电子装置和用于其的驱动方法制造方法及图纸

一种电子装置，包括：像素阵列部分，其中各像素包括：光电转换部分，其生成对应于光量的信号电荷；电荷累积部分，其从对应的光电转换部分接收信号电荷，并且被所述对应的光电转换部分共享；以及像素晶体管，其读出通过所述对应的光电转换部分生成的信号电荷，并且被所述对应的光电转换部分共享；包括扫描器的固态图像捕获设备，所述扫描器能够驱动所述像素以便同时开始全部像素的曝光时段，能够驱动所述像素以便同时结束全部像素的曝光时段，并且在读出时段中顺序选择和扫描所述像素；以及机械快门，其确定用于静止图像拍摄的所述曝光时段的结束。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及具有固态图像捕获设备的电子装置。特别地，本公开涉及具有带有全局快门功能的固态图像捕获设备的电子装置。此外，本公开涉及用于该电子装置的驱动方法。
技术介绍
典型地，CMOS (互补金属氧化物半导体)固态图像捕获设备采用这样的系统，该系统用于逐行顺序读出通过按二维矩阵排列的像素中的光接收部分生成和累积的信号电荷。在该情况下，通过读出信号电荷的开始和结束确定在各像素的光接收部分的曝光时序。因 此，在各像素处的曝光时序彼此不同。由此，当这样的COMS固态图像捕获设备用于捕获快速移动的被摄体的图像时，存在被摄体的捕获图像失真的问题。为了克服这样的问题，近年来已经提出实现信号电荷累积的同时性的同时图像捕获功能(全局快门功能)，并且具有全局快门功能的CMOS固态图像捕获设备的应用数量也正在增加。为了确保存储光接收部分生成的信号电荷直到读出信号电荷，具有全局快门功能的CMOS固态图像捕获设备典型地具有光遮挡电荷累积部分。在典型的CMOS固态图像捕获设备中，通常使用原始包括在各像素中的浮置扩散部分配置电荷累积部分。日本未审查专利申请公开No. 2009-268083公开了使用两个元件(即，CXD (电荷耦合器件)型电荷保持电容器部分和浮置扩散部分)作为电荷累积部分以增加饱和电子的数量的配置。在典型的CMOS固态图像捕获设备中，其中多个像素共享一个像素电路的像素共享系统是可用的，以便实现更高的像素密度。在具有全局快门功能的固态图像捕获设备中，当像素共享系统用于其中浮置扩散部分用作电荷保持电容器部分的配置时，各像素的信号在浮置扩散部分中混合。因此，难以采用像素共享系统，由此在像素的大小减小中存在问题。在日本未审查专利申请公开No. 2009-268083中公开的固态图像捕获设备中，因为信号电荷还累积在CCD型电荷保持电容器部分和浮置扩散部分中，所以难以采用像素共孕系统。
技术实现思路
鉴于以上，期望提供一种电子装置，其具有带有全局快门功能的固态图像捕获设备并且具有其中多个像素共享像素电路的配置，从而降低了像素的大小。根据本公开的实施例，提供一种电子装置。该电子装置包括其中各像素按矩阵二维排列的像素阵列部分，具有扫描器的固态图像捕获设备，以及机械快门。所述像素包括生成对应于光量的信号电荷的光电转换部分，像素晶体管，以及被对应的光电转换部分共享的电荷累积部分。该像素晶体管是用于传送和读出通过光电转换部分累积的信号电荷的晶体管。在信号电荷的曝光时段，扫描器能够驱动像素以便同时开始全部像素的曝光时段，能够驱动像素以便同时结束全部像素的曝光时段，并且在读出时段中顺序选择和扫描各像素。对静止图像拍摄，该机械快门确定曝光时段的结束。在公开的电子装置中，对于具有全局快门功能的固态图像捕获设备实现像素共享系统。此外，因为机械快门与采用像素共享系统的固态图像捕获设备组合，所以可能在实现由于像素共享的小型化的同时，实现用于静态图像拍摄的全局快门功能。根据本公开的实施例，提供一种用于电子装置的驱动方法。在具有上述配置的电子装置中，对于运动图像拍摄，通过放电由光电转换部分累积的信号电荷，同时开始全部像素的曝光时段。然后，通过将在曝光时段由光电转换部分生成和累积的信号电荷传送到对应的电荷累积部分，同时结束全部像素的曝光时段。对于静止图像拍摄，通过放电由光电转换部分累积的信号电荷同时开始全部像素的曝光时段，并且通过关闭机械快门结束全部像素的曝光时段。根据公开的用于该电子装置的驱动方法，因为对于具有像素共享系统和机械快门功能的固态图像捕获设备采用机械快门，所以运动图像拍摄和静止图像拍摄可以实际上用全局快门执行。 根据本公开，在具有全局快门功能的固态图像捕获设备中，因为多个像素共享像素电路，所以各像素的大小减少，从而实现电子装置的小型化。附图说明图I是图示根据本公开第一实施例的电子装置的示意性框图；图2是图示根据本公开第一实施例的、整体CMOS固态图像捕获设备的示意性框图；图3图示根据本公开第一实施例的、固态图像捕获设备中的各像素的电路配置；图4是图示根据本公开第一实施例的、固态图像捕获设备中的各像素之一的剖视图(和部分电路图)；图5是用于根据本公开第一实施例的电子装置拍摄运动图像的情况的时序图；图6是对应于图5所示的时序图、以及图示从单位像素曝光到其读出的电子移动和电势转变的剖面电势图(部分I)；图7是对应于图5所示的时序图、以及图示从单位像素曝光到其读出的电子移动和电势转变的剖面电势图(部分2)；图8是用于根据本公开实施例的电子装置拍摄静止图像的情况的时序图；图9A图示可应用于根据本公开实施例的固态图像捕获设备的实际像素阵列的一个示例，以及图9B图示当实际像素阵列中的共享像素的信号电荷相加时的有效像素阵列；图10图示可应用于三个像素共享第二电荷累积部分和多个像素晶体管的情况的像素阵列的示例；图11图示根据本公开第二实施例的电子装置中包括的固态图像捕获设备的电路配置；图12是用于根据本公开第二实施例的电子装置拍摄运动图像的情况的时序图；以及图13是用于根据本公开第二实施例的电子装置拍摄静止图像的情况的时序图。具体实施例方式以下将参考图I到13，通过示例的方式，描述根据本公开实施例的电子装置和用于该电子装置的固态图像捕获设备。按以下列出的顺序描述本公开的各实施例。本公开不限于以下描述的各示例。I.第一实施例电子装置和固态图像捕获设备1-1.电子装置的配置1-2.固态图像捕获设备的整体配置1-3.固态图像捕获设备的主要部分的配置1-4.用于电子装置的驱动方法运动图像 1-5.用于电子装置的驱动方法静止图像1-6.像素的布局2.第二实施例电子装置和固态图像捕获设备〈I.第一实施例电子装置和固态图像捕获设备〉[1-1.电子装置的配置]首先将描述根据本公开第一实施例的电子装置。图I是图示根据本公开第一实施例的电子装置的示意性框图。在本实施例中，相机实现为电子装置的一个示例。根据本实施例的电子装置50包括光学透镜组(光学系统)51、机械快门61、固态图像捕获设备I、DSP (数字信号处理器)53、帧存储器57和CPU (中央处理单元)54。电子装置50进一步包括显示设备55、记录设备58、操作系统56、电源系统59等。机械快门61、DSP 53、帧存储器57、CPU 54、显示设备55、记录设备58、操作系统56和电源系统59连接到公共总线线60。光学透镜组51将来自被摄体的图像光(入射光)引导到固态图像捕获设备I的图像捕获平面(像素阵列部分或像素部分)。机械快门61控制光发射到固态图像捕获设备I的时段和切断光的时段。固态图像捕获设备I通过光学透镜组51在图像捕获平面形成的光图像转换为用于各个像素的电信号。DSP 53控制固态图像捕获设备1，从其接收信号，并且生成图像信号。帧存储器57是用于暂时存储通过DSP 53处理的图像信号的存储器。显示设备55显示输出为DSP 53的处理结果的图像信号。记录设备58将图像信号记录到例如磁带、磁盘、光盘或存储卡。操作系统56用于操作相机。电源系统59用于为驱动固态图像捕获设备I和机械快门61供电。CPU 54控制电子装置50的上述各元件的操作。[1-2.固态图像捕获设备的整体配置]接下来，将给出根据本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子装置，包括：像素阵列部分，其中各像素按矩阵二维排列，所述像素包括：光电转换部分，其生成对应于光量的信号电荷；电荷累积部分，其从对应的光电转换部分接收信号电荷，并且被所述对应的光电转换部分共享；以及像素晶体管，其读出通过所述对应的光电转换部分生成的信号电荷，并且被所述对应的光电转换部分共享；包括扫描器的固态图像捕获设备，所述扫描器能够驱动所述像素以便同时开始全部像素的曝光时段，能够驱动所述像素以便同时结束全部像素的曝光时段，并且在读出时段中顺序选择和扫描所述像素；以及机械快门，其确定用于静止图像拍摄的所述曝光时段的结束。

【技术特征摘要】
2011.06.21 JP 2011-1376531.一种电子装置，包括 像素阵列部分，其中各像素按矩阵ニ维排列，所述像素包括光电转换部分，其生成对应于光量的信号电荷；电荷累积部分，其从对应的光电转换部分接收信号电荷，并且被所述对应的光电转换部分共享；以及像素晶体管，其读出通过所述对应的光电转换部分生成的信号电荷，并且被所述对应的光电转换部分共享； 包括扫描器的固态图像捕获设备，所述扫描器能够驱动所述像素以便同时开始全部像素的曝光时段，能够驱动所述像素以便同时结束全部像素的曝光时段，并且在读出时段中顺序选择和扫描所述像素；以及 机械快门，其确定用于静止图像拍摄的所述曝光时段的结束。2.根据权利要求I的电子装置，其中共享对应的像素晶体管的所述光电转换部分光电地转换对应的相同颜色的光。3.根据权利要求2的电子装置，其中在所述像素阵列部分，交替排列其中排列光电地转换绿光的像素的列、以及其中在列方向交替排列光电地转换红光的两个像素和光电地转换蓝光的两个像素的列，以及 在列方向彼此相邻的两个相同顔色的像素共享对应的电荷累积部分。4.根据权利要求I的电子装置，其中每个像素具有用于所述对应的光电转换部分的暂时电荷保持部分，所述暂时电荷保持部分提供在所述光电转换部分和所述电荷累积部分之间，以及 当曝光时段结束时，所述光电转换部分生成的信号电荷传送到所述暂时电荷保持部分，并且超过所述暂时电荷保持部分的饱和电荷的量的信号电荷传送到所述电荷累积部分。5.根据权利要求2的电子装置，其中所述像素具有拜耳排列，以及 在列方向相邻的相同颜色的像素共享所述对应的电荷累积部分。6.ー种用于电子装置的驱动方法，该电子装置包括 像素阵列部分，其中各像素按矩阵ニ维排列，所述像素包括光电转换部分，其生成和累积对应于光量的信号电荷；像素晶体管，其传送和读出通过对应的光电转换部分累积的信号电荷；以及电荷累积部分，其由所述对应的光电转换部分共享； 包括扫描器的固态图像捕获设备...

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