CN103369262A - 固态图像传感器、驱动方法和电子装置 - Google Patents

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Abstract

提供了固态图像传感器，包括：像素区域，其中预设的多个颜色的多个像素按二维矩阵形状布置；垂直信号线，对应于所述像素区域的像素列；触发线，对应于所述像素区域的像素行，并且提供对应于所述多个像素的每个颜色的触发脉冲；以及触发脉冲提供部分，经由所述触发线按以下方式提供触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的每个像素的信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的每个像素的信号电压。

Description

固态图像传感器、驱动方法和电子装置
技术领域
本技术涉及固态图像传感器、驱动方法和电子装置，更具体地涉及能够确保在整个屏幕内的同时性（simultaneity）并减少由于图像传感器中的信号泄漏引起的噪声的影响的固态图像传感器、驱动方法和电子装置。
背景技术
CMOS图像传感器近年来已被广泛用作图像传感器。但是，CMOS图像传感器通常逐个像素地顺序进行读出，因此难以达到在整个屏幕内的同时性。
即，CMOS图像传感器进行对光电转换部分产生并累积的光电荷逐个像素或者逐行顺序扫描的读出操作。在此顺序扫描的情况下，即在采用卷帘快门（rolling shutter）作为电子快门的情况下，难以匹配用于累积对于所有像素的光电荷的曝光的开始时间和结束时间。因此，存在顺序扫描导致在捕获移动对象的图像时捕获的图像的失真的问题。
采用全局快门作为电子快门用于感测使用，在该全局快门中，按对于像素阵列中的所有像素的其定时一致地进行曝光的开始和曝光的结束，其中不允许图像中的这种失真，并且移动得快的对象经历图像捕获，且/或期望捕获的图像中的同时性。
作为采用全局快门作为电子快门的器件的全局快门器件被提供有在像素中的例如由半导体存储器组成的电荷累积部分。采用全局快门的器件同时从光电二极管向半导体存储器中传送和累积电荷，并且在那之后顺序读出电荷。由此，确保整个屏幕内的同时性。
此外，还提出了一种器件，其包括：用于光接收的表面嵌入区域，其被嵌入在半导体区域的上部的一部分中，并且光被入射到该部分上；以及电荷累积区域，其被嵌入在半导体区域的上部的一部分中，在势井深度上比用于光接收的表面嵌入区域更深，并且累积由用于光接收的表面嵌入区域产生的信号电荷（例如参见日本专利公开No.2011-204878）。
采用全局快门的CMOS图像传感器对于所有像素同时地将由用于光接收的表面嵌入区域产生的信号电荷完全传送到电荷累积区域，并且接下来将它们传输到电荷读出区域并读出它们。在此，在例如在电荷保持期间从具有高亮度的对象接收到光的情况下，这导致从用于光接收的表面嵌入区域到电荷读出区域的信号泄漏，并导致噪声。
因此，采用全局快门的器件期待针对由信号泄漏导致的噪声的措施。在日本专利公开No.2011-204878的技术中，在电荷累积区域的上部中选择性地提供遮光膜以便防止光泄漏到电荷累积区域中，因此，防止在信号电荷被保持在电荷累积区域中期间增加信号。
发明内容
但是，已知用于光接收的表面嵌入区域的输出具有对于入射光的波长和/或入射角的依赖性，并且例如，更长的波长得到更大量的输出。
例如，在使用日本专利公开No.2011-204878的技术的情况下，因为逐行从像素读出信号，所以例如交替地读出RG行和BG行。因此，在相同行中对于各个颜色的保持时间彼此相同。在此情况下，存在对入射光的波长和/或入射角的依赖性导致各个颜色之间的噪声的测量值的差别的问题。
此外，考虑到在电荷被保持期间由于信号泄漏导致的噪声的影响，期望对于屏幕内的任意位置处的像素的保持时间彼此相同。
但是，在现有技术中存在首先读出的行和最后读出的行之间的保持时间的差太大的问题。
鉴于这样的情况公开了本技术，并且期望确保在整个屏幕内的同时性，并且减少由图像传感器中的信号泄漏导致的噪声的影响。
根据本公开的第一实施例，提供了一种固态图像传感器，包括：像素区域，其中预设的多个颜色的多个像素按二维矩阵形状布置；垂直信号线，对应于所述像素区域的像素列；触发线，对应于所述像素区域的像素行，并且提供对应于所述多个像素的每个颜色的触发脉冲；以及触发脉冲提供部分，经由所述触发线按以下方式提供触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的每个像素的信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的每个像素的信号电压。
可以基于根据所述多个像素的颜色定义的噪声特性来确定所述预定颜色。
所述触发脉冲提供部分可以经由所述触发线按以下方式提供所述触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出在所述像素区域中的红色像素的每个信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出在所述像素区域中的绿色像素的每个信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出在所述像素区域中的蓝色像素的每个信号电压。
所述固态图像传感器还可以包括数据转换部分，将读出的信号电压转换为数字数据。多条垂直信号线可以对应于所述像素区域的像素列，并且向另一数据转换部分提供经由相应的多条垂直信号线读出的每个信号电压。
所述触发脉冲提供部分可以经由所述触发线按以下方式提供所述触发脉冲：经由所述垂直信号线对于关于像素行的每两行读出所述像素区域中的预定颜色的像素的每个信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于关于像素行的每两行读出所述像素区域中的其他颜色的像素的每个信号电压。
所述触发脉冲提供部分可以经由所述触发线按以下方式提供所述触发脉冲：按照从位于所述像素区域的中心处的像素行起的顺序经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的像素的每个信号电压，其后，按照从位于所述像素区域的中心处的像素行起的顺序经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的像素的每个信号电压。
根据本公开的第一实施例，提供了一种驱动方法，包括提供：像素区域，其中预设的多个颜色的多个像素按二维矩阵形状布置；垂直信号线，对应于所述像素区域的像素列；以及触发线，对应于所述像素区域的像素行，并且提供对应于所述多个像素的每个颜色的触发脉冲；以及通过触发脉冲提供部分经由所述触发线按以下方式提供触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的每个像素的信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的每个像素的信号电压。
根据本公开的第二实施例，提供了一种电子装置，包括固态图像传感器，该固态图像传感器包括：像素区域，其中预设的多个颜色的多个像素按二维矩阵形状布置；垂直信号线，对应于所述像素区域的像素列；触发线，对应于所述像素区域的像素行，并且提供对应于所述多个像素的每个颜色的触发脉冲；以及触发脉冲提供部分，经由所述触发线按以下方式提供触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的每个像素的信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的每个像素的信号电压。
根据本公开的第一和第二实施例，提供了：像素区域，其中预设的多个颜色的多个像素按二维矩阵形状布置；垂直信号线，对应于所述像素区域的像素列；触发线，对应于所述像素区域的像素行，并且提供对应于所述多个像素的每个颜色的触发脉冲；以及触发脉冲提供部分，经由所述触发线按以下方式提供触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的每个像素的信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的每个像素的信号电压。
根据以上所述的本公开的实施例，可以确保整个屏幕内的同时性，并且可以减少由图像传感器中的信号泄漏引起的噪声的影响。
附图说明
图1是用于说明采用全局快门的CMOS图像传感器的像素的示例配置的图；
图2是用于说明在相关技术中根据CMOS图像传感器中的像素的颜色的噪声的测量值的图；
图3是用于说明对于其中像素按矩阵形状布置的像素阵列中的各行中的像素的电荷的保持时间的图；
图4是例示本技术所应用于的固态成像器件的示例配置的框图；
图5是例示像素阵列中的像素的布置示例的图；
图6是用于说明两行读出方法中的像素信号的产生的例子的图；
图7是用于说明在应用本技术的情况下对于各个像素的保持时间的图；
图8是用于说明根据本技术所应用于的CMOS图像传感器中的像素的颜色的噪声的测量值的图；
图9是用于说明在从位于中心处的行读出像素的情况下对于各个像素的保持时间的例子的图；以及
图10是例示图像捕获设备的示例配置的框图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。注意，在此说明书和附图中，具有基本相同的功能和结构的结构元件用相同的参考数字表示，并且省略对这些结构元件的重复说明。
首先，描述与现有技术中的采用全局快门的CMOS图像传感器有关的问题。
图1是用于说明采用全局快门的CMOS图像传感器的像素的示例配置的图。该图是CMOS图像传感器的像素中包括的半导体器件的截面视图。
如图中所示，该半导体器件包括具有第一导电类型（p型）的半导体区域1以及具有第二导电类型（n型）的用于光接收的表面嵌入区域11a（也适当地称为光接收阴极区域），该区域被嵌入在半导体区域1的上部的一部分中并且光被入射在该区域上。此外，在半导体区域1的上部的一部分中，与光接收阴极区域11a分离地嵌入的具有第二导电类型（n+型）的电荷累积区域12a具有比光接收阴极区域11a更高的杂质浓度，并且累积由光接收阴极区域11a产生的信号电荷。此外，提供电荷读出区域13a并且该电荷读出区域13a接收由电荷累积区域12a累积的信号电荷。
在此例子中，具有第一导电类型的半导体基板被用作“具有第一导电类型的半导体区域”，然而可以采用具有比半导体基板更低的杂质浓度的具有第一导电类型的硅外延生长层，该层代替半导体基板在具有第一导电类型的半导体基板上形成。
光电二极管D1包括光接收阴极区域11a和就在光接收阴极区域11a以下的半导体基板（阳极区域）1。电荷累积二极管D2包括电荷累积区域（阴极区域）12a和就在电荷累积区域12a以下的半导体基板（阳极区域）。
p+型钉扎层（pinning layer）11b被布置在光接收阴极区域11a上。p+钉扎层12b被布置在电荷累积区域12a上。p+型钉扎层11b和p+钉扎层12b是抑制在黑暗中的表面上的载体生长的层，并且被用作期望的用于减小暗电流的层。在不涉及暗电流的情况下，在配置方面可以省略p+型钉扎层11b和p+钉扎层12b。
绝缘膜2在p+型钉扎层11b和p+钉扎层12b上形成，并且进一步在p+型钉扎层11b和p+钉扎层12b之间的半导体基板上形成，以及在光接收阴极区域11a和电荷读出区域13之间的半导体基板上形成。氧化硅膜（SiO2膜）适合于绝缘膜2，然而替代地其可以是使用不同于氧化硅膜（SiO2膜）的各种绝缘膜的绝缘栅极晶体管（MIS晶体管）的绝缘栅极结构。例如，其可以是由氧化硅膜（SiO2膜）/氮化硅膜（Si3N4膜）/氧化硅膜（SiO2膜）的三层膜组成的ONO膜。此外，绝缘膜2可以采用至少包括锶（Sr）、铝（Al）、镁（Mg）、钇（Y）、铪（Hf）、锆（Zr）、钽（Ta）和铋（Bi）中的任意一个元素或者包括这些元素的氮化硅等的氧化物。
在绝缘膜2上，布置传输栅极电极31，其控制在光接收阴极区域11a和电荷累积区域12a之间形成的第一传输通道的电势，并且将信号电荷从光接收阴极区域11a传输到电荷累积区域12a，这些都被包括在第一电势控制部件中。此外，在绝缘膜2上，布置读出栅极电极32，其控制在电荷累积区域12a和电荷读出区域13之间形成的第二传输通道的电势，并且将信号电荷从电荷累积区域12a传输到电荷读出区域13，这些被包括在第二电势控制部件中。
读出缓冲器放大器20中所包括的信号读出晶体管（放大晶体管）MA1的栅极电极连接到电荷读出区域13。信号读出晶体管（放大晶体管）MA1的漏极电极连接到电源电压VDD，并且其源极电极连接到用于像素选择的开关晶体管MS1的漏极电极。
用于像素选择的开关晶体管MS1的源极电极连接到垂直信号线B1，并且向其栅极电极给出水平线的选择控制信号S。将选择控制信号S设置到高（“H”）电平允许通过开关晶体管MS1导电，这还允许与由信号读出晶体管（放大晶体管）MA1放大的电荷读出区域13的电势对应的电流流经垂直信号线B1。
此外，在读出缓冲器放大器20中所包括的复位晶体管TR的源极电极连接到电荷读出区域13。复位晶体管TR的漏极电极连接到电源电压VDD，并且向其栅极电极给出复位信号R。将复位信号设置到高（“H”）电平使得在光接收阴极区域11a和电荷累积区域12a中累积的信号电荷放电以复位光接收阴极区域11a和电荷累积区域12a。
顺便提及，当从对于所有像素同时地从光电二极管读出光电荷到其输出到浮置扩散电容（FD）的累积时间改变时，更长的累积时间导致增加更多的噪声量，其中相对于信号分量的漏光（smear）分量是主要分量。
如图1中所示，采用全局快门的CMOS图像传感器被提供有用于每个像素的电荷累积区域12a。当电荷累积区域12a在电荷被保持的时段内接收例如来自具有高亮度的对象的光时，从出现用于光接收的表面嵌入区域11a到电荷累积区域12a的信号泄漏，并且导致噪声。此外，在此阶段，当对象移动时，具有在其上对象已经移动的轨迹形状的噪声（下文中称为轨迹形状的噪声）出现。噪声的测量值P由公式（1）定义。
P=20*LOG((M*Tm)/(H*Th)    （1）
在公式（1）中，H和M分别表示每单位时间每单位亮度的用于光接收的表面嵌入区域11a的输出和电荷累积区域12a的输出。此外，Th和Tm表示用于光接收的表面嵌入区域11a的累积时间（曝光时间）以及电荷累积区域12a的保持时间。
在此，已知公式（1）中的M（电荷累积区域12a的输出）具有波长依赖性和/或具有对入射光的入射角的依赖性，且因为以下原因，更长的波长得到M的更大量。
即，硅的光吸收系数取决于光波长而不同，且因此，更长的波长导致更深的部分中的光电转换。因此，更长的波长趋向于导致在除了用于光接收的表面嵌入区域11a之外的部分处的更多光电转换。
此外，更长的光波长给出更大的衍射角，因此，光趋向于在电荷累积区域12a中透过更多。
因此，因为更长的波长给出公式（1）的更大的M值，所以关于例如拜耳布置中的像素，噪声的测量值P通常按R、G和B的降序而更大。
图2是用于说明根据相关技术中的CMOS图像传感器中的像素的颜色的噪声的测量值的图。在该图的例子中，在柱状图中表示噪声的测量值，该柱状图的柱对应于像素的各个颜色。另外，因为噪声的测量值按dB表示，所以更高的柱指示噪声的更小的测量值。如图2中所示，红色（R）的像素的噪声最大，然后，噪声的测量值按照绿色（G）和蓝色（B）的顺序变得越来越小。
另外，该图中的GB意味着在其中像素按矩阵形状布置的像素阵列中布置在与蓝色像素相同的行中的绿色像素，并且图中的GR意味着在其中像素按矩阵形状布置的像素阵列中布置在与红色像素相同的行中的绿色像素。
此外，当N表示在像素阵列中布置的像素的总行数并且T1表示对于最后的行中电荷累积区域12a的保持时间时，对于第n行中的电荷累积区域12a的保持时间Tm由公式（2）表示。
Tm=T1*(n/M)    （2）
如公式（2）中所示，最先读出的行和最后读出的行之间的保持时间的差大。因此，公式（1）中的Th也依赖于行而不同。
图3是用于说明对于其中像素按矩阵形状布置的像素阵列中的各行中的像素的电荷的保持时间的图。在该图中，水平轴表示时间，垂直轴表示像素的行。如图3中所示，随着按第一行、第二行、……的顺序更迟地进行读出，保持时间增加。
因而，可以理解，基于公式（1），随着对更后的行进行读出，噪声的测量值变得更大。
因此，在相关技术中存在关于CMOS图像传感器的问题：噪声的测量值依赖于像素的颜色而不同，并且进一步，噪声的测量值依赖于读出的顺序而不同。
因此，期望尽将噪声减小得尽可能小并且将其均衡化（level）得尽可能长，并且期望减小图像传感器中的信号泄漏对噪声的影响。
图4是例示本技术所应用于的固态成像器件的示例配置的框图。例如，该图中所示的固态图像传感器被配置为CMOS图像传感器。
图4中的CMOS图像传感器110具有包括在未示出的半导体基板（芯片）上形成的像素阵列111以及在与其上形成相关的像素阵列111的相同的半导体基板上集成的外围电路。例如，外围电路包括垂直驱动部分112、列处理部分113、水平驱动部分114和系统控制部分115。
CMOS图像传感器110还包括信号处理部分118和数据存储部分119。信号处理部分118和数据存储部分119可以包括诸如例如DSP（数字信号处理器）等的外部信号处理部分。外部信号处理部分也可以用诸如DSP或者CPU的基于计算机的硬件或者用于控制这些的软件来实现。外部信号处理部分被配置为包括存储器以便实现数据存储部分119。另外，外部信号处理部分可以被安装在与在其上形成CMOS图像传感器110的相同的基板上。
在像素阵列111中，每个具有光电变换器的单位像素（下文中，有时简称为“像素”）按矩阵形状二维布置，该光电变换器产生与在其中累积的入射光量对应的电荷量的光电荷（下文中，有时称为“信号电荷”或者简称为“电荷”）。单位像素的基本截面部分和电路配置可以与图1中的相同或者部分不同。
在像素阵列111中，关于按矩阵形状布置的像素，对于每行的像素驱动线116在图中的水平方向（像素行中的像素的布置方向）上形成，并且对于每列的垂直信号线117在图中的垂直方向上形成。
另外，在图4中，为了方便，将每条像素驱动线116指示为一条线，然而实际上其不限于一条。例如，此像素驱动线116包括向复位晶体管的栅极施加复位脉冲RST的复位线以及向选择晶体管的栅极施加选择脉冲SEL的选择线（扫描线）。此外，像素驱动线116还包括提供触发脉冲的触发线，该触发脉冲与选择脉冲一起被施加以便选择性地读出相同行中的像素的信号电压。
像素驱动线116的一端连接到与垂直驱动部分112的每行对应的输出端。
垂直驱动部分112由移位寄存器、地址解码器等配置，并且是同时驱动对于预定像素区域（在此实施例中，对于所有像素）的或者行单位等中的像素阵列111的各个像素的像素驱动部分。在图中省略了其具体配置的此垂直驱动部分112通常包括两个扫描系统：读出扫描（readout scanning）系统和清除（sweep）扫描系统。该读出扫描系统和清除扫描系统是独立地驱动每个像素行的扫描线的电路。
通过由于清除扫描系统的清除扫描，不需要的电荷被从读出行中的单位像素的光电变换器中清除掉（被复位）。通过由于该清除扫描系统对不需要的电荷的此清除（复位），进行的所谓的电子快门操作。在此，电子快门操作是丢弃光电变换器（每个对应于图2中的光电二极管101）的光电荷并新开始曝光（开始累积光电荷）的操作。
通过读出扫描系统的读出操作所读出的信号对应于在就在之前的读出操作或者电子快门操作之后已经入射的光量。然后，从由于就在之前的读出操作或电子快门操作的读出时刻或者清除时刻到由于当前的读出操作的读出时刻的时间段是单位像素中的光电荷的累积时间（曝光时间）。
从已经经历了垂直驱动部分112的选择性扫描的像素行中的各个单位像素输出的信号通过相应的垂直信号线117被提供给列处理部分113。列处理部分113对通过对于像素阵列111的相应像素列的垂直信号线117从所选行的各个单位像素输出的信号进行预定信号处理，另外，暂时保持在信号处理之后的像素信号。
具体地，列处理部分113至少进行噪声去除处理、例如CDS（相关双采样）处理作为信号处理。通过列处理部分113的此CDS处理，诸如复位噪声和放大晶体管的阈值的分散（scattering）的像素固有的固定样式噪声被去除。不仅可以为列处理部分113提供噪声去除处理的功能，而且例如可以为其提供AD（模拟-数字）转换功能以便输出已经经历了到数字信号的转换的信号电平。
水平驱动部分114由移位寄存器、地址解码器等配置，并且选择与列处理部分113中的各个像素列对应的单元电路。通过此水平驱动部分114的选择性扫描，已经经历了列处理部分113中的信号处理的像素信号顺序地被输出。
系统控制部分115由产生各种定时信号的定时发生器等配置，并且基于由相关的定时发生器生成的各个定时信号对垂直驱动部分112、列处理部分113和水平驱动部分114等进行驱动控制。
信号处理部分118至少具有相加处理功能，并且对从列处理部分113输出的像素信号进行诸如相加处理的各种信号处理。相加处理的目的在于例如抑制由于平均而引起的随机噪声，或者有时为了其他目的而进行相加。数据存储部分119暂时存储用于诸如信号处理部分118中的信号处理的这样的处理的数据。
列处理部分113和水平驱动部分114仅被提供在图4的例子中的较低侧，而每组列处理部分113和水平驱动部分114可以被提供在例如较高侧和较低侧的每侧。即，CMOS图像传感器110可以按所谓的两行读出方法来驱动。
通过按两行读出方法来驱动CMOS图像传感器110，例如，红色像素和蓝色像素的信号电压可以输出到较高侧的列处理部分，并且绿色像素的信号电压可以输出到较低侧的列处理部分。从而，在按两行读出方法驱动CMOS图像传感器110的情况下，提供两条垂直信号线117用于像素的每个单个列。
另外，关于像素阵列111中的像素的布置方式，典型地通常采用拜耳布置。在拜耳布置中，在两行乘两列的像素中，红色像素被布置在第一列中的第一行处，绿色像素被布置在第二列中的第一行处，绿色像素被布置在第一列中的第二行处，并且蓝色像素被布置在第二列中的第二行处。即，在拜耳布置中，包括上述的四个像素（两行乘两列中的红色、绿色、绿色和蓝色）的一个像素组实质上被看作单位像素。
而且，关于图4所示的像素阵列111，假设采用拜耳布置并且包括上述的四个像素的一个像素组实质上被看作单位像素。
图5是例示像素阵列111中的像素的布置例子的图。图中所示的像素组131-1、像素组131-2、像素组132-1和像素组132-2的每个是包括上述的四个像素的一个像素组，并且实质上被看作单位像素。即，在每个像素组实质上被看作单位像素的情况下，图5中的像素阵列包括按两行乘两列布置的单位像素（每个是实际上包括四个像素的像素组）。
在此，为了简化描述，像素组按两行乘两列布置，然而实际上像素阵列111包括更多的像素组。
另外，图中的例子是其中对CMOS图像传感器10采用两行读出方法并且其中VSL（垂直信号线）141-1和VSL141-2被提供在像素组的第一列中并且VSL142-1和VSL142-2被提供在像素组的第二列中。即，每组列处理部分和水平驱动部分将被提供在图5中的较高侧和较低侧的每侧。
在像素组131-1中，像素131-1-1将是红色像素，像素131-1-2将是绿色像素，像素131-1-3将是绿色像素，并且像素131-1-4将是蓝色像素。为了方便，图中所示的纵向矩形131-1a表示像素131-1-1到像素131-1-4的浮置扩散的统称。
至于像素组131-2、像素组132-1和像素组132-2的每个，类似于像素组131-1，布置红色像素、绿色像素和蓝色像素并且这四个像素的浮置扩散共同由一个矩形表示。
像素组131-1的浮置扩散131-1a连接到VSL141-2，并且像素组132-1的浮置扩散132-1a连接到VSL141-1。此外，像素组131-2的浮置扩散131-2a连接到VSL142-2，并且像素组132-2的浮置扩散132-2a连接到VSL142-1。
拜耳布置中的每个像素组具有两个绿色像素，并且它们之一被布置在与红色像素相同的行中，并且另一个布置在与蓝色像素相同的行中。在简化地指示各个像素的情况下，红色像素由R表示并且蓝色像素由B表示，并且与红色像素相同行的绿色像素由GR表示，并且与蓝色像素相同行的绿色像素由GB表示。
此外，如图5中所示，像素组131-1、像素组131-2、像素组132-1和像素组132-2的每个连接到在图中由水平虚线指示的复位线RST和选择线SEL。此外，像素组131-1、像素组131-2、像素组132-1和像素组132-2的每个连接到在图中由实线指示的触发线TRG_GR、TRG_R、TRG_B和TRG_GB。
触发线TRG_GR是用于将触发脉冲提供给每个像素组中的GR的像素的配线，并且触发线TRG_R是用于将触发脉冲提供给每个像素组中的R像素的配线。此外，触发线TRG_B是用于将触发脉冲提供给每个像素组中的B像素的配线，并且触发线TRG_GB是用于将触发脉冲提供给每个像素组中的GB像素的配线。
例如，当连接到像素组131-1和像素组131-2的选择线SEL的信号被设置为“H”并且触发线TRG_G被设置到“H”时，可以经由VSL141-2和VSL142-2从像素131-1-2和像素131-2-2读出信号电压。此外，例如，当连接到像素组131-1和像素组131-2的选择线SEL的信号被设置到“H”并且触发线TRG_R被设置到“H”时，可以经由VSL141-2和VSL142-2从像素131-1-1和像素131-2-1读出信号电压。
此外，例如，当连接到像素组131-1和像素组131-2的选择线SEL的信号被设置为“H”并且触发线TRG_B被设置到“H”时，可以经由VSL141-2和VSL142-2从像素131-1-4和像素131-2-4读出信号电压。此外，例如，当连接到像素组131-1和像素组131-2的选择线SEL的信号被设置到“H”并且触发线TRG_GB被设置到“H”时，可以经由VSL141-2和VSL142-2从像素131-1-3和像素131-2-3读出信号电压。
此外，例如，当连接到像素组132-1和像素组132-2的选择线SEL的信号被设置为“H”并且触发线TRG_GR被设置到“H”时，可以经由VSL141-1和VSL142-1从像素132-1-2和像素132-2-2读出信号电压。此外，例如，当连接到像素组132-1和像素组132-2的选择线SEL的信号被设置到“H”并且触发线TRG_R被设置到“H”时，可以经由VSL141-1和VSL142-1从像素132-1-1和像素132-2-1读出信号电压。
此外，例如，当连接到像素组132-1和像素组132-2的选择线SEL的信号被设置为“H”并且触发线TRG_B被设置到“H”时，可以经由VSL141-1和VSL142-1从像素132-1-4和像素132-2-4读出信号电压。此外，例如，当连接到像素组131-1和像素组131-2的选择线SEL的信号被设置到“H”并且触发线TRG_GB被设置到“H”时，可以经由VSL141-2和VSL142-2从像素131-1-3和像素131-2-3读出信号电压。
另外，从像素R或者像素B读出的信号电压将经历图5中的上部列处理部分的AD转换，并且从像素GR或者像素GB读出的信号电压将经历图5中的下部列处理部分的AD转换。
在本技术中，首先，图中的上部选择线SEL被设置到“H”并且触发线TRG_R被设置到“H”，由此信号电压从像素131-1-1和像素131-2-1经由VSL141-2和VSL142-2读出到图中的上部列处理部分中。此外，在那之后，图中的下部选择线SEL被设置到“H”并且触发线TRG_R被设置到“H”，由此信号电压从像素132-1-1和像素132-2-1经由VSL141-1和VSL142-1读出到图中的上部列处理部分中。因此，首先，从所有R像素读出信号电压。这将被称为例如第一步骤。
在本技术中，接下来，图中的上部选择线被设置到“H”并且触发线TRG_GR被设置到“H”，由此信号电压从像素131-1-2和像素131-2-2经由VSL141-2和VSL142-2读出到图中的下部列处理部分中。此外，在那之后，图中的下部选择线SEL被设置到“H”并且触发线TRG_GR被设置到“H”，由此信号电压从像素132-1-2和像素132-2-2经由VSL141-1和VSL142-1读出到图中的下部列处理部分中。因此，从所有GR像素读出信号电压。这将被称为例如第二步骤。
在本技术中，接下来，图中的上部选择线SEL被设置到“H”并且触发线TRG_GB被设置到“H”，由此信号电压从像素131-1-3和像素131-2-3经由VSL141-2和VSL142-2读出到图中的下部列处理部分中。此外，在那之后，图中的下部选择线SEL被设置到“H”并且触发线TRG_GB被设置到“H”，由此信号电压从像素132-1-3和像素132-2-3经由VSL141-1和VSL142-1读出到图中的下部列处理部分中。因此，从所有GB像素读出信号电压。这将被称为例如第三步骤。
在本技术中，接下来，图中的上部选择线被设置到“H”并且触发线TRG_B被设置到“H”，由此信号电压从像素131-1-4和像素131-2-4经由VSL141-2和VSL142-2读出到图中的上部列处理部分中。此外，在那之后，图中的下部选择线SEL被设置到“H”并且触发线TRG_B被设置到“H”，由此信号电压从像素132-1-4和像素132-2-4经由VSL141-1和VSL142-1读出到图中的上部列处理部分中。因此，从所有B像素读出信号电压。这将被称为例如第四步骤。
进行第一步骤到第四步骤使用图中的上部列处理部分产生像素R的像素信号和像素B的像素信号，并且使用图中的下部列处理部分产生像素GR的像素信号和像素GB的像素信号，例如，如图6所示。例如，对于从对于每行读出的每个颜色的像素的信号电压产生的每个颜色的像素信号经由信号处理部分118与表示各个像素的位置的信息关联地存储在数据存储部分119中。然后，信号处理部分118通过将存储在数据存储部分119中的像素信号分类而产生图像数据。
这样做，在本技术中，可以按消除噪声累积的降序顺序地从像素读出信号电压。
另外，通过根据图4中的系统控制部分115中的定时发生器等产生的定时信号来控制垂直驱动部分112、列处理部分113和水平驱动部分114的驱动而实现第一到第四步骤。即，系统控制部分115被配置为产生定时信号用于使能第一到第四步骤中的信号电压的读出。
在图5的例子中，假设CMOS图像传感器110采用两行读出方法而进行描述，然而不是一定希望在本技术中采用两行读出方法。在CMOS图像传感器110不采用两行读出方法的情况下，为每个像素列仅提供一条垂直信号线。例如，在图5中，不提供VSL141-2和VSL142-2并且仅提供VSL141-1和VSL142-1。
在CMOS图像传感器110不采用两行读出方法的情况下，第四步骤到第四步骤中的R、GR、GB和B每个像素的信号电压将经由VSL141-1和VSL142-1被读出到图中的下部列处理部分中。
图7是用于说明在应用本技术的情况下各个像素的保持时间的图。在图7中，类似于图3，水平轴表示时间并且垂直轴表示像素行。此外，图7例示了指示对于像素R的保持时间的线211、指示对于像素GR的保持时间的线212、指示对于像素GB的保持时间的线213和指示对于像素B的保持时间的线214。此外，图7例示了在相关技术中指示对于每个像素的保持时间的线215用于参考。
例如，Tm表示由线215指示的保持时间，并且T1表示对于最后行的保持时间。此外，Tm(R)表示由线211指示的保持时间，Tm(GR)表示由线212指示的保持时间，Tm(GB)表示由线213指示的保持时间，并且Tm(B)表示由线214指示的保持时间。当N表示在像素阵列中布置的像素的总行数时，第n行中的各个保持时间可以由公式（3）到公式（6）表示。
Tm(R)=1/4Tm=1/4*T1*(n/N)    （3）
Tm(GR)=1/4T1+1/4Tm=1/4*(1+N/n)Tm    （4）
Tm(GB)=2/4T1+1/4Tm=1/4*(2+N/n)Tm    （5）
Tm(B)=3/4T1+1/4Tm=1/4*(3+N/n)Tm    （6）
根据公式（3），Tm(R)表示在像素阵列111中的全部行上可以缩短保持时间。因此，可以在全部行上减小从R像素输出的信号电压中所包括的噪声。
根据公式（4），Tm(GR)表示可以在n>N/3的行中缩短保持时间。因此，在全部行上可以减小从在n>N/3的行中的像素GR输出的信号电压中所包括的噪声。
根据公式（5），Tm(GB)指示在n>N/2的行中保持时间增加。根据公式（6），Tm(B)指示在全部行上保持时间增加。因此，不曾期望从像素B输出的信号电压中所包括的噪声减小得那么多。
但是，本技术的应用使得能够在全部行上减少其中最容易沾染噪声的像素R的保持时间，因此可以减小在整个图像上的噪声。
此外，本技术的应用使得能够将对于所有颜色的像素的第一行和第n行中的保持时间之间的差减小至1/4Tm，而在相关技术中这是Tm，这导致噪声量的均衡化，由此产生引起更少不适感觉的自然图像。
图8是用于说明根据本技术所应用于的CMOS图像传感器中的像素颜色的噪声的测量值的图。在该图中，观察到的与图7中的保持时间对应的噪声的测量值表示在柱状图中，该柱状图的柱对应于像素的各个颜色。另外，类似于图2中的例示，因为噪声的测量值按dB表示，所以更高的柱表示更小的噪声测量值。此外，图8的图中的垂直轴的标尺与图2中的相同。
如图8中所示，像素GR的噪声最大，然后，噪声的测量值按B、GB和R的顺序变得越来越小。此外，与图2相比，图8给出对于除了像素B之外的所有颜色的像素的更小的噪声测量值。因此，本技术的应用使得能够减小在整个图像上的噪声的感知。
顺便提及，如以上，已经描述了其中在第一步骤到第四步骤的每个步骤中在图中的上部选择线SEL被设置到“H”之后图中的下部选择线SEL被设置到“H”的例子。
但是，例如，在第一步骤到第四步骤的每个步骤中，图中的上部选择线SEL和图中的下部选择线SEL可以同时被设置到“H”。在此情况下，这样是合适的：首先，经由VSL141-2和VSL142-2读出信号电压，在那之后，经由VSL141-1和VSL142-1读出信号电压。即，代替使用选择线SEL的脉冲选择要被读出的像素行，可以通过切换垂直信号线（VSL）来选择要被读出的像素的行，其中信号电压通过垂直信号线被读出。
此外，如以上，已经描述了逐行读出每个颜色的像素的例子。例如，已经描述了其中对于R像素在像素131-1-和像素131-2-1被读出之后，像素132-1-1和像素132-2-1被读出的例子。
但是，例如，对于每两行，可以同时读出每个颜色的像素。例如，对于像素R，可以同时读出像素131-1-1、像素131-2-1、像素132-1-1和像素132-2-1。
在此情况下，例如，在第一步骤中，图中的上部选择线SEL和图中的下部选择线SEL同时被设置到“H”，并且触发线TRG_R被设置到“H”。然后，信号电压经由VSL141-2和VSL142-2被读出到图中的上部列处理部分中，同时，信号电压经由VSL141-1和VSL142-1被读出到图中的下部列处理部分中。
这样做，对于两行可以同时读出像素R的信号电压。在此，示例性地描述了像素R，然而也可以类似地对像素GR、像素GB或者像素B进行对于两行的同时读出。
另外，在此情况下，不同于参考图6所述的例子，图中的上部列处理部分将产生像素的一个部分的像素信号，并且图中的下部列处理部分将产生在每个颜色的像素中的像素的另一部分的像素信号。即，在对于两行的同时读出每个颜色的像素的情况下，图中的上部列处理部分和图中的下部列处理部分的每个产生R、GR、GB和B的各个像素信号。
然后，每个颜色的像素信号经由信号处理部分118与表示各个像素的位置的信息相关联地存储在数据存储部分119中。信号处理部分118通过将存储在数据存储部分119中的像素信号分类来产生图像数据。
如以上，已经描述了其中从顶部逐行顺序地读取每个颜色的像素（对于每行，对于每两行同时读取）的例子，然而例如可以从位于像素阵列111的中心处的行进行像素的读出。
图9是用于说明在从位于像素阵列111的中心处的行读出像素的情况下对于各个像素的保持时间的例子的图。在图9中，类似于图3，水平轴表示时间并且垂直轴表示像素行。此外，图9例示指示对于每个像素的保持时间的线231-1和线231-2以及指示在从顶部行进行读出的情况下对于每个像素的保持时间的线232用于参考。
即，在图9中，从位于像素阵列111的中心处的第n行中的像素开始读出。然后，从像素阵列111（线231-1）向上顺序地读出对于第(n-1)行、第(n-2)行、……、第一行的每行的像素。此外，在图9中，在第一行的读出的结束之后，从像素阵列111（线231-1）向下顺序地读出第(n+1)行、第(n+2)行、第(n+3)行、……的每行的像素。
这样做，与从顶部行顺序读出相比，可以减小例如对于第α行到第n行中的像素的保持时间。即，可以减小趋向于在屏幕内相对更被注意到的中上部像素的噪声。
图9所示的线231-1和线231-2指示在不区分各个颜色的像素的读出的情况下的保持时间，然而，关于每个颜色的像素的保持时间，甚至在按例如各个颜色R、GR、GB和B的顺序顺次地读出像素的情况下，也期望观察到与在线231-1和线231-2中所指示的相同的特性。
因而，同样在按各个颜色R、GR、GB和B的顺序读出像素的情况下，从位于像素阵列111的中心处的行读出每个颜色的像素使得能够减小在屏幕的中上部的每个颜色的像素的保持时间。即，可以减小在趋向于在屏幕内相对更被注意到的部分中布置的像素的噪声。
另外，本技术不限于应用于诸如CMOS图像传感器的固态图像传感器。即，本技术可以应用于在图像摄取部件（电子转换部件）中使用固态图像传感器的一般电子装置，该设备是诸如向数字静止相机和摄像机的图像捕获器件、具有图像捕获功能的移动终端设备以及在图像读出部分中使用固态图像传感器的复印机。固态图像传感器可以按一个芯片的形式而制造，或者可以按其中图像捕获部分和信号处理部分或者光学系统被共同封装的具有图像捕获功能的模块形式而制造。
图10是例示本技术所应用于的作为电子装置的图像捕获器件的示例配置的框图。
图10中的图像捕获设备600包括：光学单元601，具有透镜组等；固态图像传感器（图像捕获器件）602，对于其采用上述的像素的每个配置；以及DSP电路603，其是相机信号处理电路。此外，图像捕获设备600还包括帧存储器604、显示单元605、记录单元606、操作单元607和电力供应单元608。DSP电路603、帧存储器604、显示单元605、记录单元606、操作单元607和电力供应单元608经由总线609彼此连接。
光学单元601拾取来自对象的入射光（图像光），并且在固态图像传感器602的成像平面上形成图像。固态图像传感器602逐个像素地将由光学单元601形成为成像平面上的图像的入射光量转换为电信号，并且将其输出作为图像信号。作为此固态图像传感器602，可以使用诸如根据上述实施例的CMOS图像传感器110的固态图像传感器，即可以通过全局曝光实现无失真图像捕获的固态图像传感器。
显示单元605具有诸如例如液晶面板和EL（电致发光）面板的面板型显示器，并且显示由固态图像传感器602拾取的运动画面或者静止图像。记录单元606将由固态图像传感器602捕获的运动画面或者静止图像记录在诸如视频带和DVD（数字通用盘）的记录介质上。
操作单元607在用户的操作下发出与图像捕获器件600处理的各种功能有关的操作命令。电力供应单元608将各种电功率适当地提供给DSP电路603、帧存储器604、显示单元605、记录单元606和操作单元607，作为这些的操作的电力。
如上所述，使用根据上述实施例的CMOS图像传感器110作为固态图像传感器602使得能够准确地去除复位噪声而不在提取第一像素信号时和在提取第二像素信号时添加信号。因此，在如摄像机、数字静止相机和用在诸如移动电话的移动装置中的相机模块这样的图像捕获器件600中可以增强捕获的图像的图像质量。
此外，作为例子，已经通过取向CMOS图像传感器的应用描述了以上实施例，其中根据作为物理量的可见光量来检测信号电荷的单位像素按矩阵形状布置。但是，本技术不限于应用于CMOS图像传感器，而是可以应用于其中对于像素阵列中的各个像素列布置列处理部分的列类型的一般固态图像传感器。
另外，本技术的应用不限于应用于用于通过检测入射的可见光量的分布而成像的固态图像传感器，而是能够应用于用于提供检测红外（IR）线、X射线、粒子等的入射量的分布而成像的固态图像传感器以及通过检测诸如压力和电容的其他物理量的分布而进行成像的广义上的一般固态图像传感器（物理量分布检测器），例如指纹传感器。
另外，本说明书中以上所述的系列处理当然包括按所述的顺序按先后顺序进行的处理，并且还包括并且地或者单独地进行、不是一定按先后顺序进行的处理。
本领域技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种修改、组合、子组合和变更，只要其在所附权利要求或其等效物的范围内即可。
另外，本技术还可以如下配置。
（1）固态图像传感器，包括：
像素区域，其中预设的多个颜色的多个像素按二维矩阵形状布置；
垂直信号线，对应于所述像素区域的像素列；
触发线，对应于所述像素区域的像素行，并且提供对应于所述多个像素的每个颜色的触发脉冲；以及
触发脉冲提供部分，经由所述触发线按以下方式提供触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的每个像素的信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的每个像素的信号电压。
（2）根据（1）的固态图像传感器，
其中基于根据所述多个像素的颜色定义的噪声特性来确定所述预定颜色。
（3）根据（1）或（2）的固态图像传感器，
其中所述触发脉冲提供部分经由所述触发线按以下方式提供所述触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出在所述像素区域中的红色像素的每个信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出在所述像素区域中的绿色像素的每个信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出在所述像素区域中的蓝色像素的每个信号电压。
（4）根据（1）到（3）的任意一项的固态图像传感器，还包括：
数据转换部分，将读出的信号电压转换为数字数据，
其中多条垂直信号线对应于所述像素区域的像素列，并且经由相应多条垂直信号线读出的每个信号电压被提供给另一数据转换部分。
（5）根据（4）的固态图像传感器，
其中所述触发脉冲提供部分经由所述触发线按以下方式提供所述触发脉冲：经由所述垂直信号线对于关于像素行的每两行读出所述像素区域中的预定颜色的像素的每个信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于关于像素行的每两行读出所述像素区域中的其他颜色的像素的每个信号电压。
（6）根据（1）到（5）的任意一项的固态图像传感器，
其中所述触发脉冲提供部分经由所述触发线按以下方式提供所述触发脉冲：按照从位于所述像素区域的中心处的像素行起的顺序经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的像素的每个信号电压，其后，按照从位于所述像素区域的中心处的像素行起的顺序经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的像素的每个信号电压。
（7）驱动方法，包括：
提供
像素区域，其中预设的多个颜色的多个像素按二维矩阵形状布置；
垂直信号线，对应于所述像素区域的像素列；以及
触发线，对应于所述像素区域的像素行，并且提供对应于所述多个
像素的每个颜色的触发脉冲；以及
通过触发脉冲提供部分经由所述触发线按以下方式提供触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的每个像素的信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的每个像素的信号电压。
（8）电子装置，包括：
固态图像传感器，包括
像素区域，其中预设的多个颜色的多个像素按二维矩阵形状布置；
垂直信号线，对应于所述像素区域的像素列；
触发线，对应于所述像素区域的像素行，并且提供对应于所述多个像素的每个颜色的触发脉冲；以及
触发脉冲提供部分，经由所述触发线按以下方式提供触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的每个像素的信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的每个像素的信号电压。
本公开包含与2012年3月30日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2012-079578中的公开有关的主题，通过引用将其全部内容合并于此。

Claims (8)

1.一种固态图像传感器，包括：
像素区域，其中预设的多个颜色的多个像素按二维矩阵形状布置；
垂直信号线，对应于所述像素区域的像素列；
触发线，对应于所述像素区域的像素行，并且提供对应于所述多个像素的每个颜色的触发脉冲；以及
触发脉冲提供部分，经由所述触发线按以下方式提供触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的每个像素的信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的每个像素的信号电压。
2.根据权利要求1的固态图像传感器，
其中基于根据所述多个像素的颜色定义的噪声特性来确定所述预定颜色。
3.根据权利要求1的固态图像传感器，
其中所述触发脉冲提供部分经由所述触发线按以下方式提供所述触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出在所述像素区域中的红色像素的每个信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出在所述像素区域中的绿色像素的每个信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出在所述像素区域中的蓝色像素的每个信号电压。
4.根据权利要求1的固态图像传感器，还包括：
数据转换部分，将读出的信号电压转换为数字数据，
其中多条垂直信号线对应于所述像素区域的像素列，并且经由相应多条垂直信号线读出的每个信号电压被提供给另一数据转换部分。
5.根据权利要求4的固态图像传感器，
其中所述触发脉冲提供部分经由所述触发线按以下方式提供所述触发脉冲：经由所述垂直信号线对于关于像素行的每两行读出所述像素区域中的预定颜色的像素的每个信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于关于像素行的每两行读出所述像素区域中的其他颜色的像素的每个信号电压。
6.根据权利要求1的固态图像传感器，
其中所述触发脉冲提供部分经由所述触发线按以下方式提供所述触发脉冲：按照从位于所述像素区域的中心处的像素行起的顺序经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的像素的每个信号电压，其后，按照从位于所述像素区域的中心处的像素行起的顺序经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的像素的每个信号电压。
7.一种驱动方法，包括：
提供
像素区域，其中预设的多个颜色的多个像素按二维矩阵形状布置；
垂直信号线，对应于所述像素区域的像素列；以及
触发线，对应于所述像素区域的像素行，并且提供对应于所述多个
像素的每个颜色的触发脉冲；以及
通过触发脉冲提供部分经由所述触发线按以下方式提供触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的每个像素的信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的每个像素的信号电压。
8.一种电子装置，包括：
固态图像传感器，包括
像素区域，其中预设的多个颜色的多个像素按二维矩阵形状布置；
垂直信号线，对应于所述像素区域的像素列；
触发线，对应于所述像素区域的像素行，并且提供对应于所述多个像素的每个颜色的触发脉冲；以及
触发脉冲提供部分，经由所述触发线按以下方式提供触发脉冲：经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的预定颜色的每个像素的信号电压，其后，经由所述垂直信号线对于每个像素行读出所述像素区域中的其他颜色的每个像素的信号电压。
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