CN102209211A - 固态成像设备和驱动方法以及电子装置 - Google Patents

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Abstract

提供固态成像设备、用于固态成像设备的驱动方法和电子装置。该固态成像设备包括：CMOS图像传感器，包括布置在阵列中的多个像素，每个像素包括光接收元件、放电单元、电荷累积部件、传输单元、复位单元、放大单元和选择单元；以及控制单元，适配为产生用于使选择单元可操作以控制CMOS图像传感器的操作的选择脉冲。

Description

固态成像设备和驱动方法以及电子装置
技术领域
本发明涉及一种固态成像设备和用于固态成像设备的驱动方法、以及电子装置，更具体地，涉及用于减少固态成像设备中噪声的产生的技术和用于固态成像设备的驱动方法以及电子装置。
背景技术
普遍的CMOS(互补金属氧化物半导体)类型的图像传感器包括对每个像素行顺序地扫描二维地排列像素的像素阵列以便进行读出的机制。这种行顺序扫描相对于不同的像素行在累积时段之中在时间上产生位移，并且引起称作焦平面畸变的现象的发生，该焦平面畸变即：畸变在对移动成像对象成像时所拍摄的图像。
在不允许这种图像畸变的、针对高速移动的成像对象的成像应用中，或者在要求拍摄的图像的同时性的感测应用中，某个CMOS图像传感器执行驱动，用以建立像素阵列的累积时段的同时性。具体地，对于所描述的驱动，通过对像素阵列中的全部行的光电二极管(PD)的同时复位驱动，同时开始像素阵列的整个区域上的累积。然后，通过对全部行的至诸如浮动扩散(FD)的电荷累积部件的同时传输驱动，结束整个区域上的累积。
在这种CMOS图像传感器之中，已知并且例如在日本专利公开No.2004-140149(在下文中称为专利文献1)中公开了一种CMOS图像传感器，其中，为了提供行顺序读出时段与曝光时段之间的时间自由度，为光电二极管(PD)提供同时电荷放电单元或溢流门。上述专利文献1的CMOS图像传感器执行为全部行同时打开溢流门的操作，以在行顺序读出时段内在中间对光电二极管的电荷放电。CMOS图像传感器还执行在预定行的时间点停止放电操作(即，保持溢流门同时关闭)的另一操作，以同时开始光电二极管的曝光，然后继续该曝光。然后，在下一帧时段的开头，通过对全部行针对诸如浮动扩散的电荷累积部件的同时传输驱动而结束曝光，以执行对光电二极管的信号的顺序读出操作。通过操作序列，可以将曝光时段的起始设置为包括用于以行为单位顺序读出的时段的自由行时刻，以实现曝光时间的自由度的改善。
发明内容
顺便提及，在用于同时驱动上述溢流门的信号的转变(transition)时刻，在包括像素的整个区域上的布线线路电容、门电容等的整个电路上执行充电操作和放电操作。因此，对信号的读取具有不利影响，使得电源线的IR下降发生，或者通过由信号在像素的整个区域上的转变导致的耦合而影响不同的信号线。此外，在转变时刻的时段内，许多电容负载被驱动。因此，该时段与其它操作相比变得比较长，诸如几毫秒。
一般，在作为传感器的操作时刻的行时段内、在从像素读出模拟信号并且从该像素进行A/D(模拟/数字)转换的时段内不执行这种对溢流门的同时驱动，由此最小化其不利影响。
例如，在行时段内的传感器的操作在图1中的左部图示。具体地，参照图1，在从时间t1至时间t2的时段内，执行从像素的读出以及A/D转换处理。然后，在从时间t2到时间t3的另一时段内，通过水平传输操作，将信号输出至外部。然后，从时间t3到时间t4的稍后时段变为不执行任何操作的空闲时段。因为从诸如视频时刻的系统参数确定行时段，所以出现空闲时段。
对溢流门的同时驱动优选地被分配至不执行任何操作的空闲时段，具体地在从时间t3至时间t4的时段内，或者被分配至从时间t2至时间t3的水平扫描时段。另一方面，在不同的传感器中，如从时间t13至时间t14的时段可见，优选地在不执行任何操作的空闲时段内执行对溢流门的同时驱动，其中，在该不同的传感器中，如从图1的右部的从时间t11至时间t12的时段可见，当读出时不执行A/D转换，而是在从时间t12至时间t13的时段内的水平传输期间执行A/D转换。
然而，在近年来的视频信号中，像素的数量增加，并且帧频一直在提高，并且行时段趋向于变短。例如，在用于以1/60秒的帧频成像并显示由水平1920像素和垂直1080像素的图像形成的动态画面的高清晰度电视标准中，行时段是7.6毫秒。因此，溢流门驱动在转变中所占的比率较高，并且可以保护的时段非常短。
在日本专利公开No.2010-22063中公开了一种为高速操作准备的固态成像装置，其中如同流水线处理一样，执行读出、A/D转换操作和水平传输，以实现操作的加速。在此情况下，可以将从像素的读出以及A/D转换分配至行时段的整个范围，如从图2中的从时间t31至时间t32的时段以及从时间t31至时间t33的另一时段可见。此外，如从时间t33至时间t34的又一时段可见，可以使得作为对读出不具有不利影响的用于溢流门驱动的时段的、不执行任何操作的空闲时段受限，或者使得为较短时段作为可保护的时段。
因此，期望提供一种固态成像设备和用于固态成像设备的驱动方法、以及电子装置，其中在顺序读出操作时执行对溢流门的同时驱动，使得在提供在时间自由度上具有高同时性的累积时段的同时，最小化同时驱动的不利影响，由此减小拍摄的图像中包括的噪声。
根据本发明的实施例，提供了一种固态成像设备，包括：CMOS图像传感器以及控制单元。CMOS图像传感器包括布置在阵列中的多个像素，每个像素包括：光接收元件，适配为接收光以产生作为接收光信号的电荷；放电单元，适配为对作为光接收元件的接收光信号的电荷放电；电荷累积部件，适配为累积传输至其的作为光接收元件的接收光信号的电荷；传输单元，适配为通过与由放电单元将作为接收光信号的电荷放电所沿着的路径不同的路径，将作为接收光信号的电荷传输至电荷累积部件；复位单元，适配为释放累积在电荷累积部件中的电荷以复位电荷累积部件；放大单元，适配为放大并输出累积在电荷累积部件中的接收光信号；以及选择单元，适配为选择放大单元的输出。控制单元被适配为产生用于使选择单元可操作以控制CMOS图像传感器的操作的选择脉冲。将在当前帧之前的一帧或多帧中累积在光接收元件中作为接收光信号的电荷同时传输至电荷累积部件，随后，将作为接收光信号的电荷保留到电荷累积部件中，然后，在累积在光接收元件中的电荷通过放电单元的操作而继续以行为单位同时放电的状态中，累积在电荷累积部件中的接收光信号被放大单元以行为单位相继放大，然后被读出。停止由放电单元对作为光接收元件的接收光信号的电荷的放电，随后，开始对作为光接收元件的接收光信号的电荷的累积。在作为选择单元的读出结束相关的帧的下一帧的当前帧的开头，累积在电荷累积部件中的电荷被复位单元同时放电，以复位电荷累积部件，随后，传输单元将累积在光接收元件中作为接收光信号的电荷以行为单位同时传输并累积到电荷累积部件中。在累积在光接收元件中的电荷再次通过放电单元而继续以行为单位同时放电的状态中，放大单元将累积在电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继放大并读出。在重复系列操作的情况下，控制单元控制以当累积在电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被放大单元放大并被选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使所述像素中不对图像显示作出贡献的预定数量的行中的这些像素的选择单元，在停止由放电单元对累积在光接收元件中的电荷的放电的时刻进行操作。
固态成像设备可以被配置以使CMOS图像传感器还包括预定数量的虚设行，该虚设行包括不对图像显示作出贡献的像素，并且控制单元控制以当累积在电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被放大单元放大并被选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使所述像素中不对图像显示作出贡献的预定数量的虚设行的像素的选择单元，在停止由放电单元对累积在光接收元件中的电荷的放电的时刻进行操作。
或者，固态成像设备可以被配置以使控制单元控制以当累积在电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被放大单元放大并被选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使所述像素中、累积在电荷累积部件中的接收光信号已经被放大单元放大并被选择单元读出的行中的这些像素的选择单元，在停止由放电单元对累积在光接收元件中的电荷的放电的时刻进行操作。
CMOS图像传感器的每个像素还可以包括不同于所述电荷累积部件、且由布置在光接收元件与由浮动扩散区形成的所述电荷累积部件之间的电荷保留区形成的不同的电荷累积部件。
固态成像设备还可以包括：行单位图像信息存储单元，适配为相继存储通过由放大单元对接收光信号的放大而形成、且由选择单元输出的针对至少一行的图像信号；以及选择单元，适配为判定通过由放大单元对接收光信号的放大而形成、且由选择单元输出的针对至少一行的图像信号是否是不对图像显示作出贡献的行中的这些像素的图像信号，当由选择单元输出的针对一行的图像信号不是不对图像显示作出贡献的行中的像素的图像信号时，选择并输出存储在行单位图像信息存储单元中的紧前一行中的图像信号，但是，当由选择单元输出的针对一行的图像信号是不对图像显示作出贡献的行中的像素的图像信号时，选择并输出存储在行单位图像信息存储单元中的紧前一行的图像信号，并且关于后续行，选择并输出选择单元输出的针对一行的图像信号。
CMOS图像传感器可以被配置以使电荷累积部件、传输单元、复位单元、放大单元和选择单元中的一个或多个被多个像素共同使用。
固态成像设备还可以包括在主体衬底上提供的数字信号处理器。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于固态成像设备的驱动方法，该固态成像设备包括CMOS图像传感器以及控制单元。该CMOS图像传感器包括布置在阵列中的多个像素，每个像素包括：光接收元件，适配为接收光以产生作为接收光信号的电荷；放电单元，适配为对作为光接收元件的接收光信号的电荷放电；电荷累积部件，适配为累积传输至其的作为光接收元件的接收光信号的电荷；传输单元，适配为通过与由放电单元将作为接收光信号的电荷放电所沿着的路径不同的路径，将作为接收光信号的电荷传输至电荷累积部件；复位单元，适配为释放累积在电荷累积部件中的电荷以复位电荷累积部件；放大单元，适配为放大并输出累积在电荷累积部件中的接收光信号；以及选择单元，适配为选择放大单元的输出。控制单元被适配为产生用于使选择单元可操作以控制CMOS图像传感器的操作的选择脉冲。该驱动方法包括：由控制单元执行的控制步骤，产生用于使选择单元操作以控制选择单元的操作的选择脉冲。将在当前帧之前的一帧或多帧中累积在光接收元件中作为接收光信号的电荷同时传输至电荷累积部件，随后，将作为接收光信号的电荷保留到电荷累积部件中，然后，在累积在光接收元件中的电荷通过放电单元的操作而继续以行为单位同时放电的状态中，累积在电荷累积部件中的接收光信号被放大单元以行为单位相继放大，然后被读出。停止由放电单元对作为光接收元件的接收光信号的电荷的放电，随后，开始对作为光接收元件的接收光信号的电荷的累积。在作为选择单元的读出结束相关的帧的下一帧的当前帧的开头，累积在电荷累积部件中的电荷被复位单元同时放电，以复位电荷累积部件，随后，传输单元将累积在光接收元件中作为接收光信号的电荷以行为单位同时传输并累积到电荷累积部件中。在累积在光接收元件中的电荷再次通过放电单元而继续以行为单位同时放电的状态中，放大单元将累积在电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继放大并读出。在重复系列操作的情况下，在控制步骤的处理控制以当累积在电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被放大单元放大并被选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使所述像素中不对图像显示作出贡献的预定数量的行中的这些像素的选择单元，在停止由放电单元对累积在光接收元件中的电荷的放电的时刻进行操作。
该用于固态成像设备的驱动方法可以被配置以使CMOS图像传感器还包括预定数量的虚设行，该虚设行包括不对图像显示作出贡献的像素，并且在控制步骤的处理控制以当累积在电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被放大单元放大并被选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使所述像素中不对图像显示作出贡献的预定数量的虚设行的像素的选择单元，在停止由放电单元对累积在光接收元件中的电荷的放电的时刻进行操作。
或者，用于固态成像设备的驱动方法可以被配置以使在控制步骤的处理控制以当累积在电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被放大单元放大并被选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使所述像素中、累积在电荷累积部件中的接收光信号已经被放大单元放大并被选择单元读出的行中的这些像素的选择单元，在停止由放电单元对累积在光接收元件中的电荷的放电的时刻进行操作。
CMOS图像传感器的每个像素还可以包括不同于所述电荷累积部件、且由布置在光接收元件与由浮动扩散区形成的所述电荷累积部件之间的电荷保留区形成的不同的电荷累积部件。
固态成像设备还可以包括：行单位图像信息存储单元，适配为相继存储通过由放大单元对接收光信号的放大而形成、且由选择单元输出的针对至少一行的图像信号；以及选择单元，适配为判定通过由放大单元对接收光信号的放大而形成、且由选择单元输出的针对至少一行的图像信号是否是不对图像显示作出贡献的行中的这些像素的图像信号，当由选择单元输出的针对一行的图像信号不是不对图像显示作出贡献的行中的像素的图像信号时，选择并输出存储在行单位图像信息存储单元中的紧前一行中的图像信号，但是，当由选择单元输出的针对一行的图像信号是不对图像显示作出贡献的行中的像素的图像信号时，选择并输出存储在行单位图像信息存储单元中的紧前一行的图像信号，并且关于后续行，选择并输出选择单元输出的针对一行的图像信号。
CMOS图像传感器可以被配置以使电荷累积部件、传输单元、复位单元、放大单元和选择单元中的一个或多个被多个像素共同使用。
固态成像设备还可以包括在主体衬底上提供的数字信号处理器。
根据本发明的又一实施例，提供了一种电子装置，其包括CMOS图像传感器以及控制单元。该CMOS图像传感器包括布置在阵列中的多个像素，每个像素包括：光接收元件，适配为接收光以产生作为接收光信号的电荷；放电单元，适配为对作为光接收元件的接收光信号的电荷放电；电荷累积部件，适配为累积传输至其的作为光接收元件的接收光信号的电荷；传输单元，适配为通过与由放电单元将作为接收光信号的电荷放电所沿着的路径不同的路径，将作为接收光信号的电荷传输至电荷累积部件；复位单元，适配为释放累积在电荷累积部件中的电荷以复位电荷累积部件；放大单元，适配为放大并输出累积在电荷累积部件中的接收光信号；以及选择单元，适配为选择放大单元的输出。控制单元被适配为产生用于使选择单元可操作以控制CMOS图像传感器的操作的选择脉冲。将在当前帧之前的一帧或多帧中累积在光接收元件中作为接收光信号的电荷同时传输至电荷累积部件，随后，将作为接收光信号的电荷保留到电荷累积部件中，然后，在累积在光接收元件中的电荷通过放电单元的操作而继续以行为单位同时放电的状态中，累积在电荷累积部件中的接收光信号被放大单元以行为单位相继放大，然后被读出。停止由放电单元对作为光接收元件的接收光信号的电荷的放电，随后，开始对作为光接收元件的接收光信号的电荷的累积。在作为选择单元的读出结束相关的帧的下一帧的当前帧的开头，累积在电荷累积部件中的电荷被复位单元同时放电，以复位电荷累积部件，随后，传输单元将累积在光接收元件中作为接收光信号的电荷以行为单位同时传输并累积到电荷累积部件中。在累积在光接收元件中的电荷再次通过放电单元而继续以行为单位同时放电的状态中，放大单元将累积在电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继放大并读出。在重复系列操作的情况下，控制单元控制以当累积在电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被放大单元放大并被选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使所述像素中不对图像显示作出贡献的预定数量的行中的这些像素的选择单元，在停止由放电单元对累积在光接收元件中的电荷的放电的时刻进行操作。
在固态成像设备和用于固态成像设备的驱动方法、以及电子装置中，当包括布置在阵列中的像素的CMOS图像传感器的每个光接收元件接收光时，产生作为接收光信号的电荷。由放电单元对作为光接收元件的接收光信号的电荷放电。由电荷累积部件累积作为从放电单元传输的光接收元件的接收光信号的电荷。通过与由放电单元将作为接收光信号的电荷放电所沿着的路径不同的路径，将作为接收光信号的电荷传输至电荷累积部件。释放累积在电荷累积部件中的接收光信号，以复位电荷累积部件。由放大单元放大并输出累积在电荷累积部件中的接收光信号。由选择单元选择放大单元的输出。产生使选择单元可操作的选择脉冲，以控制CMOS图像传感器的操作。将在当前帧之前的一帧或多帧中累积在光接收元件中作为接收光信号的电荷同时传输至电荷累积部件，随后，将作为接收光信号的电荷保留到电荷累积部件中，然后，在累积在光接收元件中的电荷通过放电单元的操作而继续以行为单位同时放电的状态中，累积在电荷累积部件中的接收光信号被放大单元以行为单位相继放大，然后被读出。停止由放电单元对作为光接收元件的接收光信号的电荷的放电，随后，开始对作为光接收元件的接收光信号的电荷的累积。在作为选择单元的读出结束相关的帧的下一帧的当前帧的开头，累积在电荷累积部件中的电荷被复位单元同时放电，以复位电荷累积部件，随后，传输单元将累积在光接收元件中作为接收光信号的电荷以行为单位同时传输并累积到电荷累积部件中。在累积在光接收元件中的电荷再次通过放电单元而继续以行为单位同时放电的状态中，放大单元将累积在电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继放大并读出。在重复系列操作的情况下，控制单元控制以当累积在电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被放大单元放大并被选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使所述像素中不对图像显示作出贡献的预定数量的行中的这些像素的选择单元，在停止由放电单元对累积在光接收元件中的电荷的放电的时刻进行操作。
固态成像设备可以是独立设备，或者可以是用于执行用于固态成像装置的驱动控制处理的块。
通过固态成像设备和用于固态成像设备的驱动方法、以及电子装置，可以在顺序读出操作时执行对溢流门的同时驱动，使得在提供具有时间自由度上的高同时性的累积时段的同时，最小化同时驱动的不利影响，由此减少拍摄的图像中包括的噪声。
总之，通过固态成像设备和用于固态成像设备的驱动方法、以及电子装置，当使用图像传感器拍摄图像时，可以减少噪声的产生。
附图说明
图1和图2是示出不同的相关技术CMOS图像传感器的操作的图示；
图3是示出根据本发明的第一实施例的、被应用本发明的固态图像传感器的CMOS图像传感器的配置的示例的框图；
图4是图3中所示的像素阵列部件中的单位像素的配置的示例的电路图；
图5是示出图3中所示的像素阵列部件中的单位像素的配置的示例的侧前视截面图；
图6和图7是分别示出图3的CMOS图像传感器的驱动处理的流程图和时序图；
图8是示出根据本发明的第二实施例的CMOS图像传感器的配置的示例的框图；
图9和图10是分别示出图8的CMOS图像传感器的驱动处理的流程图和时序图；
图11是示出根据本发明的第三实施例的CMOS图像传感器的配置的示例的框图；
图12是示出图11中所示的像素阵列部件中的单位像素的配置的示例的电路图；
图13是图11中所示的像素阵列中的单位像素的配置的示例的侧前视截面图；
图14和图15是分别示出图11的CMOS图像传感器的驱动处理的流程图和时序图；
图16和图17是分别示出图11的CMOS图像传感器的输出处理的流程图和图示；
图18是示出不同的单位像素的不同配置示例的示意图；
图19、图20、图21、图22和图23是类似的视图，但分别示出不同单位像素的第一、第二、第三、第四和第五不同配置示例；以及
图24是示出包括被应用了根据本发明的实施例的固态成像设备的CMOS图像传感器的电子装置的配置的示例的框图。
具体实施方式
下面，参照附图来描述本发明的优选实施例。要注意，以如下顺序给出描述：
1.第一实施例(提供虚设行的配置的示例)
2.第二实施例(不提供虚设行的配置的示例)
3.第三实施例(提供选择器的配置的示例)
4.第四实施例(单位像素的配置的其它示例)
5.第五实施例(包括使用根据本发明的固态成像设备而形成的CMOS传感器的电子装置的配置的示例)
<1.第一实施例>
固态成像设备的配置的示例
图3是示出作为被应用了本发明的固态成像设备的CMOS图像传感器的配置的示例的框图。
参照图3，所示的CMOS图像传感器100包括像素阵列部件111、垂直驱动部件112、列处理部件113、水平驱动部件114、以及系统控制部件115。像素阵列部件111、垂直驱动部件112、列处理部件113、水平驱动部件114、以及系统控制部件115在未示出的半导体衬底或芯片上形成。在像素阵列部件111上提供恒流源部件119。
像素阵列部件111包括在矩阵中(即，以行和列)二维地布置的多个单位阵列。每个单位像素包括光电转换元件，用于产生与到其的入射光量一致的电荷量的光作为接收光信号的电荷，并且将光电荷累积在其中。要注意，在下面的描述中，与入射光量一致的电荷量的光电荷有时仅称为“电荷”，并且单位像素有时仅称为“像素”。
对于矩阵中的像素阵列的各个行，像素阵列部件111还包括沿图1中的向左和向右方向(即，在像素行中的像素的阵列方向上)形成的多条像素驱动线116。此外，对于矩阵中的像素阵列的各个列，像素阵列部件111包括沿向上和向下方向(即，在像素列中的像素的阵列方向上)形成的多条垂直信号线117。虽然每条像素驱动线116在图3中显示为单条线，但是每条像素驱动线116中的线数量不限于一条。每条像素驱动线116在其一端连接至垂直驱动部件112的各自与所述行对应的输出端之一。此外，像素阵列部件111包括虚设行111a，其由与对图像显示作出贡献的像素分开的、不对图像显示作出贡献的像素形成。
CMOS图像传感器100还包括信号处理部件118。信号处理部件118可以是提供在与CMOS图像传感器100的衬底分开的衬底上的诸如DSP(数字信号处理器)的外部信号处理部件，或者可以通过软件实施处理。然而，自然地，信号处理部件118可以安装在其上安装CMOS图像传感器100的衬底上。
垂直驱动部件112由移位寄存器、地址解码器等构成，并且用作同时驱动像素阵列部件111的所有像素、或者以行为单位驱动像素等等的像素驱动部件。虽然这里未详细公开垂直驱动部件112的特定配置，但是其通常具有包括包含读出扫描系统和清除扫描系统的两个扫描系统的配置。
读出扫描系统选择性地且相继地以行为单位扫描像素阵列部件111的单位像素，以便从单位像素读出信号。清除扫描系统比这样的读出扫描领先了快门操作的时段执行清除扫描：该读出扫描用于对其由读出扫描系统执行读出扫描的读出行。
通过清除扫描系统的清除扫描，不必要的电荷从读出行的单位像素的光电转换元件中被清除，由此复位光电转换元件。然后，通过利用清除扫描系统清除不必要的电荷，即，通过复位光电转换元件，执行电子快门操作。电子快门操作是光电转换元件用以重新开始曝光的光电荷放电的操作，即，开始累积光电荷的操作。
通过读出扫描系统的读出操作读出的信号对应于紧前一读出操作或电子快门操作之后接收的光量。然后，在紧前一读出操作的读出时刻或电子快门操作的清除时刻之后、直到当前周期中的读出操作的读出时刻的时段，变为像素11中或到像素11的光电荷的累积时段或曝光时段。
通过恒流源部件119和垂直信号线117，从垂直驱动部件112选择性地扫描的像素行的每个单位像素中输出的信号被提供至列处理部件113。恒流源部件119向像素提供偏置电流，并且被布置用于像素列。列处理部件113通过用于像素阵列部件111的每个像素列的垂直信号线117，为从所选择的行的每个单位像素输出的像素信号(即，接收光信号)执行预定信号处理。此外，列处理部件113在信号处理之后暂时保留图像信号。
具体地，列处理部件113至少执行诸如CDS(相关双采样)处理的噪声去除处理，作为信号处理。通过列处理部件113的CDS处理，去除复位噪声和每个像素特有的固定模式噪声(诸如放大晶体管的阈值漂移(dispersion))。除了噪声去除处理功能之外，还可以向列处理部件113提供例如AD(模拟-数字)转换功能，使得以数字信号的形式输出信号电平。此外，列处理部件113存储具有读出的信号电平的接收光信号、以及具有复位电平的接收光信号，并且计算接收光信号之间的差并将该差作为信号电平提供至信号处理部件118。
水平驱动部件114由移位寄存器、地址解码器等构成，并且相继选择与列处理单元113的像素列对应的单位像素。通过水平驱动部件114的选择扫描，将列处理部件113处理的像素信号相继输出至信号处理部件118。
系统控制部件115由产生各种定时信号的定时产生器等构成，并且基于由定时产生器产生的定时信号，执行对垂直驱动部件112、列处理部件113、水平驱动部件114等的驱动控制。
信号处理部件118执行对以行为单位读出的接收光信号的信号的信号处理，并输出所得的信号。
图2的CMOS图像传感器100的单位像素的电路配置的示例
现在，参照图4和图5来描述图3中所示的在像素阵列部件111中布置的单位像素的示例。要注意，图4示出了像素阵列部件111中布置的单位像素120的电路配置，而图5示出了单位像素120的横截面配置。
由图4中的虚线定义的范围内的电路配置是单位像素120的电路配置的示例。单位像素120包括光电二极管PD、放电晶体管TR_OFG、复位晶体管TR_RST、传输门TR_ROG、选择晶体管TR_SEL和浮动扩散区FD。
作为光电转换元件的光电二极管PD在其阳极接地，并在其阴极连接至由晶体管形成的传输门TR_ROG的源极。光电二极管PD是例如通过将N型嵌入层N-嵌入在P型井层P-Well中而形成的嵌入光电二极管，其中，通过将P型层P+形成在衬底的表面侧上而将P型井层P-Well形成在N型衬底N-sub上，如图5中所见。
放电晶体管TR_OFG在其门极连接至放电脉冲线OFG，并且在其源极连接至光电二极管PD的阴极和传输门TR_ROG的漏极。此外，放电晶体管TR_OFG在其漏极连接至放电漏线OFD。具体地，在光电二极管PD的累积期间，通过放电脉冲线OFG产生具有低电平(即，具有GND电平)的放电脉冲OFG，以将放电晶体管TR_OFG的门极置于截止状态中，使得可不对累积操作产生影响。此外，在关于所有像素而同时将作为光电二极管PD的接收光信号的电荷传输至浮动扩散区PD之后，通过放电脉冲线OFG产生具有高电平的放电脉冲OFG，并且将放电晶体管TR_OFG置于导通状态中。因此，光电二极管PD与放电漏线OFD彼此连接，以对剩余在光电二极管PD中的电荷放电。具体地，当放电脉冲OFG被施加至放电晶体管TR_OFG(从其画出图5中“OFG”表示的引线)的门极时，在开始曝光时，光电二极管PD的电荷被放电至在图5中的左部的“N+”表示的N型层的放电漏线OFD。放电晶体管TR_OFG还用以防止光电二极管PD饱和以允许电荷在曝光结束之后的读出时段期间从光电二极管PD溢出。对放电漏线OFD施加预定电压VDD。
传输门TR_ROG在其漏极连接至光电二极管PD的阳极和放电晶体管TR_OFG的源极，并且在其源极连接至浮动扩散区FD、放大晶体管TR_AMP的门极、以及复位晶体管TR_RST的源极。此外，传输门TR_ROG在其门极连接至传输脉冲线ROG。具体地，如果在图3的系统控制部件115的控制下，通过传输脉冲线ROG提供传输脉冲ROG，那么传输门TR_ROG将由光电二极管PD的光电转换累积的电荷传输至浮动扩散区FD。具体地，当传输脉冲ROF被施加至传输门TR_ROG(在图5中从其画出“ROG”表示的引线)的门极时，传输门TR_ROG将累积在光电二极管PD中的电荷传输至浮动扩散区FD。
浮动扩散区FD是由N型层N+(在图5中的右部的N+)形成的电荷电压转换部件，并且暂时保留由光电二极管PD光电转换且累积在光电二极管PD中、以及从传输门TR_ROG传输到其的电荷。然后，浮动扩散区FD将暂时保留的电荷转换为电压信号。因此，在图4中，将浮动扩散区FD表示为电容器。
复位晶体管TR_RST在其门极连接至复位脉冲线RST，并且在其源极连接至浮动扩散区FD、传输门TR_ROG的源极和放大晶体管TR_AMP的门极。此外，复位晶体管TR_RST在其漏极连接至电压VDD和放大晶体管TR_AMP的漏极。具体地，如果从复位脉冲线RST提供复位脉冲RST，那么复位晶体管TR_RST在系统控制部件115的控制下，释放浮动扩散区FD的电荷，以复位浮动扩散区FD。此时，当通过光电转换还将传输门TR_ROG置于导通状态中时，通过浮动扩散区FD，也从复位晶体管TR_RST释放通过光电二极管PD的光电转换累积的电荷。
放大晶体管TR_AMP在其门极连接至复位晶体管TR_RST的源极、传输门TR_ROG的源极和浮动扩散区FD，并且在其漏极连接至电压VDD和复位晶体管TR_RST的漏极。此外，放大晶体管TR_AMP在其源极连接至选择晶体管TR_SEL的漏极。放大晶体管TR_AMP放大施加至其门极且用作浮动扩散区FD的充电电压的接收光信号，并且从传输门的源极输出所放大的接收光信号。
选择晶体管TR_SEL在其门极连接至选择脉冲线SEL，在其漏极连接至放大晶体管TR_AMP的源极，并且在其源极连接至垂直信号线VSL。因此，如果从选择脉冲线SEL将选择脉冲SEL提供至选择晶体管TR_SEL，那么选择晶体管TR_SEL在系统控制部件115的控制下，从垂直信号线VSL输出作为从放大晶体管TR_AMP的源极输出的浮动扩散区FD的电压的放大的接收光信号的信号。恒流源I被提供在垂直信号线VSL上，并且将流至垂直信号线VSL的电流的值控制为固定状态。要注意，恒流源I构成图3中所示的恒流源部件119。
要注意，虽然未示出虚设行的单位像素，但是它们具有与上文描述的对图像显示作出贡献的单位像素的配置类似的配置。然而，虚设行的单位像素中的光电二极管PD被配置以不引起光电转换，以便其可不对图像显示作出贡献。因此，虚设像素的单位像素或者被配置以使例如其光接收面被物理地阻挡，或者被配置以使光电二极管PD的N型嵌入层N-不由电路配置形成。
图3的CMOS图像传感器100的驱动处理
现在，参照图6的流程图和图7的时序图来描述图3的CMOS图像传感器100的驱动处理。要注意，在图7中，从顶部起的三组波形分别图示了对像素阵列部件111的第n-1行至第n+1行中的像素的复位脉冲RST、传输脉冲ROG、放电脉冲OFG和选择脉冲SEL的产生定时。此外，在从上面起的第四波形组中，图示了对虚设行中的像素的复位脉冲RST、传输脉冲ROG、放电脉冲OFG和选择脉冲SEL的产生定时。此外，在最底下的波形组中，图示了采样保持脉冲SHS和SHN的产生定时。
首先，在步骤S11，虽然未在图7中图示，但系统控制部件115分别对所有像素的复位脉冲线RST和传输脉冲线ROG产生复位脉冲RST和传输脉冲ROG，并且产生处于低电平的放电脉冲OFG。具体地，通过此处理，执行全局(global)复位，通过该全局复位，关于所有像素而同时复位光电二极管PD。
然后，在步骤S12，开始对通过光电二极管PD的光电转换而产生的电荷的累积。
在步骤S13，当经过了预定曝光时段时(例如，如图7的时间t101至时间t102所指示的)，系统控制部件115对所有像素的复位脉冲线RST产生复位脉冲RST。此后，系统控制部件115紧接在复位脉冲RST的紧后一时刻(例如，如图7的时间t103至时间t104所指示的)，对所有像素的传输脉冲线ROG产生传输脉冲ROG。
结果，响应于传输脉冲ROG，传输门TR_ROG被置于导通状态，因此，在曝光时段期间累积在光电二极管PD中的作为接收光信号的电荷被传输至浮动扩散区FD。具体地，执行全局传输。
在步骤S14，系统控制部件115产生在高电平状态中的放电脉冲OFG，例如，如图7的时间t105所指示的。通过此处理，在光电二极管PD中剩余的电荷被放电至放电漏线OFD，并且复位光电二极管PD。
在步骤S15，系统控制部件115将用于对行数量进行计数的计数器n复位为1。
在步骤S16，系统控制部件115判定当前的时间是否是以低电平产生放电脉冲OFG以便开始曝光时段的时刻。如果在步骤S16判定例如当前的时间不是以低电平产生放电脉冲OFG的时刻，那么处理进行至步骤S17。
在步骤S17，系统控制部件115确定第n行作为处理对象行，并且通过选择脉冲线SEL对处理对象行的像素产生选择脉冲SEL。例如，如果处理对象行是第n-1行，那么在图7的从时间t111至时间t118的时段内产生选择脉冲SEL。因此，使垂直信号线VSL有效，并且从浮动扩散区FD传输作为接收光信号的电荷。同时，系统控制部件115对列处理部件113产生采样保持定时脉冲SHS。具体地，在处理对象行是第n-1行的情况下，在如图7中的从时间t112至时间t113的时段这样的选择脉冲SEL的产生时段内，产生采样保持定时脉冲SHS。
在步骤S18，列处理部件113响应于采样保持定时脉冲SHS，存储通过垂直信号线117(VSL)读出的接收光信号，作为信号电平的信息。具体地，在第n-1行中的单位像素的情况下，在由图7中的虚线指示的从时间t112至时间t113的时段附近的时刻，读出具有信号电平的接收光信号。
在步骤S19，系统控制部件115对用于处理对象行的像素的复位脉冲线RST产生复位脉冲RST。具体地，例如，在处理对象行是第n-1行的情况下，在作为选择脉冲SEL的产生时段内的中间时刻的、从时间t114至时间t115的时段内，产生复位脉冲RST。通过此处理，复位处理对象行的像素的浮动扩散区FD。此外，系统控制部件115对列处理部件113产生采样保持定时脉冲SHN。具体地，在处理对象行是第n-1行的情况下，在诸如从时间t116至时间t117的时段的选择脉冲SEL的产生时段内，产生采样保持定时脉冲SHN。
在步骤S20，列处理部件113响应于采样保持定时脉冲SHN，存储从垂直信号线117(VSL)提供至其的接收光信号，作为复位电平的信息。具体地，在第n-1行的单位像素的情况下，在由图7中的直线指示的从时间t116至时间t117的时段附近的时刻，读出具有复位电平的接收光信号。
在步骤S21，列处理部件113从存储在其中的具有信号电平的接收光信号中减去具有复位电平的接收光信号的值，以确定它们之间的差。然后，列处理部件113将接收光信号作为与所计算的差对应的行中的每个像素的信号电平，相继地在由水平驱动部件114选择列的时刻提供给信号处理部件118。
在步骤S22，系统控制部件115判定是否完成对所有行的读出。例如，如果剩余至今未被处理的某个行，那么在步骤S23，计数器n递增1，此后处理返回至步骤S16。换言之，重复步骤S16至S28的处理，直到读出所有行的像素的具有光接收电平和复位电平的接收光信号，并且将接收光信号之间的差存储作为信号电平为止。
如果在步骤S22判定读出所有行的像素的接收光信号，那么处理进行至步骤S29。
在步骤S29，信号处理部件118输出接收光信号，作为一个图像的像素信息。
在步骤S30，系统控制部件115判定是否接收到结束操作的指令。如果判定未接收到结束操作的指令，那么处理返回至步骤S13。另一方面，例如，如果在步骤S30判定操作未示出的操作部件以发出结束操作的指令，那么结束处理。
另一方面，如果在步骤S16判定当前时间是产生放电脉冲OFG的时刻，那么处理进行至步骤S24。
在步骤S24，系统控制部件115确定虚设行111a作为处理对象行，并且通过选择脉冲线SEL对虚设行的像素产生选择脉冲SEL。例如，在第n-1行的处理之后开始曝光时段的情况下，系统控制部件115在图7中图示的从时间t119至时间t126的时段内，对虚设行产生选择脉冲SEL。因此，使得该虚设行的垂直信号线VSL有效，从而从浮动扩散区FD传输作为接收光信号的电荷。然而，因为虚设行中的光电二极管PD不执行光电转换，所以输出的接收光信号理想地为零。此时，系统控制部件115同时对列处理部件113产生采样保持定时脉冲SHS。具体地，例如如图7的从时间t120至时间t121的时段这样的选择脉冲SEL的产生时段，产生采样保持定时脉冲SHS。
在步骤S25，系统控制部件115在时间t120(例如，如图7中所见)通过放电脉冲线OFG，对所有像素产生具有低电平的放电脉冲OFG。
在步骤S26，响应于具有低电平的放电脉冲OFG，所有像素的放电晶体管TR_OFG的门极被置于截止状态中，由此建立将电荷累积作为所有像素的光电二极管PD的接收光信号的电荷的状态。因此，开始曝光时段。
在步骤S27，列处理部件113响应于采样保持定时脉冲SHS，存储通过垂直信号线117(VSL)读出的接收光信号，作为信号电平的信息。具体地，因为处理对象行是虚设行，所以例如，在图7中虚线指示的从时间t120至t121的时段的附近的时刻，读出具有信号电平的接收光信号。
在步骤S28，系统控制部件115通过复位脉冲线RST对作为处理对象行的虚设行111a的像素产生复位脉冲线RST。例如，在第n-1行的处理之后的时刻开始曝光时段的情况下，系统控制部件115在图7的从时间t122至时间t123的时段内，对虚设行产生复位脉冲RST。因此，释放累积在虚设行中的浮动扩散区FD中的接收光信号，以复位虚设行的像素。然而，因为光电二极管PD不执行光电转换，所以，理想地，累积在浮动扩散区FD中的接收光信号为零。此时，系统控制部件115同时对列处理部件113产生采样保持定时脉冲SHN。具体地，对于虚设行的像素，系统控制部件115在如图7的从时间t124至时间t125的时段这样的选择脉冲SEL的产生时段内，产生采样保持定时脉冲SHN。
然后，处理返回至步骤S20，在步骤S20，列处理部件113响应于采样保持定时脉冲SHN，存储通过垂直信号线117(VSL)提供至其的接收光信号，作为复位电平的信息。具体地，在第N-1行的时刻的下个时刻开始曝光时段的情况下，在图7中虚线指示的从时间t124至时间t125的时段附近的时刻，读出具有复位电平的接收光信号。
在步骤S21，列处理部件113从存储在其中的具有信号电平的接收光信号中减去具有复位电平的接收光信号的值，以确定它们之间的差。然后，列处理部件113将接收光信号作为与所计算的差对应的行中的每个像素的信号电平，相继地在由水平驱动部件114选择列的时刻提供给信号处理部件118。
具体地，当开始曝光时段时，因为为所有像素产生放电脉冲OFG，所以，当转变时，如上所述，对像素的整个区域上的布线线路电容、门极电容等充电或放电。因此，通过电源线的IR下降的出现、或像素的整个区域上的信号转变，出现通过耦合影响其它信号线这样的不利影响。
根据相关技术，使得此转变避免易于受噪声影响的用于信号读出或A/D转换的时段而发生。然而，对于近年来其定时为高速操作而准备且具有如上所述的流水线配置的传感器，难以保护所述时段。
为了应付如刚刚描述这样的情形，在上述处理中，控制所有像素，使得它们在将具有低电平的放电脉冲OFG同时输入至放电脉冲线OFG的行时段内，不执行与通过原始成像获得的图像信号无关的光电转换。此外，控制不执行电荷的累积的虚设行，使得从虚设行读出接收光信号。如上所述，主要提供虚设行以使得不执行光电转换，而其具有与原始像素的电路配置和布局配置类似的电路配置和布局配置。因此，因为不执行光电转换，所以，即使光被输入至虚设行的像素，像素也不具有对周围像素的诸如光晕(blooming)这样的不利影响。此外，除此之外，与用于图像显示的像素类似地配置虚设行的像素，因此，垂直驱动部件112可以最小化行时段内的负载变化。
当所有像素的放电脉冲线OFG的电平同时从高电平改变为低电平时，产生噪声这样的不利影响的主要因素出现。因此，仅在行时段内强制设置读取和A/C转换时段之外的时段。要注意，前面的描述涉及这样的示例：其中，当放电脉冲线OFG的电平同时从高电平改变为低电平时，执行接收光信号从虚设行的读取处理。然而，另外可以控制所有像素以使：在作为上述不利影响的主要因素的、用于同时将所有像素的放电脉冲OFG的电平从高电平改变至低电平的处理的同时，不为此执行读出处理。
然而，在固定行时段的周期中，执行如读出、A/D转换和水平传输这样的一系列操作，并且上述操作扰乱该周期。已知：当停止对行时段被延长的行的读出、或在读出行自身之后对该行的读出时，由电源的电流消耗的变化导致的电源的IR下降出现，作为诸如输出图像上的行的偏移的噪声，因为该行变得不同于规则地执行读出的另一行。因此，对虚设行的读出进行操作，以使读出在行时段内固定。此外，因为使得虚设行的像素结构类似于普通像素结构，所以可以最小化如所述的电源变化。结果，可以减少噪声，并以更高的准确度测量信号电平。
要注意，在对虚设行的读出结束之后，重复读出处理直到再次开始下个放电脉冲OFG的时刻为止。
因此，在对虚设行的读出结束之后，例如，在从时间t127至时间t134的时段内产生第n行的选择脉冲SEL。在该时段内，在从时间t128至时间t129的时段内产生采样保持定时脉冲SHS，并且在从时间t130至时间t131的时段内产生复位脉冲RST，以读出第n行的像素的信号电平。此外，在从时间t132至时间t133的时段附近，产生采样保持定时脉冲SHN，以读出第n行的像素的复位电平。
然后，在第n行的处理结束之后，因为将要开始第n+1行的处理，所以在从时间t135至时间t142的时段内产生第n+1行的选择脉冲SEL。在该时段内，在从时间t136至时间t137的时段内产生采样保持定时脉冲SHS，并且在从时间t138至时间t139的时段内产生复位脉冲RST，以读出第n+1行的像素的复位电平。此外，在从时间t140至时间t141的时段内，产生采样保持定时脉冲SHN，以读出第n+1行的像素的复位电平。
具体地，通过上述处理，在产生放电脉冲OFG以截止放电晶体管TR_OFG的时刻，为不对图像显示做出贡献的虚设行执行类似于以行为单位的读出处理的处理。因此，可以防止在易于具有噪声的影响的时刻读出，结果，可以减少噪声的产生。
要注意，因为基本上仅必须能够避免在易于具有噪声的影响的时刻读出，所以，在保持选择晶体管TR_SEL、复位晶体管TR_RST、列处理部件113等的操作停止的同时，仅可以产生针对虚设行的像素的选择脉冲SEL、复位脉冲RST和采样保持定时脉冲SHS和SHN。此外，在与虚设行的处理时刻有关的时段内(即，在易于具有噪声的影响的时刻)，可以产生放电脉冲OFG，以使得放电晶体管TR_OFG在其不执行任何其它操作的同时操作。此外，虽然在前面的描述中描述了仅提供一行作为虚设行以使执行针对一行的读出操作的示例，但是，如果易于具有噪声的影响的时间比该时段长，那么可以提供对应于该长度的多个虚设行，使得重复执行对虚设行的像素的读出。或者，可以多次读出同一虚设行的像素。
此外，因为仅必须产生用于指示不对图像显示做出贡献的这些像素执行读出、或者使这些像素执行读出的脉冲，所以，例如，可以类似于虚设行而使用以像素为单位而仅从其读出噪声的像素(即，光学黑体)。
此外，在为所有像素产生复位脉冲RST、传输脉冲ROG和放电脉冲OFG的情况下，图7中的它们的波形未展现出陡峭的上升沿，而展现出缓和的上升沿。这依据如下事实而发生：因为对所有像素的布线线路电容或门极电容执行放电或充电(其中驱动所有行)，所以充电或放电的时段变为几毫秒到几十毫秒的量级，然而在仅驱动一行的情况下，充电或放电的时段变为几十纳秒到几百纳秒的量级。
<2.第二实施例>
固态成像设备的配置的其他示例
在前面的描述中，提供了具有与对图像显示作出贡献的像素的配置相同的配置的虚设行，并且在易于具有噪声的影响的时刻强制地执行对虚设行的读出处理，由此避免在易于具有噪声的影响的时刻读出。然而，因为仅必须例如在易于具有噪声的影响的时刻执行对不对图像显示作出贡献的像素的行的读出，所以可能再次执行从已经被读出其接收光信号一次的行的读出。
图8示出了CMOS图像传感器100的配置的示例，其中再次读出已经被从其读出接收光信号一次的行的接收光信号。
具体地，除了像素阵列部件111不包括虚设行111a并且提供系统控制部件1115’代替系统控制部件115之外，图8的CMOS图像传感器100在配置上类似于图3的CMOS图像传感器100。
系统控制部件115’具有与系统控制部件115的基本功能类似的基本功能。然而，系统控制部件115’控制以使在易于具有噪声的影响的时刻再次读出已经被从其读出接收光信号一次的行的接收光信号。要注意，图8的CMOS图像传感器100的像素阵列部件111上布置的单位像素120类似于图3中的单位像素，因此，这里省略对其的重复描述以免赘述。
图8的CMOS图像传感器100的驱动处理
现在，参照图9的流程图和图10的时序图来描述图8的CMOS图像传感器100的驱动处理。要注意，在图10中，从顶部起的三组波形分别图示了针对像素阵列部件111的第n-1行至第n+1行中的像素的复位脉冲RST、传输脉冲ROG和选择脉冲SEL的产生定时。此外，在最底下的波形组中，图示了采样保持脉冲SHS和SHN的产生定时。此外，要注意，在图9的流程图中的步骤S51至S63、S69和S70的处理分别类似于图6的流程图中的步骤S11至S23、S29和S30的处理，因此，这里省略对在所提及的步骤的处理的重复描述以免赘述。
具体地，例如，如果在步骤S56判定当前的时间点是要产生放电脉冲OFG的时刻，那么处理进行至步骤S64。
在步骤S64，系统控制部件115’确定第n-1行作为处理对象行，并且通过选择脉冲线SEL对第n-1行的像素产生选择脉冲SEL。例如，在将要在针对第n-1行的处理之后的时刻开始曝光时段的情况下，系统控制部件115’在从时间t119至时间t126的时段内，对第n-1行产生与已经在紧挨着那时之前被读取的行相同的选择脉冲SEL。因此，使得针对已经通过紧前一处理而被读出其接收光信号的第n-1行的垂直信号线VSL有效，并且从浮动扩散区FD传输作为接收光信号的电荷。然而，因为已经通过紧前一处理读出了接收光信号，所以将要从第n-1行中的浮动扩散区FD输出的接收光信号理想地为零。此时，系统控制部件115’同时对列处理部件113产生采样保持定时脉冲SHS。具体地，系统控制部件115’在如图10中的从时间t120至时间t121的时段这样的选择脉冲SEL产生时段内，对第n-1行的像素产生采样保持定时脉冲SHS。
在步骤S65，系统控制部件115’例如在如图10中可见的时间t120，通过放电脉冲线OFG产生具有低电平的放电脉冲OFG。
在步骤S66，响应于具有低电平的放电脉冲OFG，将所有像素的放电晶体管TR_OFG的门极置于截止状态中，由此建立累积作为所有像素的光电二极管PD的接收光信号的电荷的状态。因此，开始曝光时段。
在步骤S67，系统控制部件115’通过复位脉冲线RST，针对作为处理对象行的第n-1行中的像素产生复位脉冲RST。例如，在将要在针对第n-1行的处理之后的时刻开始曝光时段的情况下，系统控制部件115’在图10的从时间t122至时间t123的时段内对第n-1行产生复位脉冲RST。因此，释放在第n-1行中的浮动扩散区FD中累积作为接收光信号的电荷，以复位浮动扩散区FD。然而，因为已经通过紧前一处理读出了在第n-1行中的浮动扩散区FD中累积的接收光信号，所以理想地，在浮动扩散区FD中累积的接收光信号为零。此时，系统控制部件115’同时对列处理部件113产生采样保持定时脉冲SHN。具体地，系统控制部件115’在如图10的从时间t124至时间t125的时段这样的选择脉冲SEL产生时段内，产生采样保持定时脉冲SHN。
然后，在步骤S60，列处理部件113响应于采样保持定时脉冲SHN，存储通过垂直信号线117(VSL)提供至其的接收光信号，作为复位电平的信息。具体地，在要在第N-1行的下个时刻开始曝光时段的情况下，在由图10中的虚线指示的从时间t124至时间t125的时段内的时刻，读出第N-1行中的像素的具有复位电平的接收光信号。
在步骤S61，列处理部件113从存储在其中的具有信号电平的接收光信号中减去具有复位电平的接收光信号的值以计算差。然后，列处理部件113将接收光信号作为与所计算的差对应的行中的每个像素的信号电平，相继在由水平驱动部件114选择该列的时刻提供给信号处理部件118。
具体地，在上述处理中，已经从其读出接收光信号、且因此与通过成像获得的原始图像信号无关的行的接收光信号被控制以在针对所有像素而同时对放电脉冲线OFG输入具有低电平的放电脉冲OFG的行时段内被读出。换言之，为已经完成从其读出接收光信号的行，执行上述针对虚设像素的处理。因此，展现出与在提供虚设行的情况下实现的工作效果类似的工作效果。要注意，因为可以仅对实质上需要的像素执行类似的处理，所以其还可以使用软件程序用于现有的像素阵列部件111。此外，因为与虚设像素有关的电路是不必要的，所以可以减少成本并且还可以减少IR下降的发生。
<3.第三实施例>
固态成像设备的配置的其它示例
在前面的描述中，描述了这样的示例：其中，在易于具有噪声的影响的时刻的、针对与由已经从其读出了接收光信号且不对图像显示作出贡献的像素形成的行相同的行的读出处理被强制地执行，以避免在易于具有噪声的影响的时刻读出。然而，在采取所描述的措施的情况下，产生读出不必要的行的接收光信号的时刻，从而不连续地提供图像信号。因此，在后续阶段的信号处理中，必须执行关于去除不必要的行的附加处理。因此，可以提供线存储器和选择器，使得连续地提供图像信号。
图11示出了CMOS图像传感器100的配置的示例，CMOS图像传感器100包括线存储器和选择器，使得即使避免在易于具有噪声的影响的时刻读出，也相继地提供图像信号。
具体地，除了构成像素阵列部件111的单位像素的结构、并且除了提供系统控制部件115”代替系统控制部件115’之外，图11的CMOS图像传感器100在配置上类似于图3的CMOS图像传感器100。此外，图11的CMOS图像传感器100包括线存储器101和选择器102。
系统控制部件115”具有与系统控制部件115’的基本功能类似的基本功能。然而，系统控制部件115”执行关于在易于具有噪声的影响的时刻、再次从已经从其读出了接收光信号一次的行读出接收光信号这样的控制。
线存储器101以行为单位存储从信号处理部件118以行为单位输出的像素信息，并且将像素信息以行为单位提供给选择器102。在从信号处理部件118提供除了虚设行的像素信息之外的像素信息的情况下，选择器102读出并输出存储在线存储器101中的紧前一行的像素信息。此外，当对一帧的图像处理时，如果提供虚设行的信息一次，那么选择器102此后输出从信号处理部件118相继提供至其的像素信号。
图11的像素阵列部件100的单位像素的电路配置的示例
现在，参照图12和图13来描述在图11的像素阵列部件111中布置的单位像素的配置的示例。要注意，图12示出了布置在像素阵列部件111中的单位像素120的电路配置，而图13示出了布置在图11的像素阵列部件111中的单位像素120的横截面配置。
除了在传输门TR_ROG与光电二极管PD之间提供第二传输门TR_TRG、以及在传输门TR_ROG与第二传输门TR_TRG之间的节点处提供存储部件MEM之外，图12和图13的单位像素120在配置上类似于图4和图5的单位像素120。要注意，在下面的描述中，传输门TR_ROG称为第一传输门TR_ROG，并且对应的传输脉冲线ROG和传输脉冲ROG分别称为第一传输脉冲线ROG和第一传输脉冲ROG。
第二传输门TR_TRG响应于从传输脉冲线TRG提供至其门极的传输脉冲TRG，传输通过光电转换产生且存储在光电二极管PD内部的电荷。如图13中所见，存储部件MEM由N型嵌入沟道形成并累积通过第二传输门TR_TRG从光电二极管PD传输至其的电荷，其中，该N型嵌入沟道是图13中由“N”表示的区域，其形成在第二传输门TR_TRG的门极之下。因为存储部件MEM由嵌入的N型沟道形成，所以可以抑制在Si-SiO2的界面(interface)上的暗电流的产生，这可以对画面质量上的改善作出贡献。
第二传输门TR_TRG的门极被布置在存储部件MEM之上，使得可以通过将第二传输脉冲TRG施加至第二传输门TR_TRG的门极而对存储部件MEM施加调制。具体地，当将第二传输脉冲TRG施加至第二传输门TR_TRG的门极时，存储部件MEM的电势变得很低。因此，存储部件MEM的饱和电荷量可以从没有调制施加的情况增加。
图11的CMOS图像传感器100的驱动处理
现在，参照图14的流程图和图15的时序图来描述图11的CMOS图像传感器100的驱动处理。要注意，在图15中，从顶部起的三组波形分别图示了对像素阵列部件111的第n-1行至第n+1行中的像素的复位脉冲RST、第二传输脉冲TRG、第一传输脉冲ROG、放电脉冲OFG和选择脉冲SEL的产生定时。此外，在最底下的波形组中，图示了采样保持定时脉冲SHN和SHS的产生定时。此外，要注意，图15中的采样保持定时脉冲SHS和SHN的显示位置在向上和向下方向上与图10的采样保持定时脉冲SHS和SHN的显示位置相反。此外，在图14的流程图中的步骤S81、S82、S99和S100的处理分别类似于图9的流程图中的步骤S51、S52、S69和S70的处理。因此，这里省略对所述处理的重复描述以免赘述。
具体地，在步骤S81，执行全局复位，并且在步骤S82，开始对通过光电二极管PD的光电转换而产生的电荷的累积。
在步骤S83，系统控制部件115”在当经过了预定曝光时段时的时间点(例如，如图15的从时间t101至时间t102所见的)，分别对所有像素的复位脉冲线RST和第一传输脉冲线ROG产生复位脉冲RST和第一传输脉冲ROG。此外，系统控制部件115”在复位脉冲RST和第一传输脉冲ROG的紧后一时刻(例如，如图15的从时间t103至时间t104所见的)，对所有像素的第二传输脉冲线TRG产生第二传输脉冲TRG。
结果，分别响应于复位脉冲RST和第一传输脉冲ROG，将复位晶体管TR_RST和第一传输门TR_ROG置于导通状态中。因此，将累积在光电二极管PD中的电荷复位一次。此外，将响应于第二传输脉冲TRG而在曝光时段内累积在光电二极管PD中的接收光信号的电荷传输至存储部件MEM。简言之，执行全局传输。
在步骤S84，系统控制部件115”产生高电平状态中的放电脉冲OFG，例如，如在图15的时间t105所指示的。通过此处理，剩余在光电二极管PD中的电荷被放电至放电漏线OFD，以复位光电二极管PD。
在步骤S85，系统控制部件115”将用于对行的数量进行计数的计数器n复位为1。
在步骤S86，系统控制部件115”判定当前时间是否是要产生放电脉冲OFG以便开始曝光时段的时刻。如果在步骤S86判定当前时刻不是产生放电脉冲OFG的时刻，那么处理进行至步骤S87。
在步骤S87，系统控制部件115”确定第n行作为处理对象行，并且通过复位脉冲线RST对处理对象行的像素产生复位脉冲RST。例如，在处理对象行是第n-1行的情况下，在图15的从时间t201至时间t111的时段内，产生复位脉冲RST。因此，释放累积在浮动扩散区FD中的电荷，以复位浮动扩散区FD。此外，系统控制部件115”通过选择脉冲线SEL产生选择脉冲SEL。例如，在处理对象行是第n-1行的情况下，系统控制部件115”在图5的从时间t111至时间t118的时段内产生选择脉冲SEL。因此，使得垂直信号线VSL有效，以允许作为接收光信号的电荷从浮动扩散区FD传输。此时，系统控制部件115”同时对列处理部件113产生采样保持定时脉冲SHN。具体地，在处理对象行是第n-1行的情况下，利用如图15的从时间t112至时间t113的时段这样的选择脉冲SEL产生时段，产生采样保持定时脉冲SHN。
在步骤S88，列处理部件113响应于采样保持定时脉冲SHN，存储通过垂直信号线117(VSL)读出的接收光信号，作为复位电平的信息。换言之，在第n-1行的单位像素的情况下，在图15中的虚线指示的从时间t112至时间t113的时段附近的时刻读出具有复位电平的接收光信号。
在步骤S89，系统控制部件115”通过第一传输脉冲线ROG对处理对象行的像素产生第一传输脉冲ROG。具体地，例如，在处理对象行是第n-1行的情况下，在作为选择脉冲SEL的产生时段的中间时刻的、从时间t114至时间t115的时段内，产生第一传输脉冲ROG。通过此处理，将处理对象行的像素的存储部件MEM中累积作为接收光信号的电荷传输至浮动扩散区FD。此外，系统控制部件115”对列处理部件113产生采样保持定时脉冲SHS。具体地，在处理对象行是第n-1行的情况下，在诸如从时间t116至时间t117的时段的选择脉冲SEL产生时段内，产生采样保持定时脉冲SHS。
在步骤S90，列处理部件113响应于采样保持定时脉冲SHS，存储从垂直信号线117(VSL)提供至其的接收光信号，作为信号电平的信息。具体地，在处理对象行是第n-1行的情况下，在图15中的虚线指示的从时间t116至时间t117的时段附近的时刻读出具有信号电平的接收光信号。
在步骤S91，列处理部件113从存储在其中的具有信号电平的接收光信号中减去具有复位电平的接收光信号的值，以确定它们之间的差。然后，列处理部件113将接收光信号作为与所计算的差对应的行中的每个像素的信号电平，相继地在由水平驱动部件114选择列的时刻提供给信号处理部件118。
在步骤S92，系统控制部件115”判定是否完成对所有行的读出。例如，如果剩余至今未被处理的某个行，那么在步骤S93将计时器n递增1，此后处理返回至步骤S86。换言之，重复在步骤S86至S98的处理，直到读出所有行的像素的光接收电平和复位电平的接收光信号，并且将接收光信号之间的差存储作为信号电平为止。
如果在步骤S92判定读出了所有行的像素的接收光信号，那么处理进行至步骤S99。
在步骤S99，信号处理部件118输出接收光信号，作为针对一个图像的像素信息。
在步骤S100，系统控制部件115”判定是否接收到结束操作的指令。如果判定未接收到结束操作的指令，那么处理返回至步骤S83。另一方面，如果在步骤S88判定例如操作未示出的操作单元以发出结束操作的指令，那么结束该处理。
另一方面，如果在步骤S86判定当前时间是例如产生放电脉冲OFG的时刻，那么处理进行至步骤S94。
在步骤S94，系统控制部件115”确定虚设列111a作为处理对象行，并且通过复位脉冲线RST对该虚设行的像素产生复位脉冲RST。例如，在第n-1行的处理之后的时刻开始曝光时段的情况下，系统控制部件115”在图15中图示的从时间t202至时间t119的时段内，对虚设行产生复位脉冲RST。因此，释放累积在虚设行中的浮动扩散区FD中作为接收光信号的电荷，以复位浮动扩散区FD。然而，因为虚设行中的光电二极管PD不执行光电转换，所以累积在浮动扩散区FD中的接收光信号理想地为零。此时，系统控制部件115”同时对列处理部件113产生采样保持定时脉冲SHS。具体地，例如如图15的从时间t120至时间t121的时段这样的选择脉冲SEL产生时段，产生采样保持定时脉冲SHN。
在步骤S95，系统控制部件115”在时间t120(例如，如图15中所见)通过放电脉冲线OFG对所有像素产生具有低电平的放电脉冲OFG。
在步骤S96，响应于具有低电平的放电脉冲OFG，将所有像素的放电晶体管TR_OFG的门极置于截止状态中，由此建立累积作为所有像素的光电二极管PD的接收光信号的电荷的状态。因此，开始曝光时段。
在步骤S97，列处理部件113响应于采样保持定时脉冲SHN，存储通过垂直信号线117(VSL)提供至其的接收光信号，作为复位电平的信息。具体地，在第n-1行的下个时刻开始曝光时段的情况下，在图15中虚线指示的从时间t120至时间t121的时段附近的时刻，读出具有信号复位电平的接收光信号。
在步骤S98，系统控制部件115”通过第一传输脉冲线ROG，对作为处理对象行的虚设列111a的像素产生第一传输脉冲ROG。例如，在第n-1行的处理之后的时刻开始曝光时段的情况下，系统控制部件115”在图15的从时间t122至时间t123的时段内对虚设行产生第一传输脉冲ROG。因此，累积在虚设行中的存储部件MEM中的电荷被传输至浮动扩散区FD。然而，因为虚设行中的光电二极管PD不执行光电转换，所以累积在存储部件MEM中的电荷理想地为零，因此传输至浮动扩散区FD的接收光信号也理想地为零。此时，系统控制部件115”同时对列处理部件113产生采样保持定时脉冲SHS。具体地，对于虚设行的像素，系统控制部件115”在如图15的从时间t124至时间t125的时段这样的选择脉冲SEL产生时段内产生采样保持定时脉冲SHS。此后，处理进行至步骤S90。
然后，在步骤S90，列处理部件113响应于采样保持定时脉冲SHS，存储通过垂直信号线117(VSL)提供至其的接收光信号，作为信号电平的信息。具体地，在要在第n-1行的下个时刻开始曝光时段的情况下，在由图15中的虚线指示的从时间t124至时间t125的时段内的时刻，读出具有信号电平的接收光信号。
在步骤S91，列处理部件113从存储在其中的具有信号电平的接收光信号中减去具有复位电平的接收光信号的值以计算差。然后，列处理部件113将接收光信号作为与所计算的差对应的行中的每个像素的信号电平，相继在由水平驱动部件114选择该列的时刻提供给信号处理部件118。
类似于图3的CMOS图像传感器100的情况，通过上述这样的处理，变得可以最小化电源变化，并从而减少噪声。此外，因为首先读出具有复位电平的接收光信号，然后读出具有信号电平的接收光信号，所以可以减少由信号电平的量值导致的复位电平的漂移。因此，图11的CMOS图像传感器100可以比图3的CMOS图像传感器100更高的准确度测量信号电平，并且可以更高的准确度来实现噪声的减少。
要注意，在对虚设行的读出结束之后，开始对第n行的处理，因此在如图15中所见的从时间t203至时间t127的时段内产生对第n行的复位脉冲RST。因此，在从时间t127至时间t134的时段内产生选择脉冲SEL。同时，在从时间t128至时间t129的时段内产生采样保持定时脉冲SHN，并且在从时间t130至时间t131的时段内产生第一传输脉冲ROG，以读出第n行的像素的复位脉冲。此外，在从时间t132至时间t133的时段附近，产生采样保持定时脉冲SHS，以读出第n行的像素的信号电平。
然后，在对第n行的处理接收之后，因为要开始对第n+1行的处理，所以在从时间t204至时间t135的时段内产生对第n+1行的复位脉冲RST。此后，在从时间t135至时间t142的时段内产生选择脉冲SEL。同时，在从时间t136至时间t137的时段内产生采样保持定时脉冲SHN，以读出第n+1行的像素的复位电平。此外，在从时间t138至时间t139的时段内产生第一传输脉冲ROG，并且在从时间t140至时间t141的时段内产生采样保持定时脉冲SHS，以读出第n+1行的像素的信号电平。
具体地，通过上述处理，在产生放电脉冲OFG来截止放电晶体管TR_OFG的时刻，为不对图像显示作出贡献的虚设行执行与以行为单位的读出处理类似的处理。因此，可以防止在易于具有噪声的影响的时刻读出，结果，可以减少噪声的产生。此外，因为首先读出具有复位电平的接收光信号，然后读出具有信号电平的接收光信号，所以可以抑制由信号电平导致的复位电平的漂移。因此，因为可以更高的准确度读出信号电平，所以可以进一步减少噪声的影响。
要注意，在前面的描述中，当放电脉冲OFG被设置为低电平以截止放电晶体管TR_OFG时，在读出虚设行的像素具有复位电平的接收光信号之后，读出具有信号电平的接收光信号。然而，即使如在图8的CMOS图像传感器100的情况下未提供虚设行111a，并且在读出已经从其读出了接收光信号的行的像素的具有复位电平的接收光信号之后，读出具有信号电平的接收光信号，也可以预期类似的效果。
输出处理
现在，参照图16的流程图来描述由图11的CMOS图像传感器100的线存储器101和选择器102进行的输出处理。假设信号处理部件118对相继从列处理部件113中读出的接收光信号执行信号处理，以产生像素信号，并且将由所生成的像素信号形成的图像信息以行为单位相继地输出至线存储器101和选择器102。于是，以行为单位的图像信息包括用于指定每行的编号的地址信息。在虚设行的情况下，图像信息包括表示图像信息是该虚设行的图像信息的地址信息。
在步骤S111，选择器102判定是否从信号处理部件118输出针对一行的图像信息，并且重复类似的处理直到其判定从信号处理部件118输出了针对一行的图像信息之后为止。例如，在图17的时序图中从时间t301至时间t302的时段内，如果判定从信号处理部件118输出了第n-1行的针对一行的图像信息，那么处理进行至步骤S112。要注意，在图17中，从上面起按顺序图示了指示行时段的定时的时间、信号处理部件118的输出信号、线存储器101的输出信号、代表由选择器102选择的选择信号是线存储器101侧还是信号处理部件118侧的选择器选择信号以及选择器102的输出信号的波形。
在步骤S112，线存储器101和选择器102获取提供至其的针对一行的图像信息。例如，在图17的从时间t301至时间t302的时段内，线存储器101和选择器102从信号处理部件118获取第n-1行的针对一行的图像信息。
在步骤S113，线存储器101将存储在其中的紧前一行的针对一行的图像信息提供至选择器102，并且存储所获取的针对一行的新的图像信息。具体地，例如，在图17的从时间t301至时间t302的时段内，线存储器101输出到那时为止已经被存储在其中的第n-2行的针对一行的图像信息，并且存储从信号处理部件118获取的第n-1行的针对一行的图像信息。
在步骤S114，选择器102基于从线存储器101提供至其的针对一行的图像信息的地址信息，判定从线存储器101提供至其的针对一行的图像信息是否是虚设行的图像信息。
例如，在图17的从时间t301至时间t302的时段的情况下，从线存储器101提供的针对一行的图像信息是第n-2行的针对一行的图像信息，而不是虚设行的图像信息。因此，在此情形中，处理从步骤S114进行至步骤S115。另一方面，在图17的从时间t302至时间t303的时段的情况下，从线存储器101提供至其的针对一行的图像信息是第n-1行的针对一行的图像信息，而不是虚设行的图像信息。同样在此情形中，处理进行至步骤S115。
在步骤S115，选择器102丢弃从信号处理部件118输出的针对一行的图像信息，并且输出从线存储器101提供的紧前一行的针对一行的图像信息。然后，处理返回至步骤S111。具体地，在图17的从时间t301至时间t302的时段的情况下，选择器102输出从线存储器101提供至其的第n-2行的针对一行的图像信息。另一方面，在从时间t302至时间t303的时段的情况下，选择器102输出从线存储器101提供至其的第n-1行的针对一行的图像信息。
另一方面，例如，在图17的从时间t303至时间t304的时段的情况下，从线存储器101提供至其的针对一行的图像信息是虚设行的针对一行的图像信息。在此情形中，处理进行至步骤S116。
在步骤S116，选择器102丢弃从线存储器101提供至其的图像信息，并且输出所获取的从信息处理部件118输出的针对一行的图像信息。具体地，在图17的从时间t303至时间t304的时段的情况下，选择器102输出从信号处理部件118输出的第n行的针对一行的图像信息。
在步骤S117，选择器102依据通过在步骤S116的处理而输出的针对一行的图像信息的地址信息，判定所输出的针对一行的图像信息是否是针对一帧的图像的最后一行的图像信息。
如果在步骤S117判定所输出的针对一行的图像信息不是最后一行的图像信息，那么处理进行至步骤S118。
在步骤S118，选择器102判定是否从信号处理部件118输出了针对一行的图像信息，并且重复类似的处理直到从信号处理部件118输出了针对一行的图像信息之后为止。然后，如果在步骤S118判定例如输出了针对一帧的图像的图像信息，那么处理返回至步骤S116，在步骤S116按原样输出从信号处理部件118获取的针对一行的图像信息。换言之，在从时间t304至时间t305的时段的情况下，选择器102输出从信号处理部件118输出的第n+1行的针对一行的图像信息。
另一方面，如果在步骤S117判定所输出的针对一行的图像信息是最后一行的图像信息，那么处理返回至步骤S111。
通过上述处理，在接收到虚设行的图像信息之前，从线存储器101输出在紧前一个行间隔的时刻获取的图像信息。然后，如果接收到虚设行的图像信息，那么按原样输出从信号处理部件118输出的针对一行的图像信息。结果，即使接收到虚设行的图像信息，也可以以行为单位相继地且连续地输出针对一帧的图像。
要注意，在前面的描述中，在从线存储器101发送虚设行的图像信息的情况下，选择器102丢弃从线存储器101提供至其的针对一行的图像信息，并且输出从信号处理部件118输出的针对一行的图像信息。然而，在接收到不对图像显示作出贡献的图像信息的情况下，仅必须允许从信号处理部件输出的针对一行的图像信息被输出。因此，图8的CMOS图像传感器100可以被用以使得：在图像信息已经代替虚设行的图像信息而被读出之后再次读出该图像信息的情况下，类似地输出来自信号处理部件118的图像信息。
<4.第四实施例>
单位像素的配置的其它示例
本发明不仅可以应用于如前所述的单位像素这样的配置，而且还可以应用于单位像素的各种其它配置。下面，描述可以被应用本发明的实施例的单位像素的结构。
单位像素120可以被构造为与也称为浮动扩散的浮动扩散区或电容分离地，包括电荷保留区(在下文中称为存储部件)，用于保留或累积从光电转换器件传输的光电荷。
图18是示出作为单位像素120的结构的配置示例的、单位像素120A的配置的视图。
参照图18，单位像素120A包括例如光电二极管(PD)121作为光电转换元件。光电二极管121是嵌入型光电二极管，例如，通过在形成在N型衬底131上的P型井层132上形成衬底表面侧上的P型层133，以将N型嵌入层134嵌入在P型井层132中，来形成该嵌入型光电二极管。
除了光电二极管121之外，单位像素120A还包括第一传输门122、存储部件(MEM)123、第二传输门124、以及浮动扩散区(FD：浮动扩散)125。要注意，存储部件123和浮动扩散区125阻挡光。
第一传输门122响应于施加至其门极122A的传输脉冲TRX，传输通过光电转换而产生且累积在光电二极管121中的电荷。存储部件123由形成在门极122A之下的N型嵌入沟道135形成，并累积通过第一传输门122从光电二极管121传输的电荷。因为存储部件123由嵌入沟道135形成，所以可以抑制在Si-SiO2的界面上的暗电流的产生，这可以对画面质量上的改善作出贡献。
通过将门极122A布置在存储部件123的上部并且对门极122A施加传输脉冲TRX，可以对存储部件123施加调制。具体地，当对门极122A施加传输脉冲TRX时，存储部件123的电势变得很低。因此，存储部件123的饱和电荷量可以从没有调制施加的情况增加。
第二传输门124响应于施加至其门极124A的传输脉冲TRG，传输累积在存储部件123中的电荷。浮动扩散区125是由N型层形成的电荷电压转换部件，并且通过第二传输门124而将从存储部件123传输至其的电荷转换为电压。
单位像素120A还包括复位晶体管126、放大晶体管127和选择晶体管128。例如，在图18的示例中，使用N型MOS晶体管形成复位晶体管126、放大晶体管127和选择晶体管128。然而，复位晶体管126、放大晶体管127和选择晶体管128的传导类型的组合仅仅是示例，并且该组合不限于此。
复位晶体管126连接在电源VDD与浮动扩散区125之间，使得其当复位脉冲RST被施加至其门极时，复位浮动扩散区125。放大晶体管127在其漏极连接至电源VDD，在其门极连接至浮动扩散区125，并且读出浮动扩散区125的电压。
选择晶体管128例如在其漏极连接至放大晶体管127的源极，并且在其源极连接至垂直信号线117。因此，当选择脉冲SEL被施加至选择晶体管128的门极时，选择晶体管128选择要被从其读出像素信号的单位像素120A。要注意，选择晶体管128可以采用其连接在电源VDD与放大晶体管127的漏极之间的另一配置。
要注意，关于浮动扩散区125、复位晶体管126和放大晶体管127，可以取决于像素信号的读出方法而省略它们中的一个或多个，或者可以在多个像素之间公共地使用它们中的一个或多个。
单位像素120A还包括电荷放电部件129，用于对光电二极管121的累积的电荷放电。具体地，当开始曝光时，电荷放电部件129响应于施加至其门极129A的控制脉冲ABG，将光电二极管121的电荷放电至N型层的漏极部分136。电荷放电部件129还用于防止这样的情形：在曝光结束之后的读出时段期间，光电二极管121饱和，并且电荷溢出。电源VDD被施加至漏极部分136。
此外，单位像素120A被配置为包括电荷放电部件129，以便防止对光电二极管121的累积的电荷放电、以及电荷从光电二极管121溢出。相反，即使采用将传输脉冲TRX和TRG以及复位脉冲RST的全部置于活动状态中(在本示例中，置于“H”电平状态中)的另一配置，也可以实现与电荷放电部件129的工作效果类似的工作效果。
这里，描述作为电荷保留区的存储部件123的门极的(即，第一传输门122的门极122A的)电势。
在本实施例中，将作为电荷保留区的存储部件123的门极的电势设置为用于在第一传输门122和第二传输门124中的至少一个(例如，第一传输门122)被置于非导通状态中的时段内建立钉扎状态的电势。更具体地，设置存储部件123的门极的电势以使建立钉扎状态，在该钉扎状态中，当第一传输门122和第二传输门124中的一个或两者被置于非导通状态中时，通过对门极122A和124A施加电压，载流子可以被累积到紧挨在门极之下的Si表面中。
在形成传输门的晶体管在本实施例中是N型晶体管的情况下，当第一传输门122被置于非导通状态中时，将被施加至门极122A的电压设置为其相对于P型井层132而展现出比接地GND更低的负电势的电压。要注意，虽然未示出，但是在形成传输门的晶体管是P型晶体管的情况下，P型井层变为N型井层，并且该电压被设置为相对于N型井层而高于电源VDD的电压。
当第一传输门122被置于非导通状态中时、将要被施加至门极122A的电压设置为用于建立可以在紧挨在门极之下的Si表面中累积载流子的钉扎状态的电压的原因诸如下面所述。
如果第一传输门122的门极122A的电势被设置为与P型井层132的电势相等的电势(例如，0V)，那么从Si表面的晶格缺陷产生的载流子被累积在存储部件123中且可以作为暗电流流动，并且可能损害画面质量。因此，在本实施例中，在存储部件123上形成的门极122A的截止电势被设置为负电势，例如，被设置为相对于P型井层132为-2.0V。因此，在本实施例中，在电荷保留时段期间，可以在存储部件123的Si表面中产生空穴，并且使得在Si表面中产生的电子与空穴重新结合(re-couple)。结果，可以减少暗电流。
要注意，在图18的配置中，因为第二传输门124的门极124A出现在存储部件123的尾部，所以可以类似地通过也将门极124A设置为负电势，抑制要在存储部件123的尾部产生的暗电流。
CMOS图像传感器100对所有像素同时开始曝光并对所有像素同时结束曝光，并且将累积在广电二极管121中的电荷传输至阻挡光的存储部件123和浮动扩散区125以实施全局曝光。通过此全局曝光，可以实现基于对所有像素均匀且不受畸变影响的曝光时段的成像。
要注意，本实施例中的所有像素是出现在图像上的一部分中的这些像素的全部，并且包括虚设像素等。此外，如果图像的时间差或畸变充分小到无关紧要这样的程度，那么所有像素的同时曝光包括例如对于每几十行，通过对多行中的每行的高速扫描的曝光。
要注意，图18中的光电二极管121、第一传输门122、存储部件(MEM)123、第二传输门124和浮动扩散区(FD：浮动扩散)125分别对应于图12中的光电二极管PD、第二传输门TR_TRG、浮动扩散区FD2、第一传输门TR_ROG和浮动扩散区FD，并且通过对应的操作展现出类似的工作效果。
单位像素的第一不同配置示例
还可以通过除了结合所述实施例的上述单位像素之外的单位像素的结构，采用本发明。下面，描述被应用本发明的单位像素的其他不同结构。
图19是示出作为单位像素120的第一不同配置示例的单位像素120B的结构的视图。
单位像素120B与图18的单位像素120A不同之处在于：省略了图18的单位像素120A的第一传输门122和存储部件123，以及跨越P型井层132而彼此相邻地布置光电二极管121和浮动扩散区125。第二传输门124被布置在光电二极管121与浮动扩散区125之间的P型井层132的上侧。
描述单位像素120B的全局曝光操作。首先，执行同时关于所有像素的对光电二极管121的累积的电荷放电的电荷放电操作，然后开始曝光。因此，光电荷被累积到光电二极管121的PN结电容中。在曝光时段的结束的时间点，同时关于所有像素而导通第二传输门124，使得所有累积的光电荷被传输至浮动扩散区125。然后，关闭第二传输门124，使得通过浮动扩散区125保留在关于所有像素而相等的曝光时段内累积的光电荷。此后，通过垂直信号线117，相继读出浮动扩散区125中保留的光电荷作为图像信号。最后，复位浮动扩散区125，并且读出复位电平。
要注意，光电二极管121、第二传输门124和浮动扩散区(FD：浮动扩散)125分别对应于图4的光电二极管PD、第一传输门TR_ROG和浮动扩散区FD，并且通过对应的操作实现类似的工作效果。
单位像素的第二不同配置示例
图20是示出作为单位像素120的第二不同配置示例的单位像素120C的结构的视图。
单位像素120C与图18的单位像素120A不同之处在于：在门极122A之下，在光电二极管121与存储部件123之间的边界部分提供P-杂质扩散区137以形成溢流通路130。
为了形成溢流通路130，必须使得杂质扩散区137的电势较低。P-杂质扩散区137可以通过以N纯度轻掺杂杂质扩散区137以降低P杂质浓度来形成。或者，在当形成势垒时将P杂质掺杂到杂质扩散区137中的情况下，可以通过降低P杂质的浓度来形成P-杂质扩散区137。
在单位像素120C中，使用在光电二极管121与存储部件123之间的边界部分形成的溢流通路130，作为用于累积优选地在光电二极管121中在低照度产生的电荷的措施。
在光电二极管121与存储部件123之间的边界部分提供P-杂质扩散区137的情况下，边界部分处的电势下降。电势下降的部分形成溢流通路130。因此，光电二极管121中产生、且超过溢流通路130的电势的电荷自动泄漏至并累积在存储部件123中。换言之，所产生的等于或低于溢流通路130的电势的电荷累积在光电二极管121中。
溢流通路130具有作为中间电荷传输部件的功能。具体地，作为中间电荷传输部件的溢流通路130将通过光电二极管121在一个曝光时段期间的光电转换产生的、并且超过取决于溢流通路130的电势的预定电荷量的电荷作为信号电荷传输至存储部件123，在曝光时段内，多个单位像素全部同时执行成像操作。
要注意，在图20的示例中，采用通过提供P-杂质扩散区137形成溢流通路130的结构。然而，还可以采用另一结构，其提供N-杂质扩散区137来代替提供P-杂质扩散区137来形成溢流通路130。
要注意，图20中的光电二极管121、第一传输门122、存储部件(MEM)123、第二传输门124和浮动扩散区(FD：浮动扩散)125分别对应于图12的光电二极管PD、第二传输门TR_TRG、存储部件MEM、第一传输门TR_ROG和浮动扩散区FD，并且通过对应的操作展现出类似的工作效果。
单位像素的第三不同配置示例
图21是示出作为单位像素120的第三不同配置示例的单位像素120D的结构的视图。
单位像素120D与图19的单位像素120B在配置上不同之处在于：其额外地包括与浮动扩散区125类似的存储部件123。具体地，在单位像素120D中，在光电二极管121与存储部件123的边界上、P型井层132的上部提供第一传输门122的门极122A。此外，在单位像素120D中，由与浮动扩散区125类似的N型层138形成存储部件123。
在下面的过程中执行单位像素120D的全局曝光操作。首先，关于所有像素同时执行电荷放电操作，并且开始同时曝光。因此，所产生的光电荷被累积在光电二极管121中。在曝光结束的时间点，同时关于所有像素而导通第一传输门122，从而将累积的光电荷传输至并保留到存储部件123中。在曝光结束之后，相继读出复位电平和信号电平。具体地，复位浮动扩散区125，然后读出复位电平。此后，将存储部件123的保留的电荷传输至浮动扩散区125，并且读出信号电平。
要注意，图21中的光电二极管121、第一传输门122、存储部件(MEM)123、第二传输门124和浮动扩散区(FD：浮动扩散)125分别对应于图12的光电二极管PD、第二传输门TR_TRG、存储部件MEM、第一传输门TR_ROG和浮动扩散区FD，并且通过对应的操作展现出类似的工作效果。
单位像素的第四不同配置示例
图22是示出作为单位像素120的第四不同配置示例的单位像素120E的结构的视图。
在图20的单位像素120A中，由嵌入沟道135形成存储部件123。相反，在图22的单位像素120E中，采用由嵌入类型的N型扩散区139形成存储部件123的配置。
同样，在由N型扩散区139形成存储部件123的情况下，可以实现与在由嵌入沟道135形成存储部件123的情况下的工作效果类似的工作效果。具体地，通过在P型井层132的内部形成N型扩散区139并在衬底表面侧上形成P型层140，可以防止在Si-SiO2界面上产生的暗电流累积在存储部件123的N型扩散区139中这样的情形。因此，可以预期画面质量的改善。
优选地，存储部件123的N型扩散区139的杂质浓度低于浮动扩散区125的杂质浓度。通过杂质浓度这样的设置，可以提高电荷通过第二传输门124从存储部件123至浮动扩散区125的传输效率。单位像素120E的全局曝光操作类似于图20的单位像素120A的全局曝光操作。
要注意，虽然在图22中所示的单位像素120E的配置中，存储部件123由嵌入型的N型扩散区139形成，但是可以采用不以嵌入型形成存储部件123的结构，尽管由存储部件123产生的暗电流有时可能增加。
同样，在单位像素120E的配置中，类似地如在图20的单位像素120A的情况，可以省略电荷放电部件129并采用将传输脉冲TRX和TRG以及复位脉冲RST的全部置于活动状态中的配置。通过采用此配置，可以实现与电荷放电部件129的工作效果类似的工作效果。具体地，可以对光电二极管121的电荷放电，并将在读出时段内从光电二极管121溢出的电荷释放至衬底侧。
要注意，图22中的光电二极管121、第一传输门122、存储部件(MEM)123、第二传输门124和浮动扩散区(FD：浮动扩散)125分别对应于图12的光电二极管PD、第二传输门TR_TRG、存储部件MEM、第一传输门TR_ROG和浮动扩散区FD，并且通过对应的操作展现出类似的工作效果。
单位像素的第五不同配置示例
图23是示出作为单位像素120的第五不同配置示例的单位像素120F的结构的视图。
在图20的单位像素120中，虽然一个存储部件(MEM)123被布置在光电二极管121与浮动扩散区125之间，但是在图23的单位像素120F中，布置附加的存储部件(MEM2)142。换言之，存储部件具有两级配置。
第三传输门141响应于施加至其门极141A的传输脉冲TRX2，传输累积在存储部件123中的电荷。存储部件142由形成在门极141A之下的N型嵌入沟道143形成，并且累积通过第三传输门141从存储部件123传输至其的电荷。因为存储部件142由嵌入沟道143形成，所以可以抑制暗电流在Si-SiO2界面上的产生，从而可以预期画面质量的改善。
因为与存储部件123类似地配置存储部件142，所以，如果对其施加调制，那么与存储部件123类似地，存储部件142的饱和电荷量可以从在没有调制施加的情况下的饱和电荷量增加。
在单位像素120F的全局曝光操作中，由光电二极管121或存储部件123保留同时在所有像素中累积的光电荷。使用存储部件142以在直到读出像素信号为止的时段内保留光电荷。
要注意，图23中的光电二极管121、第一传输门122、存储部件(MEM)123、第二传输门124和浮动扩散区(FD：浮动扩散)125分别对应于图12的光电二极管PD、第二传输门TR_TRG、存储部件MEM、第一传输门TR_ROG和浮动扩散区FD，并且通过对应的操作展现出类似的工作效果。
本发明的应用不限于固态成像设备。具体地，本发明一般可以应用于使用固态成像设备作为其图像捕获部件或光电转换部件的电子装置，诸如，数码相机或摄像机的成像装置、具有成像装置的便携式终端装置(诸如，便携式电话机)、使用固态成像设备作为图像读取部件的复印机等。固态成像设备可以被形成为单芯片设备，或者可以具有共同地封装成像部件和信号处理部件或光学部件使得其具有成像功能的模块的形式。
要注意，上面描述的单位像素120、120A至120F中的器件结构的传导类型仅仅是示例，并且它们可以在N型和P型之间颠倒或交换。同样，对于N型衬底131的传导类型，其可以是N型和P型中的任一种。
此外，虽然在前面的描述中，以行为单位执行信号电平的读出操作等，但是其不必作为针对每行为单位的处理而执行，而是可以另外以多个像素为单位、或以多行为单位以及多个像素为单位执行。
<5.第五实施例>
包括被应用本发明的固态成像设备的CMOS成像传感器的电子装置的配置的示例
图24是示出作为包括被应用本发明的固态成像设备的CMOS图像传感器的电子装置的成像装置的配置的示例的框图。
参照图24，根据本发明的实施例的成像装置300包括：光学系统301，其包括透镜组等；固态成像设备或成像设备302，上述的单位像素120的配置的任一种用于其；以及DSP(数字信号处理器)电路303，其是相机信号处理电路。成像装置300还包括帧存储器304、显示单元305、记录单元306、操作单元307和电源单元308。DSP电路303、帧存储器304、显示单元305、记录单元306、操作单元307和电源单元308通过总线309而彼此连接。
光学系统301从成像对象获取入射光或图像光，并且在固态成像设备302的成像面上形成图像。固态成像设备302将在其成像面上形成的图像的入射光量转换为电子信号，并输出电子信号作为像素信号。可以使用诸如根据上述实施例的CMOS图像传感器100的固态成像设备(或者换言之，可以实施通过全面曝光不受畸变影响的图像拍摄的固态成像设备)，作为固态成像设备302。
显示单元305由诸如液晶显示器、有机EL(电致发光)显示面板等的面板型显示装置形成，并且显示通过固态成像设备302成像的移动画面或静止画面。记录装置306在诸如录像带或DVD(数字通用盘)的记录介质上记录由固态成像设备302成像的移动画面或静止画面。
操作系统307响应于用户对其的操作，发出关于成像装置300具有的各种功能的操作指令。电源系统308适当地向电源对象提供用作DSP电路303、帧存储器304、显示单元305、记录单元306和操作单元307的操作电源的各种电源。
通过使用根据上述实施例的CMOS图像传感器100作为如上所述的固态成像设备302，可以从像素晶体管的阈值漂移引起的噪声，并且确保高S/N比(信号-噪声比)。因此，同样在成像装置300被应用于用于诸如便携式电话机的移动装置的相机模块的情况下，可以预期拍摄图像的高画面质量。
此外，在上述实施例中，将本发明应用于如下这样的CMOS图像传感器，在该CMOS图像传感器中，以行和列布置多个单位像素，该多个单位像素用于响应于可见光线的光量检测信号电荷作为物理量。然而，本发明的应用不限于CMOS图像传感器，但本发明一般可应用于列类型的固态成像设备，其中为像素阵列部件的每个像素列布置列处理部件。
此外，本发明的应用不限于检测可见光线的入射光量的分布并使分布成像的固态成像设备。本发明可以应用于使红外线、X射线、粒子等的入射量的分布成像的固态成像设备，并且还应用于一般的固态成像设备，即，应用于物理量分布检测装置，诸如用于检测广泛意义上的不同物理量(诸如压力或电容)的分布的指纹检测传感器。
要注意，在本说明书中，描述在记录介质中或上记录的程序的步骤可以但不需要一定以所述顺序在时间序列上处理，并且包括并行地或分别执行而不在时间序列上执行的处理。
此外，在本说明书中，术语“系统”用于表示由多个设备或装置组成的整个装置。
本申请包含与于2010年3月31日在日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-080527中公开的主题有关的主题，通过引用将其全部内容合并在此。
虽然已经使用具体术语描述了本发明的优选实施例，但是这种描述仅仅为了说明目的，并且应当理解，在不违背所附权利要求的精神或范畴的情况下，可以进行更改和变化。

Claims (15)

1.一种固态成像设备，包括：
CMOS图像传感器，包括布置在阵列中的多个像素，每个像素包括：光接收元件，适配为接收光以产生作为接收光信号的电荷；放电单元，适配为将作为所述光接收元件的接收光信号的电荷放电；电荷累积部件，适配为累积传输至其的作为所述光接收元件的接收光信号的电荷；传输单元，适配为通过与由所述放电单元将作为接收光信号的电荷放电所沿着的路径不同的路径，将作为接收光信号的电荷传输至所述电荷累积部件；复位单元，适配为释放累积在所述电荷累积部件中的电荷以复位所述电荷累积部件；放大单元，适配为放大并输出累积在所述电荷累积部件中的接收光信号；和选择单元，适配为选择所述放大单元的输出；以及
控制单元，适配为产生用于使所述选择单元可操作以控制所述CMOS图像传感器的操作的选择脉冲；
将在当前帧之前的一帧或多帧中累积在所述光接收元件中作为接收光信号的电荷同时传输至所述电荷累积部件，随后，将作为接收光信号的电荷保留到所述电荷累积部件中，然后，在累积在所述光接收元件中的电荷通过所述放电单元的操作而继续以行为单位同时放电的状态中，累积在所述电荷累积部件中的接收光信号被所述放大单元以行为单位相继放大，然后被读出；
停止由所述放电单元将作为所述光接收元件的接收光信号的电荷放电，随后，开始对作为所述光接收元件的接收光信号的电荷的累积；
在作为所述选择单元的读出结束相关的帧的下一帧的当前帧的开头，累积在所述电荷累积部件中的电荷被所述复位单元同时放电，以复位所述电荷累积部件，随后，所述传输单元将累积在所述光接收元件中作为接收光信号的电荷以行为单位同时传输并累积到所述电荷累积部件中；
在累积在所述光接收元件中的电荷再次通过所述放电单元而继续以行为单位同时放电的状态中，所述放大单元将累积在所述电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继放大并读出；并且
在重复系列操作的情况下，所述控制单元控制以当累积在所述电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被所述放大单元放大并被所述选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使像素中不对图像显示作出贡献的预定数量的行中的这些像素的选择单元，在停止由所述放电单元将累积在所述光接收元件中的电荷放电的时刻进行操作。
2.如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述CMOS图像传感器还包括预定数量的虚设行，该虚设行包括不对图像显示作出贡献的像素，并且
所述控制单元控制以当累积在所述电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被所述放大单元放大并被所述选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使像素中不对图像显示作出贡献的预定数量的虚设行的像素的选择单元，在停止由所述放电单元将累积在所述光接收元件中的电荷放电的时刻进行操作。
3.如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述控制单元控制以当累积在所述电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被所述放大单元放大并被所述选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使像素中的、累积在所述电荷累积部件中的接收光信号已经被所述放大单元放大并被所述选择单元读出的行中的这些像素的选择单元，在停止由所述放电单元将累积在所述光接收元件中的电荷放电的时刻进行操作。
4.如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述CMOS图像传感器的每个像素还包括不同于所述电荷累积部件、且由布置在所述光接收元件与由浮动扩散区形成的所述电荷累积部件之间的电荷保留区形成的不同的电荷累积部件。
5.如权利要求1所述的固态成像设备，还包括：
行单位图像信息存储单元，适配为相继存储通过由所述放大单元对接收光信号的放大而形成、且由所述选择单元输出的针对至少一行的图像信号；以及
选择单元，适配为判定通过由所述放大单元对接收光信号的放大而形成、且由所述选择单元输出的针对至少一行的图像信号是否是不对图像显示作出贡献的行中的这些像素的图像信号，当由所述选择单元输出的针对一行的图像信号不是不对图像显示作出贡献的行中的像素的图像信号时，选择并输出存储在所述行单位图像信息存储单元中的紧前一行中的图像信号，但是，当由所述选择单元输出的针对一行的图像信号是不对图像显示作出贡献的行中的像素的图像信号时，选择并输出存储在所述行单位图像信息存储单元中的前一行的图像信号，并且关于后续行，选择并输出所述选择单元输出的针对一行的图像信号。
6.如权利要求1所述的固态成像设备，其中所述CMOS图像传感器被配置以使所述电荷累积部件、传输单元、复位单元、放大单元和选择单元中的一个或多个被多个所述像素共同使用。
7.如权利要求1所述的固态成像设备，还包括在主体衬底上提供的数字信号处理器。
8.一种用于固态成像设备的驱动方法，该固态成像设备包括CMOS图像传感器以及控制单元，其中所述CMOS图像传感器包括布置在阵列中的多个像素，每个像素包括：光接收元件，适配为接收光以产生作为接收光信号的电荷；放电单元，适配为将作为所述光接收元件的接收光信号的电荷放电；电荷累积部件，适配为累积传输至其的作为所述光接收元件的接收光信号的电荷；传输单元，适配为通过与由所述放电单元将作为接收光信号的电荷放电所沿着的路径不同的路径，将作为接收光信号的电荷传输至所述电荷累积部件；复位单元，适配为释放累积在所述电荷累积部件中的电荷以复位所述电荷累积部件；放大单元，适配为放大并输出累积在所述电荷累积部件中的接收光信号；以及选择单元，适配为选择所述放大单元的输出，而所述控制单元被适配为产生用于使所述选择单元可操作以控制所述CMOS图像传感器的操作的选择脉冲，所述驱动方法包括：
由所述控制单元执行的控制步骤，产生用于使所述选择单元操作以控制所述选择单元的操作的选择脉冲；
将在当前帧之前的一帧或多帧中累积在所述光接收元件中作为接收光信号的电荷同时传输至所述电荷累积部件，随后，将作为接收光信号的电荷保留到所述电荷累积部件中，然后，在累积在所述光接收元件中的电荷通过所述放电单元的操作而继续以行为单位同时放电的状态中，累积在所述电荷累积部件中的接收光信号被所述放大单元以行为单位相继放大，然后被读出；
停止由所述放电单元将作为所述光接收元件的接收光信号的电荷放电，随后，开始对作为所述光接收元件的接收光信号的电荷的累积；
在作为所述选择单元的读出结束相关的帧的下一帧的当前帧的开头，累积在所述电荷累积部件中的电荷被所述复位单元同时放电，以复位所述电荷累积部件，随后，所述传输单元将累积在所述光接收元件中作为接收光信号的电荷以行为单位同时传输并累积到所述电荷累积部件中；
在累积在所述光接收元件中的电荷再次通过所述放电单元而继续以行为单位同时放电的状态中，所述放大单元将累积在所述电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继放大并读出；并且
在重复系列操作的情况下，在所述控制步骤的处理控制以当累积在所述电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被所述放大单元放大并被所述选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使像素中不对图像显示作出贡献的预定数量的行中的这些像素的选择单元，在停止由所述放电单元将累积在所述光接收元件中的电荷放电的时刻进行操作。
9.如权利要求8所述的用于固态成像设备的驱动方法，其中所述CMOS图像传感器还包括预定数量的虚设行，该虚设行包括不对图像显示作出贡献的像素，并且
在所述控制步骤的处理控制以当累积在所述电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被所述放大单元放大并被所述选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使像素中不对图像显示作出贡献的预定数量的虚设行的像素的选择单元，在停止由所述放电单元将累积在所述光接收元件中的电荷放电的时刻进行操作。
10.如权利要求8所述的用于固态成像设备的驱动方法，其中在所述控制步骤的处理控制以当累积在所述电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被所述放大单元放大并被所述选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使像素中的、累积在所述电荷累积部件中的接收光信号已经被所述放大单元放大并被所述选择单元读出的行中的这些像素的选择单元，在停止由所述放电单元将累积在所述光接收元件中的电荷放电的时刻进行操作。
11.如权利要求8所述的用于固态成像设备的驱动方法，其中所述CMOS图像传感器的每个像素还包括不同于所述电荷累积部件、且由布置在所述光接收元件与由浮动扩散区形成的所述电荷累积部件之间的电荷保留区形成的不同的电荷累积部件。
12.如权利要求8所述的用于固态成像设备的驱动方法，其中所述固态成像设备还包括：
行单位图像信息存储单元，适配为相继存储通过由所述放大单元对接收光信号的放大而形成、且由所述选择单元输出的针对至少一行的图像信号；以及
选择单元，适配为判定通过由所述放大单元对接收光信号的放大而形成、且由所述选择单元输出的针对至少一行的图像信号是否是不对图像显示作出贡献的行中的这些像素的图像信号，当由所述选择单元输出的针对一行的图像信号不是不对图像显示作出贡献的行中的像素的图像信号时，选择并输出存储在所述行单位图像信息存储单元中的紧前一行中的图像信号，但是，当由所述选择单元输出的针对一行的图像信号是不对图像显示作出贡献的行中的像素的图像信号时，选择并输出存储在所述行单位图像信息存储单元中的紧前一行的图像信号，并且关于后续行，选择并输出所述选择单元输出的针对一行的图像信号。
13.如权利要求8所述的用于固态成像设备的驱动方法，其中所述CMOS图像传感器被配置以使所述电荷累积部件、传输单元、复位单元、放大单元和选择单元中的一个或多个被多个像素共同使用。
14.如权利要求8所述的用于固态成像设备的驱动方法，其中所述固态成像设备还包括在主体衬底上提供的数字信号处理器。
15.一种电子装置，包括
CMOS图像传感器，包括布置在阵列中的多个像素，每个像素包括：光接收元件，适配为接收光以产生作为接收光信号的电荷；放电单元，适配为将作为所述光接收元件的接收光信号的电荷放电；电荷累积部件，适配为累积传输至其的作为所述光接收元件的接收光信号的电荷；传输单元，适配为通过与由所述放电单元将作为接收光信号的电荷放电所沿着的路径不同的路径，将作为接收光信号的电荷传输至所述电荷累积部件；复位单元，适配为释放累积在所述电荷累积部件中的电荷以复位所述电荷累积部件；放大单元，适配为放大并输出累积在所述电荷累积部件中的接收光信号；和选择单元，适配为选择所述放大单元的输出；以及
控制单元，适配为产生用于使所述选择单元可操作以控制所述CMOS图像传感器的操作的选择脉冲；
将在当前帧之前的一帧或多帧中累积在所述光接收元件中作为接收光信号的电荷同时传输至所述电荷累积部件，随后，将作为接收光信号的电荷保留到所述电荷累积部件中，然后，在累积在所述光接收元件中的电荷通过所述放电单元的操作而继续以行为单位同时放电的状态中，累积在所述电荷累积部件中的接收光信号被所述放大单元以行为单位相继放大，然后被读出；
停止由所述放电单元将作为所述光接收元件的接收光信号的电荷放电，随后，开始对作为所述光接收元件的接收光信号的电荷的累积；
在作为所述选择单元的读出结束相关的帧的下一帧的当前帧的开头，累积在所述电荷累积部件中的电荷被所述复位单元同时放电，以复位所述电荷累积部件，随后，所述传输单元将累积在所述光接收元件中作为接收光信号的电荷以行为单位同时传输并累积到所述电荷累积部件中；
在累积在所述光接收元件中的电荷再次通过所述放电单元而继续以行为单位同时放电的状态中，所述放大单元将累积在所述电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继放大并读出；并且
在重复系列操作的情况下，所述控制单元控制以当累积在所述电荷累积部件中的接收光信号以行为单位相继被所述放大单元放大并被所述选择单元读出时，产生选择脉冲，该选择脉冲用于使像素中不对图像显示作出贡献的预定数量的行中的这些像素的选择单元，在停止由所述放电单元将累积在所述光接收元件中的电荷放电的时刻进行操作。
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