CN101257561A - 成像设备及其驱动方法、以及成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成像设备及其驱动方法、以及成像系统。在依据本发明的成像设备中，驱动单元在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得在第一时段中，设置单元在传输单元准备好传输电荷的状态下把输入单元设置为第三电位以对光电转换单元进行复位，并使得在晚于第一时段的第二时段中，设置单元对于不要被选择的像素把输入单元设置为第四电位。

Description

成像设备及其驱动方法、以及成像系统

技术领域

本发明涉及成像设备及其驱动方法、以及成像系统。

背景技术

近来，随着HDTV(高清晰度电视)的普及，已存在对于用16∶9的长宽比摄取活动图像的成像设备的需求。另一方面，希望用4∶3的长宽比摄取静止图像，这是因为相纸具有大约4∶3的长宽比。因而，为了实现同时支持活动图像和静止图像的成像设备，需要能够在16∶9模式和4∶3模式之间切换长宽比。这种成像装置具有总体上4∶3的长宽比的成像区域并且在4∶3模式下读出所有的像素信号。在16∶9模式下，成像设备仅读出中央(从像素中读出信号的读出区)的像素的信号，并且不读出顶部和底部(不从像素中读出信号的非读出区)的像素的信号。

日本专利特开No.2000-350103公开了一种用于通过对非读出区中的像素的光电转换元件进行复位来防止光电电荷从非读出区中的像素溢出到读出区中的像素的技术。依据日本专利特开No.2000-350103，所有的像素具有垂直切换MOS。

另一方面，为了减小像素大小，需要通过削减垂直切换MOS来减小每一像素的MOS晶体管的数量。为此，日本专利特开No.11-112018公开了一种用于通过改变信号放大单元的输入端子(浮动扩散：FD单元)的工作点来选择像素的技术。也就是说，所选像素的FD单元被设为接通状态的电位，而未选像素的FD单元被设为关断状态的电位。这使得仅把所选像素的输出读出到列信号线上成为可能。

在使用日本专利特开No.11-112018中描述的像素电路和日本专利特开No.2000-350103中描述的驱动方法执行16∶9模式操作时，两种技术的简单组合并不能使得进行正确的操作。当在16∶9模式中对非读出区中的像素的光电转换元件进行复位时，需要把像素的FD单元预置到对光电转换元件进行复位所需的电位。同样，因为在16∶9模式中不选择非读出区的像素，所述像素中的FD单元必须被设置为关断状态的电位。

当放大器晶体管例如是N-MOSFET时，如果关断状态的电位低于对光电转换元件进行复位所需的电平，则非读出区中的像素的FD单元的电位设置在16∶9模式中导致不一致。如果把像素的FD单元设为对光电转换元件进行复位所需的电位，则FD单元的电位不可避免地被设为高于关断状态的电位。这使得非读出区中的放大器晶体管接通，导致像素信号从非读出区读出到列信号线。

相反，如果在16∶9模式中把非读出区中的像素的FD单元设为关断状态的电位，则FD单元的电位不可避免地被设为低于对光电转换元件复位所需的电平。这使得不可能对非读出区中的像素的光电转换元件进行复位。这又会导致光电电荷从非读出区中的像素泄漏到读出区中的像素中。

发明内容

本发明提供了用于减小光电电荷从成像设备的非读出区中的像素的泄漏，其中该成像设备使用放大单元的输入单元的电位来选择或不选择像素。

依据本发明的第一方面，提供有一种成像设备，其包括：像素阵列，其中，多个像素排列在行方向和列方向上，每一个像素包括光电转换单元、放大单元、放大单元的输入单元、传输单元、以及设置单元，其中所述放大单元对基于光电转换单元中产生的电荷的信号进行放大，所述传输单元把光电转换单元中累积的电荷传输到输入单元，所述设置单元对于要被选择的像素把输入单元设置为第一电位，或者对于不要被选择的像素把输入单元设置为第二电位；以及驱动单元，其驱动像素阵列中的所述多个像素，其中，在第一模式中，像素阵列包括从像素中读出信号的读出区和不从像素中读出信号的非读出区，并且驱动单元在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得在第一时段中，设置单元在传输单元准备好传输电荷的状态下把输入单元设置为第三电位以对光电转换单元进行复位，并使得在晚于第一时段的第二时段中，设置单元对于不要被选择的像素把输入单元设置为第四电位。

依据本发明的第二方面，提供有一种成像设备，其包括：像素阵列，其中，多个像素排列在行方向和列方向上，每一个像素包括光电转换单元、放大单元、放大单元的输入单元、传输单元、以及设置单元，其中所述放大单元对基于光电转换单元中产生的电荷的信号进行放大，所述传输单元把光电转换单元中累积的电荷传输到输入单元，所述设置单元对于要被选择的像素把输入单元设置为第一电位，或者对于不要被选择的像素把输入单元设置为第二电位；以及驱动单元，其驱动像素阵列中的所述多个像素，其中，在第一模式中，像素阵列包括从像素中读出信号的读出区和不从像素中读出信号的非读出区，并且驱动单元在第一模式中驱动与读出区相邻的非读出区的一部分中的像素，使得在第一时段中，设置单元在传输单元准备好传输电荷的状态下把输入单元设置为第三电位以对光电转换单元进行复位，并使得在晚于第一时段的第二时段中，设置单元对于不要被选择的像素把输入单元设置为第四电位。

依据本发明的第三方面，提供有一种用于成像设备的驱动方法，所述成像设备包括像素阵列，在像素阵列中，多个像素排列在行方向和列方向上，每一个像素包括光电转换单元、放大单元、放大单元的输入单元、传输单元、以及设置单元，其中所述放大单元对基于光电转换单元中产生的电荷的信号进行放大，所述传输单元把光电转换单元中累积的电荷传输到输入单元，所述设置单元对于要被选择的像素把输入单元设置为第一电位，或者对于不要被选择的像素把输入单元设置为第二电位，其中，在第一模式中，像素阵列包括从像素中读出信号的读出区和不从像素中读出信号的非读出区，所述驱动方法包括：设置步骤，在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得在第一时段中，设置单元在传输单元准备好传输电荷的状态下把输入单元设置为第三电位；以及不选择步骤，在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得在晚于第一时段的第二时段中，设置单元对于不要被选择的像素把输入单元设置为第四电位。

依据本发明的第四方面，提供有一种用于成像设备的驱动方法，所述成像设备包括像素阵列，在像素阵列中，多个像素排列在行方向和列方向上，每一个像素包括光电转换单元、放大单元、放大单元的输入单元、传输单元、以及设置单元，其中所述放大单元对基于光电转换单元中产生的电荷的信号进行放大，所述传输单元把光电转换单元中累积的电荷传输到输入单元，设置单元对于要被选择的像素把输入单元设置为第一电位，或者对于不要被选择的像素把输入单元设置为第二电位，其中，在第一模式中，像素阵列包括从像素中读出信号的读出区和不从像素中读出信号的非读出区，所述驱动方法包括：设置步骤，在第一模式中驱动与读出区相邻的非读出区的一部分中的像素，使得在第一时段中，设置单元在传输单元准备好传输电荷的状态下把输入单元设置为第三电位，以及不选择步骤，在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得在晚于第一时段的第二时段中，设置单元对于不要被选择的像素把输入单元设置为第四电位。

依据本发明的第五方面，提供有一种成像系统，包括：根据本发明的第一方面的成像设备；光学系统，其把光聚焦在成像设备的像素阵列上；以及信号处理单元，其处理来自成像设备的输出信号，并由此产生图像数据。

本发明使得能够减小光电电荷从成像装置的非读出区中的像素中泄漏，其中该成像装置使用放大单元的输入单元的电位来选择或不选择像素。

通过下面参考附图对示例性实施例的描述，本发明的更多特征将变得明显。

附图说明

图1是依据本发明第一实施例的成像设备的图；

图2是示出了成像设备中的像素阵列的结构的图；

图3是示出了驱动单元中的部分电路结构的图；

图4是驱动单元提供给像素的脉冲的波形图；

图5是通过应用依据第一实施例的成像设备而得到的成像系统的框图；

图6是依据本发明第二实施例的成像设备的图；

图7是示出了成像设备中的像素阵列的结构的图；

图8是驱动单元提供给像素的脉冲的波形图；

图9是依据本发明第三实施例的成像设备的图；

图10是示出了驱动电路中的部分电路结构的图；

具体实施方式

将参考图1对依据本发明第一实施例的成像设备100进行描述。图1是依据本发明第一实施例的成像设备100的图。

如图1所示，成像设备100具有像素阵列PA和驱动单元103。

在第一模式中，像素阵列PA具有读出区101和非读出区102a与102b。在第一模式中从读出区101的像素中读出信号。在第一模式中不从非读出区102a和102b中的像素中读出信号。因此，在第一模式中获得的图像具有如图1的c中所示的16∶9的长宽比。读出区101包括所选像素和未选像素，所选像素是被选择来被读出的行中的像素，未选像素是其它行中的像素。

在第二模式中，从像素阵列PA中的所有像素中读出信号。因此，在第二模式中获得的图像具有如图1的b中所示的4∶3的长宽比。像素包括所选像素和未选像素，所选像素是被选择来要被读出的行中的像素，未选像素是其他行中的像素。

驱动单元103布局在像素阵列PA的外围。驱动单元103驱动像素阵列PA中的多个像素。驱动单元103例如包括在垂直方向上扫描像素阵列PA的垂直移位寄存器。

附带地，在图1中省略了某些组件，包括把信号输出读出到列信号线71、72等等(见图2)的读出电路和在水平方向上扫描读出电路的水平移位寄存器。

接着，将参考图2对成像设备100中的像素阵列PA进行描述。图2是示出了成像设备100中的像素阵列PA的结构的图。

在像素阵列PA中，如图2所示，多个像素(6a1、6a2、......、6an、......、6cn、......)排列在行方向和列方向上。

像素6a1具有光电转换单元1、输入单元5、传输单元2a、设置单元3a、以及放大单元4。像素是包括有一个光电转换单元和用来经由列信号线从光电转换单元中把信号读出到输出信号线上的一组元件的最小单元。尽管相邻的光电转换单元可以共享元件，但是即使在这种情况下，像素也被限定为用于从一个光电转换单元中读出信号的最小单元。

光电转换单元1依据入射光产生并累积电荷。光电转换单元1例如是累积负电荷(电子)的类型的光电二极管。

输入单元5是放大单元4(稍后进行描述)的输入单元并且保持由光电转换单元1累积并从光电转换单元1传输的电荷。输入单元5例如是浮动扩散单元。

传输单元2a用预定的定时把累积在光电转换单元1中的电荷传输到输入单元5。传输单元2a例如是用于传输的MOS晶体管。

设置单元3a对于要被选择的像素把输入单元5设置为第一电位(见图4中的V1)，并对于不要被选择的像素把输入单元5设置为第二电位(见图4中的V2)。设置单元3a例如是用于复位的MOS晶体管。放大单元4接通的第一电位必须高于对光电转换单元1进行复位所需的电位。放大单元4关断的第二电位必须低于列信号线(例如，列信号线71)的电位加上放大单元4(用于放大的NMOS晶体管)接通的阈值电压所得到的电位。

放大单元4对输入单元5保持的电荷所得到的信号(电压)进行放大。放大单元4例如是用于放大的NMOS晶体管。

以与像素6a1相同的方式配置诸如6a2之类的其他像素。

接着，将参考图3和4对成像设备100的驱动单元103进行描述。图3是示出了驱动单元103中的部分电路结构的图。图4是驱动单元103提供给像素的脉冲的波形图。

首先，对选定了第一模式的情况进行描述。

此时，在图3中示出的模式控制端子Nen上输入High(“高”)信号，表示已选择了第一模式。因此，传输门G1和G3打开，同时传输门G2和G4关闭。驱动单元103向非读出区102a和102b中的像素的传输单元2a提供脉冲P2a(见图4)，并向非读出区102a和102b中的像素的设置单元3a提供脉冲P3a(见图4)。此外，驱动单元103向读出区101中所选像素的传输单元2b提供脉冲P2b(见图4)，并向读出区101中所选像素的设置单元3b提供脉冲P3b(见图4)。并且，驱动单元103向读出区101中未选像素的传输单元2c提供脉冲P2c(见图4)，并向读出区101中未选像素的设置单元3c提供脉冲P3c(见图4)。

也就是说，在第一模式中，驱动单元103驱动非读出区102a和102b中的每一个像素，使得在第一时段中，设置单元3a在传输单元2a准备好传输电荷的状态下把输入单元5设置为第三电位。这个步骤被称为设置步骤。放大单元4接通的第三电位可以等于第一电位。其例如是图4中示出的复位电压信号Vres的电位V1。第一时段例如是图4中示出的“跳过的像素的复位时段”。因此，在非读出区102a和102b中的每一个像素中，传输单元2a与设置单元3a均在第一时段中接通，以对光电转换单元1和输入单元5进行复位。

并且，驱动单元103驱动读出区101中的每一个所选像素，使得传输单元2b和设置单元3b均在第一时段中关断。此外，驱动单元103驱动读出区101中的每一个未选像素，使得传输单元2c和设置单元3c均在第一时段中关断。

接着，驱动单元103驱动非读出区102a和102b中的每一个像素，使得在晚于第一时段的第二时段中，设置单元3a对于不要被选择的像素把输入单元设置为第四电位。这个步骤被称为不选择步骤。放大单元4关断的第四电位可以等于第二电位。其例如是图4中示出的复位电压信号Vres的电位V2。第二时段例如是图4中示出的“未选像素的复位时段”。因此，在非读出区102a和102b中的每一像素中，在第二时段中，传输单元2a关断并且设置单元3a接通。因而，在非读出区102a和102b中的每一像素中，设置单元3a对于不要被选择的像素把输入单元5设置为第一电位。在像素不被选择的状态下，该像素中的放大单元4保持关断。

此外，驱动单元103驱动读出区101中的每一个所选像素，使得在第二时段中传输单元2b和设置单元3b关断。同样，驱动单元103驱动读出区101中的每一个未选像素，使得在第二时段中传输单元2c关断而设置单元3c接通。因此，在读出区101的每一个未选像素中，设置单元3c对于不要被选择的未选像素把输入单元5设置为第二电位(例如，图4中的V2)。

接着，驱动单元103驱动读出区101中的每一个所选像素，使得在晚于第二时段的第三时段中，传输单元2b关断而设置单元3b接通。第三时段例如是图4中示出的“所选像素的信号读出时段”。因此，在读出区101中的所选像素中，设置单元3b对于要被选择的所选像素，把输入单元5设置为第一电位(例如，图4中的V1)。随后，驱动单元103驱动读出区101中每一个所选像素，使得在晚于第二时段的第三时段中，传输单元2b接通而设置单元3b关断。因此，在读出区101中的所选像素中，累积在光电转换单元1中的电荷被传输到输入单元5，并且保持在输入单元5中的电荷所得到的信号(电压)被放大并且经由列信号线(例如，列信号线71)被读出到输出信号线上。另一方面，驱动单元103驱动非读出区102a和102b中的每一个像素，使得在第三时段中，传输单元2a和设置单元3a关断。驱动单元103驱动读出区101中的每一个未选像素，使得在第三时段中，传输单元2c和设置单元3c关断。

接着，将集中在与第一模式的差别上，对选择了第二模式的情况进行描述。

此时，在图3中示出的模式控制端子Nen中输入Low(“低”)信号，表示选择了第二模式。因此，传输门G2和G4打开，同时传输门G1和G3关闭。结果，驱动单元103向所选像素的传输单元2a提供脉冲P2b(见图4)，并向所选像素的设置单元3a提供脉冲P3b(见图4)。作为替换方案，驱动单元103向未选像素的传输单元2a提供脉冲P2c(见图4)，并向未选像素的设置单元3a提供脉冲P3c(见图4)。

也就是说，在第二模式中，驱动单元103驱动每一个所选像素，使得传输单元2a和设置单元3a在第一时段中关断。作为替换方案，驱动单元103驱动每一个未选像素，使得传输单元2a和设置单元3a关断。

接着，驱动单元103驱动每一个所选像素，使得传输单元2a和设置单元3a在第二时段中关断。另一方面，驱动单元103驱动每一个未选像素，使得在第二时段中，传输单元2c关断而设置单元3c接通。因此，在每一个未选像素中，设置单元3c对于不要被选择的未选像素，把输入单元5设为第二电位(例如，图4中的V2)。

接着，驱动单元103驱动每一个所选像素，使得在晚于第二时段的第三时段中，传输单元2a关断而设置单元3a接通。因此，在每一个所选像素中，设置单元3a对于要被选择的所选像素，把输入单元5设置为第一电位(例如，图4中的V1)。随后，驱动单元103驱动每一个所选像素，使得在晚于第二时段的第三时段中，传输单元2a接通而设置单元3a关断。因此，在每一个所选像素中，累积在光电转换单元1中的电荷被传输到输入单元5，并且从保持在输入单元5中的电荷中得到的信号(电压)被放大并经由列信号线(例如，列信号线71)被读出到输出信号线上。作为替换方案，驱动单元103驱动每一个未选像素，使得传输单元2a和设置单元3a在第三时段中关断。

附带地，光电转换单元可以是累积正空穴的类型的光电二极管。并且，放大器晶体管可以是P-MOSFET。然而，在这种情况下，因为PMOS与NMOS极性相反，依据这个实施例的电位的高-低关系也相反。

如上所述，本发明的第一实施例可以适当地对非读出区中的像素的光电转换单元1进行复位并且同时把输入单元5设置为关断状态的电位(第二电位)。这使得能够减小光电电荷从成像设备的非读出区的像素中的泄漏，其中该成像设备使用放大单元的输入单元的电位来选择或不选择像素。

图5示出了从依据本发明的成像设备100的应用中得到的成像系统的示例。

如图5所示，成像系统90主要包括光学系统、成像设备100、以及信号处理单元。光学系统主要包括快门91、摄像透镜92、以及光阑93。信号处理单元主要包括成像信号处理电路95、A/D转换器96、图像信号处理单元97、存储单元87、外部接口单元89、定时发生器98、总体控制及计算单元99、记录介质88、以及记录介质控制接口单元94。附带地，信号处理单元不需要被严格限制为应当具有记录介质88。

快门91被安装在光学路径上的摄像透镜92的前方并控制曝光。

摄像透镜92使入射光折射并在成像设备100上形成图像。

光阑93被安装在光学路径上的摄像透镜92和成像设备100之间并控制经过了摄像透镜92之后允许进入成像设备100的光量。

成像设备100把像素阵列PA上形成的目标图像转换成图像信号。接着，成像设备100从像素阵列PA中读出并输出图像信号。

成像信号处理电路95连接到成像设备100并处理从成像设备100输出的图像信号。

A/D转换器96连接到成像信号处理电路95并把从成像信号处理电路95中输出的处理后的图像信号(模拟信号)转换成数字信号。

图像信号处理单元97连接到A/D转换器96，并通过对从A/D转换器96输出的图像信号(数字信号)执行校正或其他计算处理来产生图像数据。图像数据被提供给存储单元87、外部接口单元89、总体控制及计算单元99、记录介质控制接口单元94、等等。

存储单元87连接到图像信号处理单元97并存储从图像信号处理单元97输出的图像数据。

外部接口单元89连接到图像信号处理单元97。因此，从图像信号处理单元97输出的图像数据可以经由外部接口单元89被传输到外部装置(诸如个人计算机)中。

定时发生器98连接到成像设备100、成像信号处理电路95、A/D转换器96、图像信号处理单元97。因此，定时信号被提供到成像设备100、成像信号处理电路95、A/D转换器96、以及图像信号处理单元97，然后所有这些部件与定时信号同步操作。

总体控制与计算单元99连接到定时发生器98、图像信号处理单元97、以及记录介质控制接口单元94，并集总地控制定时发生器98、图像信号处理单元97、以及记录介质控制接口单元94。

记录介质88可移动地连接到记录介质控制接口单元94。从图像信号处理单元97输出的图像数据经由记录介质控制接口单元94被记录在记录介质88上。

如果通过成像设备100获得了好的图像信号，则上述结构提供了好的图像(图像数据)。

接着，将参考图6-8对依据本发明第二实施例的成像设备200进行描述。图6是依据本发明第二实施例的成像设备200的图。图7是示出了成像设备200中的像素阵列PA的结构的图。图8是驱动单元203提供给像素的脉冲的波形图。下面的描述将集中在与第一实施例的差别上，其中，将用与第一实施例的对应组件相同的附图标记来表示与第一实施例相同的组件，并且将省略对其的描述。

成像设备200在基本结构上类似于第一实施例，但是与第一实施例的差别在于成像设备200具有驱动单元203。

如图7所示，驱动单元203与依据第一实施例的驱动单元103的差别在于其具有传输门G201。因此，在选择了第一模式时驱动单元203的操作具有如下的不同之处。

具体地，在图7中示出的模式控制端子Nen中输入High(“高”)信号，表示已选择了第一模式。因此，传输门G201和G3打开，同时传输门G2和G4关闭。在第一模式中，驱动单元203向非读出区102a和102b中的像素的传输单元2a提供脉冲P2a1(见图8)，并向设置单元3a提供脉冲P3a(见图8)。

也就是说，在第一模式中，驱动单元203驱动非读出区102a和102b中的每一个像素，使得传输单元2a在第一、第二、以及第三时段中保持在接通状态。换句话说，在设置处理和不选择处理中，驱动非读出区102a和102b中的每一个像素，使得传输单元2a保持在接通状态。

依据第一实施例，在非读出区102a和102b中的每一个像素中，在第一模式中对传输单元2a和设置单元3a均进行脉冲驱动。因为输入单元5连接到传输单元2a和设置单元3a，因此当对这两个元件进行脉冲驱动时，输入单元5的电位波动。当输入单元5的电位波动时，信号输出也经由放大单元4波动。

例如，如果输入单元5中的波动量在像素阵列PA的中央部分和外围部分差别很大，则出现输出信号的面内阴影(in-plane shading)。此外，当对传输单元2a和设置单元3a进行脉冲驱动时，光电转换单元1的参考电压经由半导体基底波动，导致累积在光电转换单元1中的光电电荷泄露出去。具体地，如果在光电转换单元1中已累积光电电荷接近于饱和，则因为电荷已将要泄漏到相邻的像素中，所以参考电压中微小的波动将导致光电电荷泄漏到相邻的像素中。

相反，依据第二实施例，在非读出区102a和102b中的每一个像素中，只有设置单元3a被脉冲驱动，而传输单元2a保持在接通状态。也就是说，与第一实施例相比，在第二实施例中，对较少的元件(例如晶体管)进行脉冲驱动。这使得能够减小输出信号的面内阴影和累积在光电转换单元1中的光电电荷向相邻的像素的泄漏。

接着，将参考图9和10对依据本发明第三实施例的成像设备300进行描述。图9是依据本发明第三实施例的成像设备300的图。图10是示出了成像设备300中的驱动单元203的结构的图。下面的描述将集中在与第一实施例的差别上，其中，将用与第一实施例中的对应组件相同的附图标记来表示与第一实施例相同的那些组件，并且将省略对其的描述。

成像设备300在基本结构上类似于第一实施例，但是驱动单元303与依据第一实施例的驱动单元103的差别在于其具有如图10所示的传输门G301和G303。因此，在选择了第一模式时驱动单元303的操作具有如下的不同之处。

在图10示出的模式控制端子Nen中输入High(“高”)信号，表示已选择了第一模式。因此，传输门G301和G303打开，同时传输门G2和G4关闭。在第一模式中，驱动单元303向图9所示的与读出区101相邻的非读出区302a和302b中的部分302a1和302b1中的像素提供脉冲P2a和P3a。也就是说，驱动单元303驱动非读出区302a和302b中的部分302a1和302b1中的每一个像素，使得在第一时段中，设置单元3a在传输单元2a准备好传输电荷的状态下，把输入单元5设置为第三电位。

如上所述，依据第一实施例，在第一模式中，在第一时段中对非读出区102a和102b中的所有像素的传输单元2a和设置单元3a二者进行脉冲驱动。

相反，依据第三实施例，在第一模式中，在第一时段中对与读出区101相邻的非读出区302a和302b的部分302a1和302b1中的像素的传输单元2a和设置单元3a二者进行脉冲驱动。在非读出区302a和302b的其它部分302a2和302b2中，在第一时段中，像素的传输单元2a和设置单元3a均保持关断。也就是说，与第一实施例相比，依据第三实施例，在第一时段中，对较少的元件(例如，晶体管)进行脉冲驱动。这使得能够减少输出信号中的面内阴影。

附带地，驱动单元303(例如垂直移位寄存器)可以顺序地扫描与读出区101相邻的非读出区302a和302b的部分302a1和302b1中的像素(被提供了P2a和P3a的像素)。这使得能够对与读出区101相邻的非读出区302a和302b的部分302a1和302b1中的所有像素的光电电荷进行复位。

然而，不需要驱动单元303对与读出区101相邻的非读出区302a和302b的部分302a1和302b1中的所有像素的光电电荷进行复位。也就是说，驱动单元303可以仅向位于读出区101附近的非读出区302a和302b的部分302a1和302b1中的部分像素提供P2a和P3a。这也可以防止光电电荷从非读出区中的像素中溢出(泄露)到读出区中的像素中。

虽然已参考示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明不限于公开的示例性实施例。下列权利要求的范围将被给予最宽的解释，以便包括所有变形和等同结构以及功能。

Claims (25)

1、一种成像设备，包括：

像素阵列，其中，多个像素排列在行方向和列方向上，每一个像素包括光电转换单元、放大单元、放大单元的输入单元、传输单元、以及设置单元，其中所述放大单元对基于光电转换单元中产生的电荷的信号进行放大，所述传输单元把光电转换单元中累积的电荷传输到输入单元，所述设置单元对于要被选择的像素把输入单元设置为第一电位，或者对于不要被选择的像素把输入单元设置为第二电位；以及

驱动单元，其驱动像素阵列中的所述多个像素；

其中，在第一模式中，像素阵列包括从像素中读出信号的读出区和不从像素中读出信号的非读出区，以及

驱动单元在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得在第一时段中，设置单元在传输单元准备好传输电荷的状态下把输入单元设置为第三电位以对光电转换单元进行复位，并使得在晚于第一时段的第二时段中，设置单元对于不要被选择的像素把输入单元设置为第四电位。

2、根据权利要求1所述的成像设备，其中

所述多个像素中的每一个像素中的传输单元包括晶体管；

所述驱动单元在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得传输单元在第一时段中接通并使传输单元在第二时段中关断。

3、根据权利要求1所述的成像设备，其中

所述多个像素中的每一个像素的传输单元包括晶体管；

驱动单元在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得传输单元维持在接通状态。

4、根据权利要求1所述的成像设备，其中

所述多个像素中的每一个像素中的放大单元包括晶体管；

放大单元在第一电位和第三电位上接通；以及

放大单元在第二电位和第四电位上关断。

5、根据权利要求1所述的成像设备，其中

第三电位等于第一电位；并且

第四电位等于第二电位。

6、根据权利要求1所述的成像设备，其中

在第二模式中从像素阵列中的所有像素中读出信号。

7、一种成像设备，包括：

像素阵列，其中，多个像素排列在行方向和列方向上，每一个像素包括光电转换单元、放大单元、放大单元的输入单元、传输单元、以及设置单元，其中所述放大单元对基于光电转换单元中产生的电荷的信号进行放大，所述传输单元把光电转换单元中累积的电荷传输到输入单元，所述设置单元对于要被选择的像素把输入单元设置为第一电位，或者对于不要被选择的像素把输入单元设置为第二电位；以及

驱动单元，其驱动像素阵列中的所述多个像素；

其中，在第一模式中，像素阵列包括从像素中读出信号的读出区和不从像素中读出信号的非读出区，以及

驱动单元在第一模式中驱动与读出区相邻的非读出区的一部分中的像素，使得在第一时段中，设置单元在传输单元准备好传输电荷的状态下把输入单元设置为第三电位以对光电转换单元进行复位，并使得在晚于第一时段的第二时段中，设置单元对于不要被选择的像素把输入单元设置为第四电位。

8、根据权利要求7所述的成像设备，其中

所述多个像素中的每一个像素中的传输单元包括晶体管；

所述驱动单元在第一模式中驱动与读出区相邻的非读出区的所述部分中的每一个像素，使得传输单元在第一时段中接通并使传输单元在第二时段中关断。

9、根据权利要求7所述的成像设备，其中

所述多个像素中的每一个像素中的传输单元包括晶体管；以及

驱动单元在第一模式中驱动与读出区相邻的非读出区的所述部分中的每一个像素，使得传输单元维持在接通状态。

10、根据权利要求7所述的成像设备，其中

所述多个像素中的每一个像素中的放大单元包括晶体管；

放大单元在第一电位和第三电位上接通；以及

放大单元在第二电位和第四电位上关断。

11、根据权利要求7所述的成像设备，其中

第三电位等于第一电位；并且

第四电位等于第二电位。

12、根据权利要求7所述的成像设备，其中

在第二模式中从像素阵列的所有像素中读出信号。

13、一种用于成像设备的驱动方法，所述成像设备包括像素阵列，在像素阵列中，多个像素排列在行方向和列方向上，每一个像素包括光电转换单元、放大单元、放大单元的输入单元、传输单元、以及设置单元，其中所述放大单元对基于光电转换单元中产生的电荷的信号进行放大，所述传输单元把光电转换单元中累积的电荷传输到输入单元，所述设置单元对于要被选择的像素把输入单元设置为第一电位，或者对于不要被选择的像素把输入单元设置为第二电位，

其中，在第一模式中，像素阵列包括从像素中读出信号的读出区和不从像素中读出信号的非读出区，

所述驱动方法包括：

设置步骤，在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得在第一时段中，设置单元在传输单元准备好传输电荷的状态下把输入单元设置为第三电位；以及

不选择步骤，在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得在晚于第一时段的第二时段中，设置单元对于不要被选择的像素把输入单元设置为第四电位。

14、根据权利要求13所述的用于成像设备的驱动方法，其中

所述多个像素中的每一个像素中的传输单元包括晶体管；

所述设置步骤在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得传输单元在第一时段中接通；以及

所述不选择步骤在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得传输单元在第二时段中关断。

15、根据权利要求13所述的用于成像设备的驱动方法，其中

所述多个像素中的每一个像素中的传输单元包括晶体管；

设置步骤和不选择步骤在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得传输单元维持在接通状态。

16、根据权利要求13所述的用于成像设备的驱动方法，其中

所述多个像素中的每一个像素中的放大单元包括晶体管；

放大单元在第一电位和第三电位上接通；以及

放大单元在第二电位和第四电位上关断。

17、根据权利要求13所述的用于成像设备的驱动方法，其中

第三电位等于第一电位；并且

第四电位等于第二电位。

18、根据权利要求13所述的用于成像设备的驱动方法，其中

在第二模式中读出从在像素阵列中的所有像素的输入单元中保持的电荷中得到的信号。

19、一种用于成像设备的驱动方法，所述成像设备包括像素阵列，在像素阵列中，多个像素排列在行方向和列方向上，每一个像素包括光电转换单元、放大单元、放大单元的输入单元、传输单元、以及设置单元，其中所述放大单元对基于光电转换单元中产生的电荷的信号进行放大，所述传输单元把光电转换单元中累积的电荷传输到输入单元，设置单元对于要被选择的像素把输入单元设置为第一电位，或者对于不要被选择的像素把输入单元设置为第二电位，

其中，在第一模式中，像素阵列包括从像素中读出信号的读出区和不从像素中读出信号的非读出区，

所述驱动方法包括：

设置步骤，在第一模式中驱动与读出区相邻的非读出区的一部分中的像素，使得在第一时段中，设置单元在传输单元准备好传输电荷的状态下把输入单元设置为第三电位，以及

不选择步骤，在第一模式中驱动非读出区中的每一个像素，使得在晚于第一时段的第二时段中，设置单元对于不要被选择的像素把输入单元设置为第四电位。

20、根据权利要求19所述的用于成像设备的驱动方法，其中

所述多个像素中的每一个像素中的传输单元包括晶体管；

所述设置步骤在第一模式中驱动与读出区相邻的非读出区的该部分中的每一个像素，使得传输单元在第一时段中接通；以及

所述不选择步骤在第一模式中驱动与读出区相邻的非读出区的该部分中的每一个像素，使得传输单元在第二时段中关断。

21、根据权利要求19所述的用于成像设备的驱动方法，其中

所述多个像素中的每一个像素中的传输单元包括晶体管；以及

设置步骤和不选择步骤在第一模式中驱动与读出区相邻的非读出区的该部分中的每一个像素，使得传输单元维持在接通状态。

22、根据权利要求19所述的用于成像设备的驱动方法，其中

所述多个像素中的每一个像素中的放大单元包括晶体管；

放大单元在第一电位和第三电位上接通；以及

放大单元在第二电位和第四电位上关断。

23、根据权利要求19所述的用于成像设备的驱动方法，其中

第三电位等于第一电位；并且

第四电位等于第二电位。

24、根据权利要求19所述的用于成像设备的驱动方法，其中

在第二模式中读出从在像素阵列中的所有像素的输入单元中保持的电荷中得到的信号。

25、一种成像系统，包括：

根据权利要求1所述的成像设备；

光学系统，其把光线聚焦在成像设备的像素阵列上；以及

信号处理单元，其处理来自成像设备的输出信号，并由此产生图像数据。

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