制电极等)供应第一控制信号之前，向该传输単元供应用于抑制高光溢出的控制电压，并且在规定电荷检测时间内物理信息的改变量超过电荷检测单元的饱和电荷量的情况下，当向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压时，通过该传输单元来传输该电荷检测单元所检测的电荷的一部分。也就是说，通过在电荷超出饱和电平(多余电荷从电荷检测单元中流出)之前施加用于抑制高光溢出的控制电压，可以通过传输单元预先释放多余电荷的一部分。例如，在入射光较弱的情况下，电荷检测单元产生少量电荷，并且信号电荷不超过通过施加高光溢出控制电压而造成的传输单元的电势。相应地，所检测到的电荷被保持在电荷检测单元中，并且然后通过施加第一控制电压而被完全传输最終被读取为信号电平。另ー方面，如果入射光较强，电荷检测单元产生大量电荷，并且信号电荷的一部分超过通过施加高光溢出控制电压而造成的传输单元的电势而要被传输。由此，在低光强度时，可以在没有信号变差的情况下通过在充分曝光时间之后的完全传输来读取信号，然而在高光強度时，可以将高光溢出量降低与超过通过施加高光溢出控制电压而造成的电势的多余量一祥的量。根据与第一实施例相关的固态成像器件、与第二实施例相关的成像装置、与第三实施例相关的电子设施、以及与第四实施例相关的驱动固态成像器件的驱动方法，在大信号情况下，可以预先释放多余电荷的一部分，并且由此可以抑制由于高光溢出现象而引起的图像变差。附图说明图I是根据实施例的CMOS固态成像器件的基本配置图；图2是解释固态成像器件的信号获取差分处理的时序图；图3是固态成像器件的关注于AD转换处理和⑶S处理的简单电路图； 图4A到4E是解释高光溢出现象的图；图5A和5B是解释对抗高光溢出现象的对策的原理的图(图I);图6A到6D是解释对抗高光溢出现象的对策的原理的图(图2);图7是解释BM快门定时和BM控制电压设置条件的基础的图(图I);图8A到8C是解释BM快门定时和BM控制电压设置条件的基础的图(图2);图9A和9B是解释BM快门定时和BM控制电压设置条件的基础的图(图3);图10是解释BM快门定时和BM控制电压设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.16 JP 2011-0577241.一种固态成像器件，包括 器件部分，其中沿着预定方向排列单元构成元件，姆个单元构成元件包括检测基于物理信息改变而产生的电荷的电荷检测单元、和传输该电荷检测单元所检测的信号电荷的传输单元；以及 供电电压控制部分，其能够通过向传输单兀供应用于抑制高光溢出的控制电压来传输该电荷检测单元所检测的电荷的一部分、并且能够通过向传输单元供应与用于抑制高光溢出的所述控制电压不同的第一控制电压来传输该电荷检测单元所检测的信号电荷。2.如权利要求I所述的固态成像器件，其中，在规定电荷检测时间内物理信息的改变量超过电荷检测单元的饱和电荷量的情况下，当向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压时，传输该电荷检测单兀所检测的电荷的一部分。3.如权利要求I所述的固态成像器件，其中，用于抑制高光溢出的控制电压是在向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压时电荷检测单元可以保持与电荷检测单元的饱和电荷量相对应的电荷量时的电压。4.如权利要求I所述的固态成像器件，其中，供电电压控制部分向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压一次。5.如权利要求4所述的固态成像器件，其中，用于抑制高光溢出的控制电压是在向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压时电荷检测单元可以保持与电荷检测单元的饱和电荷量相对应的电荷量时的电压。6.如权利要求4所述的固态成像器件，其中，在假设从通过电荷检测单元开始进行电荷检测到向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压所占的时间为Tbm、并且电荷量在存储时间Ts处达到电荷检测单元的饱和电荷量Hs的情况下，供电电压控制部分将用于抑制高光溢出的控制电压设置至电荷检测单元可以保持TbmXHs/Ts的电荷量时的值。7.如权利要求I所述的固态成像器件，其中，供电电压控制部分继续向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压从电荷检测开始直至经过了预定时间。8.如权利要求7所述的固态成像器件，其中，用于抑制高光溢出的控制电压是在停止向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压时电荷检测单元可以保持与电荷检测单元的饱和电荷量相对应的电荷量时的电压。9.如权利要求7所述的固态成像器件，其中，在假设从通过电荷检测单元开始进行电荷检测到停止向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压所占的时间为Tbm、并且电荷量在存储时间Ts处达到电荷检测单元的饱和电荷量Hs的情况下，供电电压控制部分将用于抑制高光溢出的控制电压设置至电荷检测单元可以保持TbmXHs/Ts的电荷量时的值。10.如权利要求I所述的固态成像器件，其中，供电电压控制部分向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压多次。11.如权利要求10所述的固态成像器件，其中，用于抑制高光溢出的控制电压是在向传输单元供应用于抑制高光溢出的控制电压多次时电荷检测单元可以保持与电荷检测单元的饱和电荷量相对应的电荷量时的电压。12.如权利要求10所述的固态成像器件，其中，在假设电荷量在存储时间Ts处达到电荷检测单元的饱和电荷量Hs的情况下，供电电压控制部分将用于抑制高光溢出的第η控制电压设置至电荷检测单元可以保持nXHs/N(n= I到N_l)的电荷量时的值，并且以Ts/N时间间隔向传输单元供应该控制电压N-I (N ^ 2)次。13.如权利要求10所述的固态成像器件，其中，多次用于抑制高...

【专利技术属性】
技术研发人员：笠井弦，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：