CN101394465B

CN101394465B - 固态成像装置和相机系统

Info

Publication number: CN101394465B
Application number: CN2008102123710A
Authority: CN
Inventors: 宇井博贵
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2028-09-17
Also published as: TW200926776A; CN101394465A; JP4442669B2; TWI390968B; US8593551B2; KR20090029649A; US20120324714A1; US20090073279A1; KR101440921B1; JP2009076966A; US8279310B2

Abstract

本发明公开了一种固态成像装置和相机系统，该固态成像装置包括：像素阵列，包括以矩阵布置的像素电路；以及像素驱动单元，被配置为驱动像素阵列以执行像素阵列的重置、信号存储器以及输出操作。该像素驱动单元包括向多个行的像素电路提供用于重置像素的信号的像素重置控制部。像素重置控制部执行重置控制以使重置信号被取消的行和重置信号继续的行始终存在于一个重置行改变操作中，并且重置信号被持续提供的行存在于两个或更多个重置行改变操作期间。

Description

固态成像装置和相机系统

相关申请的交叉参考

本申请要求于2007年9月18日向日本专利局提交的日本专利申请第2007-241318号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种以互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器为代表的固态成像装置和一种相机系统。

背景技术

近些年来，CMOS图像传感器引起了关注，如固态成像装置(图像传感器)，可替代电荷耦合装置(CCD)。

这是因为CMOS图像传感器解决了这样的问题：由于制造CCD像素需要专门的过程、操作需要多个电源电压、以及必须结合并操作多个外围IC而造成系统相当地复杂。

CMOS图像传感器的制造可使用与普通CMOS类型集成电路相同的制造过程。CMOS传感器可以用单电源进行驱动。此外，使用CMOS处理的模拟电路和逻辑电路可以在同一芯片中共存，因而其具有多种显著的优点：可减少外围IC的数量。

CCD的输出电路主要提供使用具有浮置扩散层的FD放大器(FD：浮置扩散)的一个通道(ch)输出。另一方面，CMOS图像传感器包括每个像素的FD放大器，并且输出主要是列平行输出型，其中，像素阵列中的一行被选中，并且其中的像素在列方向上同时被读出。这是因为，设置在像素中配置的FD放大器难以获得充分的驱动能力，因而需要降低数据率(data rate)且认为并行处理具有优势。

一般而言，在重置CMOS图像传感器中的像素的情况下，经常采用对每行逐一地重置像素的方法(下文中该方法被称作“卷帘快门(rolling shutter)”)。下面将参考具体的电路实例来描述卷帘快门操作。

图1是示出由四个晶体管构成CMOS图像传感器的像素的说明性实施例的示图。

像素1包括(例如)由光电二极管构成的光电转换元件11。每一个光电转换元件11均包括四个晶体管作为有源元件，即，转移晶体管12、重置晶体管13、放大晶体管14和选择晶体管15。

光电转换元件11对应于光量执行将入射光光电转换为电荷(这里为电子)。

转移晶体管12连接于光电转换元件11和浮置扩散FD之间。通过经转移控制线LTx向栅极(转移栅极)提供驱动信号，由光电转换元件11光电转换产生的电子被转移到浮置扩散FD。

重置晶体管13连接于电源线LVDD和浮置扩散FD之间。通过经重置控制线LRST向栅极提供重置信号，浮置扩散FD的电位被重置为电源线LVDD的电位。

放大晶体管14的栅极连接到浮置扩散FD。放大晶体管14经由选择晶体管15连接到输出信号线16。放大晶体管14和像素阵列外部的恒流源组成源极跟随器。

当寻址信号(选择信号)经由选择控制线LSEL被提供到选择晶体管15的栅极以导通选择晶体管15时，放大晶体管14放大浮置扩散FD的电位，并且根据输出信号线16的电位输出电压。经由输出信号线16从每个像素输出的电压被输出到列电路(列处理电路)。

该像素的重置操作如下：导通转移晶体管12以将积累在光电转换元件11中的电荷转移到浮置扩散FD，以使积累在光电转换元件11中的电荷得以放电。

这种情况下，浮置扩散FD导通重置晶体管13以预先将电荷释放到电源侧，以使光电转换元件11的电荷可预先被接收。可选地，当导通转移晶体管12时，可同时开启重置晶体管13以直接将电荷释放到电源。

所述一系列操作可简称为“像素重置(reset，复位)操作”。

另一方面，在读出操作中，首先导通重置晶体管13以重置浮置扩散FD，并且通过该状态下导通的选择晶体管15将其输出到输出信号线16。这被称作P相位输出。

其次，导通转移晶体管12以将积累在光电转换元件11中的电荷转移到浮置扩散FD，并且该输出被输出到输出信号线16。这被称作D相位输出。

D相位输出和P相位输出之间的差分可在像素电路外部获得并且通过消除浮置扩散FD的重置噪声而作为图像信号。

为了简洁，所述一系列操作可简称为“像素读出操作”。

图2是示出图1的像素以二维阵列形状布置的CMOS图像传感器(固态成像装置)的一般结构的说明性实施例的示图。

图2的CMOS图像传感器20包括：像素阵列单元21，其中图1所示的像素电路以二维阵列布置；像素驱动电路(垂直驱动电路)22；以及列电路(列处理电路)23。

像素驱动电路22控制每行的像素的转移晶体管12、重置晶体管13以及选择晶体管15的导通/截止。

列电路23接收由像素驱动电路22读出-控制的像素行的数据，并且将数据传输到后面的信号处理电路。

图3是示出图2所示电路的卷帘快门操作的时序图的示图。

如图3所示，对每行依次执行像素重置操作，随后对每行依次执行像素读出操作。

在像素重置操作和像素读出操作期间，每行的像素均储存光电转换元件中信号，并且该信号通过像素读出操作而被读出。

发明内容

然而，图3中可以看出，每行的信号存储周期的长度相等；但是，存储时间不同。

因而，当对移动目标进行图像拍摄时，会有移动目标的图像失真的问题。

由于像素重置操作必须与像素读出操作同步，则存储时间差通常依照像素读出操作来确定速率。

为了处理图像失真问题，可以一起使用卷帘快门和机械快门(mechanical shutter)(此后称为“机械快门(mecha-shutter)”)。

图4是示出当卷帘快门和机械快门一起使用时的时序图的实例的示图。

在该操作中，所有像素同时进行像素重置操作(曝光开始)。在曝光时间之后，机械快门关闭(曝光结束)，然后执行读出操作。

在该操作中，由于曝光开始和结束的时间对所有像素来说都是同时的，故图像失真不再成为问题。

然而，在这种情况下，由于所有像素同时进行像素重置操作，故大量电流会瞬间流入传感器。

难以为传感器设计电源；例如，传感器内部需要足够大的电源配线宽度以对应于瞬间电流等等。另外，需要设计外部电源用于向传感器提供电源以对应于大的瞬间电流。

因此，在现有技术中，会有一个缺点：因为卷帘快门操作而使图像失真，并且即使一起使用机械快门以避免其缺点，也会在用于对应于大量瞬间电流的传感器和系统的电源设计时产生困难。

因此，本发明提供一种固态成像装置和一种相机系统，其中在重置操作时的瞬间电流可以被抑制而不会引起设计困难，从而使功耗降低。

依照本发明的一个方面，固态成像装置包括：像素阵列，包括以矩阵布置的多个像素电路，用于将光信号转换为电信号并根据曝光时间存储该电信号；以及像素驱动单元，被配置为驱动像素阵列以执行像素阵列的重置、信号存储以及输出操作。像素驱动单元执行像素重置控制来将用于重置像素信号提供到多个行的像素电路。执行像素重置控制，以使重置信号被取消的行和重置信号继续的行始终存在于一个重置行改变操作中，并且重置信号被持续提供的行存在于两个或更多个的重置行改变操作期间。

优选在像素驱动单元的重置控制中，重置行改变操作的时间间隔恒定。

进一步地，优选在像素驱动单元的重置控制中，重置行改变操作的时间间隔可变。

此外，优选在像素驱动单元的重置控制中，重置行改变操作的时间间隔不恒定。

更进一步地，优选在像素驱动单元的重置控制中，重置行改变操作的时间间隔在重置行改变操作中部分或全部可变。

优选像素驱动单元包括移位寄存器，用于指定重置行，所述移位寄存器通过输入连续行指定信号来指定多个重置行，并且重置行改变操作是移位寄存器的移位操作。

像素驱动单元优选执行用于重置像素的信号的输出控制，以使行指定信号移入到移位寄存器与移位时钟同步执行，从而顺序地进行移位，而重置信号被取消的行和重置信号继续的行始终存在于一个重置行改变操作中，并且重置信号被持续提供的行可以存在于两个或更多个重置行改变操作期间。

优选像素驱动单元包括用于指定单个或多个行地址的电路，并且向另一行传送从所述电路输出的指定信号，从而指定多个重置行。

优选用于指定行地址的电路包括移位寄存器。

进一步地，优选用于指定行地址的电路包括组合逻辑电路的地址解码器。

依照本发明的另一方面，相机系统包括：固态成像装置；光学系统，在成像装置处形成照相对象的图像；以及信号处理电路，用于处理成像装置的输出图像信号。固态成像装置包括：像素阵列，包括以矩阵布置的多个像素电路，其中每个像素电路将光信号转换为电信号并根据曝光时间存储该电信号；以及像素驱动电路，被配置为驱动像素阵列以执行像素阵列的重置、信号存储以及输出操作。像素驱动单元执行像素重置控制来向多个行的像素电路提供用于重置像素的信号。像素重置控制部执行操作以使重置信号被取消的行和重置信号继续的行始终存在于一个重置行改变操作中。像素重置控制部还执行操作以使重置信号被持续提供的行存在于两个或更多个的重置行改变操作期间。

在本发明的实施例中，通过像素驱动单元的像素重置控制，重置信号被取消的行和重置信号继续的行始终存在于一个重置行改变操作中。重置信号被持续提供的行存在于两个或更多个的重置行改变操作期间。

根据本发明的实施例，在重置操作时的瞬间电流可以被抑制而不会引起设计困难，从而使功耗降低。

本发明以上内容并非旨在描述本发明的每个示出的实施例或每个实施方式。以下附图和详细描述将更为具体地举例说明这些实施例。

附图说明

图1是示出由四个晶体管构成的CMOS图像传感器中像素的说明性实施例的示图。

图2是示出图1像素以二维阵列布置的CMOS图像传感器(固态成像装置)的一般结构的说明性实施例的示图。

图3是示出如图2所示的电路的卷帘快门操作的时序图的示图。

图4是示出当一起使用卷帘快门和机械快门时的时序图的实例的示图。

图5是示出根据本发明实施例的CMOS图像传感器(固态成像装置)的结构实例的示图。

图6是示出根据实施例的由四个晶体管构成的CMOS图像传感器的像素的实例的示图。

图7是示出根据第一实施例的像素重置控制部的结构实例的示图。

图8是示出根据第一实施例的像素重置控制部的操作的时序图的示图。

图9是示出根据第一实施例的像素重置控制部的操作的另一时序图的示图。

图10是用于说明第二实施例的示图。

图11是用于说明第三实施例的示图。

图12是用于说明第四实施例的示图。

图13是用于说明第五实施例的示图。

图14是用于说明第六实施例的示图。

图15是用于说明第七实施例的图表。

图16是示出应用了根据本发明实施例的固态成像装置的相机系统的结构实例的示图。

具体实施方式

此后，将参考附图来描述本发明的实施例。

<第一实施例>

图5是示出根据本发明实施例的CMOS图像传感器(固态成像装置)的结构实施例的示图。

CMOS图像传感器100包括：像素阵列单元101；像素驱动电路(垂直驱动电路)102，作为像素驱动单元；移位时钟发生电路103；以及列电路(列处理电路)104。

在像素阵列单元101中，多个像素电路101A以二维形状(矩阵)布置。

图6是示出根据本实施例的由四个晶体管构成的CMOS图像传感器像素的实施例的示图。

像素电路101A包括例如由光电二极管组成的光电转换元件111。每个光电转换元件111包括四个晶体管作为有源元件：转移晶体管112、重置晶体管113、放大晶体管114以及选择晶体管115。

在本实施例中，重置电路110由四个有源元件中的转移晶体管112和重置晶体管113组成。

即，在本实施例中，导通转移晶体管112和重置晶体管113总体上相当于本发明的实施例中重置图像的操作，并且用于控制并导通/截止转移晶体管112的控制信号Tx和用于控制并导通/截止重置晶体管113的控制信号RST之一或两者总体上相当于本发明的实施例中用于重置像素的信号。

光电转换元件111根据光量执行入射光向电荷(这里为电子)的光电转换。

转移晶体管112连接于光电转换元件111和浮置扩散FD之间。当控制信号Tx通过转移控制线LTx提供到栅极(转移栅极)以将由光电转换元件111执行的光电转换而得的电子传输到浮置扩散FD。

重置晶体管113连接于电源线LVDD和浮置扩散FD之间。当控制信号RSL通过重置控制线LRST被提供到栅极以将浮置扩散FD的电位重置为电源线LVDD的电位。

放大晶体管114的栅极连接到浮置扩散FD。放大晶体管114经由选择晶体管115连接到信号线LSGN。放大晶体管114和像素阵列外部的恒流源组成源极跟随器。

当控制信号(寻址信号或选择信号)SEL经由选择控制线LSEL被提供到选择晶体管115的栅极并且选择晶体管115被导通时，放大晶体管114放大浮置扩散FD的电位，并且根据电位向信号线LSGN输出电压。通过信号线LSGN从每个像素输出的电压被输出到列电路104。

由于转移晶体管112、重置晶体管113和选择晶体管115的每个栅极都是逐行连接的，故这些操作对于一行的每个像素都是同时执行的。

互连至像素阵列单元101的重置控制线LRST、转移控制线LTx和选择控制线LSEL在像素排列中逐行地有效连接为一组。

重置控制线LRST、转移控制线LTx和选择控制线LSEL由像素驱动电路102驱动。

当整个像素阵列单元101被重置时，像素驱动电路102在确保重置面内同步性的同时控制像素重置以抑制重置操作所需的瞬间电流。

像素驱动电路102包括：例如，多个移位寄存器，用于将每个控制信号输出到控制线，其中重置控制线LRST、转移控制线LTx、和选择控制线LSEL分别连接至该控制线。

在控制系统(未示出)根据控制信号CTL的控制下，像素驱动电路102对转移控制线LTx和重置控制线LRST执行控制信号Tx和RST的输出控制，以使得行指定信号移入到移位寄存器与来自移位时钟发生电路103的移位时钟SCK同步执行从而进行顺序移位，并且重置信号被取消的行和重置信号继续的行始终存在于一个重置行改变操作中，并且重置信号被持续提供的行可以存在于两个或更多个重置行改变操作期间。

此外，像素驱动电路102可以控制重置行改变操作的时间间隔以使其根据控制信号CTL而可以恒定或可变或可以不恒定，或者重置行改变操作可部分或全部可变。

在本第一实施例的像素驱动电路102中，移位寄存器用于指定重置行。通过将指定信号(移入脉冲信号)连续行输入到移位寄存器，多个重置行被指定。此外，重置行改变操作是移位寄存器的移位操作。

该像素驱动电路102的像素重置控制将进一步在下文中进行详细描述。

例如，移位时钟发生电路103产生频率为200MHz的移位时钟SCK，并且将其提供到像素驱动电路102。

列电路104接收由像素驱动电路102读出-控制的像素行的数据，并且将数据传输到位于随后阶段的信号处理电路。

此后，作为本实施例的特征功能的像素重置控制将在下文中详细描述。

图7是示出根据本实施例的像素重置控制部的结构实例的示图。

图7选择性地示出了：像素阵列单元101，其中像素以二维矩阵布置；移位寄存器1021和1022，用于产生用于转移晶体管112(其组成像素驱动电路102中的像素重置控制部)的控制信号Tx和用于重置晶体管113的控制信号RST；以及移位时钟发生电路 103，用于产生移位时钟SCK，所述移位时钟SCK使移位寄存器1021和1022执行移位操作。

从而，在图7中，省略了为像素读出操作产生选择晶体管115的控制信号SEL(如果需要，除此之外还有用于像素读出操作的转移晶体管的控制信号和重置晶体管的控制信号)的电路，以及接收像素输出数据的列电路。

在图7中，为了简化附图并易于理解，用于控制转移晶体管的移位寄存器1021布置在图中像素阵列单元101的右手侧，而用于控制重置晶体管的移位寄存器1022布置在图中的左手侧。

此外，在本实施例中，尽管移位时钟发生电路103设置在芯片内部，但移位时钟也可从外部提供。

移位寄存器1021的输出单元有效地连接到每个转移控制线LTx，所述转移控制线对应于像素布置的每行而互相连接。

移位寄存器1021控制控制信号Tx[0]-Tx[L]向转移控制线LTx的输出，以使行指定信号移入到移位寄存器与来自移位时钟发生电路103的移位时钟SCK同步执行从而顺序进行移位，并且重置信号被取消的行和重置信号继续的行始终存在于一个重置行改变操作中，并且重置信号被持续提供的行可以存在于两个或更多个重置行改变操作期间。

此外，移位寄存器1022的输出单元有效地连接到每个重置控制线LRST，所述重置控制线对应于像素布置的每行而互相连接。

移位寄存器1022控制控制信号RST[0]-RST[L]向重置控制线LRST的输出，以使预定的移入脉冲信号SIRST可通过实现与来自移位时钟发生电路103的移位时钟SCK同步的移入而被逐一地移位，并且重置信号被取消的行和重置信号继续的行始终存在于一个重置行改变操作中，并且重置信号被持续提供的行可以存在于两个或更多个的重置行改变操作期间。

下面将描述根据本实施例的像素重置控制部的操作。

图8是示出根据本实施例的像素重置控制部的操作的时序图的示图。

移位时钟SCK被提供到移位寄存器1021和1022，并且移入脉冲信号SITx和SIRST分别被移入到移位寄存器1021和1022。

此时，设置脉冲信号SITx到移位寄存器1021的时间长度，以使其可以大于光电转换元件111的电荷的充分时间长度。

假设移位寄存器1021中的连续Ntx[比特]通过移入脉冲信号SITx而变为“1”，则关系表示如下：

SITx的宽度＝Ntx×Tck≥光电转换元件开始释放电荷所需的时间 (方程1)

其中Tck为移位时钟周期。

应注意，在图8中，尽管移入脉冲信号SIRST被认为是包括移入脉冲信号SITx的宽度的脉冲，电荷从光电转换元件111的释放、以及信号存储的开始的定时由取消转移晶体管控制信号Tx的定时来确定。

从而，如图9所示，例如，重置晶体管的控制信号RST可定为“激活”(图9实施例中的高电平)。

此时，提供到任意第n(任意)行的控制信号Tx[n]的脉冲宽度等于移入脉冲信号SITx的宽度，从而有充裕时间以使该行的光电二极管(光电转换元件)111释放电荷，由此重置像素。

另一方面，在画面中的存储时差如下：

Tck×L (方程2)

其中L为像素阵列的行数。

例如，如果重置一行所需的时间设置为500ns，L＝1000，Tck＝5ns(移位时钟SCK的频率为200MHz)，在本实施例中曝光开始时间差由上式(方程2)设置为5μs。

另一方面，曝光结束时间由机械快门的操作时间决定，并且达到几ms的数量级。因而，与之相比，曝光开始时间的差异足够地小，曝光时间的差异由机械快门的操作确定，并且可以考虑曝光时间同时开始。

此外，同时操作的行的数量最大约为两行：用于扫描移位寄存器1021和移位寄存器1022的内部的脉冲的开始行和最后行。例如，在1000行的像素阵列的情况下，当同时设置所有像素时与现有的电流相比，期望瞬间消耗电流可以约为2/1000＝1/500。

尽管必需考虑实际消耗电流的比率的信号的延迟等，但如上所述其非常小。

尽管在本实施例中应用恒定移位时钟SCK，考虑曝光开始时间为同时的两个条件为：与机械快门的操作时间相比，曝光开始时间差足够小；以及像素提供有充分的脉冲以释放光电二极管(光电转换元件)的电荷。如果条件满足，移位时钟周期就不需要是恒定的。

此外，也可以根据机械快门的操作速度、系统内部提供的时钟信号等来改变移位时钟。

例如，在本实施例中，移位时钟SCK的频率说明为200MHz。然而，当系统中的时钟信号的频率为100MHz时，即使其改变为频率更小的时钟信号，例如，50MHz，曝光开始时间差也约为20μs，这意味着与机械快门操作速度相比其足够小。因此，可以考虑曝光开始时间是同时的。

在卷帘快门操作中，向每行分配重置操作所需的时间，依次执行重置。因此，难于控制速度，重置操作按比重置操作所需时间单位更小的单位以所述速度在画面内进行扫描。然而，在本实施例中，可以按具有更高速度的时钟信号为单位来进行控制。

<第二实施例>

为了获得与第一实施例等效的效果，没有必要为移位寄存器中的连续位提供“1”，可以将“1”仅输入到一位，并且转移晶体管的控制信号Tx可以传送过之前和之后的Ntx比特。

图10(A)中示出了这种情况下用于转移晶体管的控制信号发生电路的实施例。

在图10A中，为了简洁，以Ntx＝3的情况进行说明。然而，即使Ntx不是3，其组成仍然类似。

在图10A的实施例中，布置为：三输入OR栅极OR[0]～OR[3](到OR[L])布置在移位寄存器SR相应的各个输出级处，并且将“1”仅输入到一位，以将转移晶体管的控制信号Tx传送过之前和之后的Ntx比特。

此外，显而易见地，即使图10A中的移位寄存器SR为图10B中所示的地址解码器ADEC，仍可获得相同效果。

应注意，在第二个实施例及以下中，为了简洁，仅示出用于转移晶体管的控制信号发生电路的实施例。然而，显而易见地，发生电路也与用于重置晶体管控制信号的发生电路类似。

<第三实施例>

在第一和第二实施例中，重置操作扫描画面的方向恒定，但是其不是必须为恒定的。

例如，如图11所示，即使移入在画面中间开始并且重置操作分别向上和向下扫描画面，仍可获得相同效果。

在图11中，为了简洁，仅说明用于转移晶体管的控制信号Tx，但是用于重置晶体管的控制信号RST是完全相同的。

<第四实施例>

图12示出了旨在缩短用于整个画面的重置操作的扫描时间以分割移位寄存器的技术。

在图12的实例中，分别设置了用于向偶数行和奇数行产生用于转移晶体管的控制信号Tx的移位寄存器SRE和SRO。

因而，整个画面的重置操作可以用半数的移位时钟来完成。

在本第四实施例中，尽管移位寄存器被分成两个，扫描时间仍可通过增加分割数量而进一步缩短。

<第五实施例>

在以上第一到第四实施例中，一旦移位操作开始，扫描方向恒定。然而，即使在扫描期间扫描方向改变，仍可获得相同效果。

图13示出了曲折扫描电路的实施例。

可使用图13实施例中的电路，例如，如果R行的两行被读出并相加，则B行的两行被读出并相加以输出结果。例如，当像素为Bayer排列时是合适的。

例如，可以通过设置用于在移位寄存器的连接关系之间切换的开关来构成用于在第一实施例的操作和第五实施例的操作之间切换的电路。

<第六实施例>

如图14所示，可以执行通过移位寄存器的1位的两行的像素重置操作。

类似地，重置操作的画面扫描时间可通过以1位的移位寄存器产生用于多个行的重置操作控制信号来缩短。

同时重置多个行的操作也可以类似地应用于其他实施例。

<第七实施例>

如第一实施例描述的图7和图8的实例，重置定时由转移晶体管的控制信号Tx决定。因而，在本第七个实施例中省略重置晶体管的控制信号RST。

在第一实施例中，如图15A所示，移位操作以恒定单位执行。然而，如图15B所示，移位时钟周期可延伸以减少移位速度。

为了减少功耗等，如果存储时间长并且每行的存储时间差没有问题，则如果需要的话，可以从如图15A所示的移位速度切换到图15B中的速度。

此外，如图15C所示，可以在某一时刻的一个全画面扫描期间切换移位时钟的间隔。

因而，为了与提供有本发明实施例的功能的系统的其他部同步，可以动态地改变扫描速度。

如上所述，根据本发明的实施例，在控制系统(未示出)根据控制信号CTL的控制下，像素驱动电路102执行向转移控制线LTx和重置控制线LRST的控制信号Tx和RST的输出控制，以使预定行指定信号可以通过执行与来自移位时钟发生电路103的移位时钟SCK同步的移入来在这些移位寄存器中逐一地被移位，并且重置信号被取消的行和重置信号被持续提供的行始终存在于一个重置行改变操作中，并且重置信号继续的行可以存在于两个或多个的重置行改变操作期间。因而，在确保像素阵列的重置操作的面内同步性的同时，瞬间电流可被抑制并且可简化系统和芯片的电源设计。

此外，由于重置操作的画面操作时间可以以小于重置像素所需的时间的单位来控制，故可以细微地调整重置定时。

尽管根据每个实施例的CMOS图像传感器没有具体的限制，但是可以布置为例如设置有行并行型数模转换设备(下文中简称为ADC(模数转换器))的CMOS图像传感器。

具有此效果的固态成像装置可应用于数字相机或摄像机的成像装置。

如图16所示，该相机系统200包括：成像装置210，根据本实施例的CMOS图像传感器(固态成像装置)100可以应用在所述成像装置中；光学系统，例如，将入射光引导到成像装置210的像素区域(照相对象的图像形成)；透镜220，通过入射光(图像光)在成像面上形成图像；驱动电路(DRV)230，用于驱动成像装置210；以及信号处理电路(PRC)240，用于处理来自成像装置210的输出信号。

驱动电路230包括定时发生器(未示出)，用于产生各种类型的包括用于驱动成像装置210中电路的开始脉冲或时钟信号脉冲的定时信号，并且通过预定定时信号驱动成像装置210。

此外，信号处理电路240执行成像装置210输出信号的信号处理，例如CDS(相关双采样)。

信号处理电路240中处理的图像信号记录在记录介质(诸如存储器)上。记录在记录介质上的图片信息由打印机等进行硬拷贝。此外，信号处理电路240中处理的图像信号在由液晶显示器等构成的监视器上显示为移动图像。

如上所述，在诸如数码静态相机的成像设备中，通过安装上述成像装置100作为成像装置31可以获得低功耗的高精度相机。

应注意，每个实施例和以上几个实例中所表示的各部分具体形式和结构以及数值，仅仅作为本发明实施例的实施方式而给出。所以应该了解，本发明的技术范围决不局限于以上内容。

Claims

1.一种固态成像装置，包括：

像素阵列，包括以矩阵布置的多个像素电路，其中每个像素电路将光信号转换为电信号并根据曝光时间存储所述电信号；以及

像素驱动单元，被配置为驱动所述像素阵列以执行所述像素阵列的重置、信号存储以及输出操作，

其中，所述像素驱动单元包括向多个行的所述像素电路提供用于重置像素的信号的像素重置控制部，以及

所述像素重置控制部执行重置控制，以使所述重置信号被取消的行和所述重置信号继续的行始终存在于一个重置行改变操作中，并且所述重置信号被持续提供的行存在于两个或更多个重置行改变操作期间。

2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述重置控制中的所述重置行改变操作的时间间隔恒定。

3.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述重置控制中的所述重置行改变操作的时间间隔可变。

4.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述重置控制中的所述重置行改变操作的时间间隔不恒定。

5.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述重置控制中的所述重置行改变操作的时间间隔部分或全部可变。

6.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中：

所述像素驱动单元包括用于指定重置行的移位寄存器，所述移位寄存器通过输入连续的行指定信号来指定多个重置行；并且所述重置行改变操作是所述移位寄存器的移位操作。

7.根据权利要求6所述的固态成像装置，其中：

所述像素驱动单元执行用于重置像素的所述信号的输出控制，以使所述行指定信号向所述移位寄存器的移入与移位时钟同步执行，从而顺序地进行移位，并且所述重置信号被取消的行和所述重置信号继续的行始终存在于一个重置行改变操作中，并且所述重置信号被持续提供的行存在于两个或更多个重置行改变操作期间。

8.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中，所述像素驱动单元包括用于指定单个或多个行地址的电路，并且将由所述电路输出的指定信号传送到另一行，以指定多个重置行。

9.根据权利要求8所述的固态成像装置，其中，用于指定行地址的所述电路包括移位寄存器。

10.根据权利要求8所述的固态成像装置，其中，用于指定行地址的所述电路包括组合逻辑电路的地址解码器。

11.一种相机系统，包括：

固态成像装置；

光学系统，用于在所述成像装置处形成照相对象的图像；以及

信号处理电路，用于处理所述成像装置的输出图像信号，

其中，所述固态成像装置包括：像素阵列，包括以矩阵布置的多个像素电路，其中每个所述像素电路将光信号转换为电信号并根据曝光时间存储所述电信号；以及像素驱动电路，被配置为驱动所述像素阵列以执行所述像素阵列的重置、信号存储以及输出操作；以及

操作所述像素重置控制部，以使所述重置信号被取消的行和所述重置信号继续的行始终存在于一个重置行改变操作中，并且所述重置信号被持续提供的行存在于两个或更多个重置行改变操作期间。