TWI425829B - 固態攝像器件，驅動固態攝像器件之方法，及攝像裝置 - Google Patents

固態攝像器件，驅動固態攝像器件之方法，及攝像裝置 Download PDF

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Description

固態攝像器件，驅動固態攝像器件之方法，及攝像裝置
本發明係關於一種固態攝像器件、一種用於驅動固態攝像器件之方法及一種攝像裝置。
通常，一固態攝像器件具有一具有用於輸出黑色參考信號的避開光之像素的區域(下文中，稱作「光學黑色像素區域」)，該區域係圍繞一具有有效像素之區域(下文中，稱作有效像素區域)而安置，該等有效像素用於提供最後被用作影像信號之信號。
在具有光學黑色像素區域之固態攝像器件中，光學黑色像素區域之光屏蔽部分之光屏蔽層之上層的布局不同於有效像素區域之開口部分之光屏蔽層之上層的布局。因此，有效像素區域之中心部分之光屏蔽層之上層的膜厚度不同於有效像素區域與光學黑色像素區域之間的邊界部分之光屏蔽層之上層的膜厚度。光屏蔽層之上層的實例包括鈍化膜、彩色濾光器、透鏡部件等等。
因為光屏蔽層之上層之膜厚度的差影響光學特性，所以在有效像素區域之周邊部分中發生光學非均一性。此外，由於有效像素區域之開口部分之光屏蔽金屬之形狀與光學黑色像素區域之光屏蔽金屬之形狀之間的差異，在氫基自鈍化膜供應至矽界面之過程中產生變化。界面狀態在矽界面之末端處改變，且發生暗電流或隨機雜訊之變化。
為了防止發生上文所提及之問題，迄今已使用一組態：其中虛設像素安置於光學黑色像素區域與有效像素區域之間的邊界部分(亦即，光屏蔽層之上層之膜厚度不同的區域)中；且其中虛設像素之信號未用作影像信號。此外，在電荷耦合器件(CCD)固態攝像器件中，僅當使用圖框行間方案(frame interline scheme)時使用如下一組態：其中提供於有效像素區域之頂側及底側處之虛設像素的電荷被排出至水平轉移區段之外部，藉此減少轉移頻率之增加(見日本專利第3321787號)。
然而，當使用安置有虛設像素之組態時，經輸出之信號的數目等於或大於用於提供最後被用作影像信號之信號之有效像素的數目。因此，有必要針對圖框速率增加驅動頻率。因此，在雜訊、功率消耗、電路面積等等方面存在劣勢。
此外，儘管CCD固態攝像器件經設計成使得不自安置於有效像素區域之頂側及底側處的虛設像素輸出電荷，但難以將CCD固態攝像器件設計成使得不自安置於有效像素區域之左側及右側處的虛設像素輸出電荷。另外，因為可僅在使用圖框行間方案時使用用於安置虛設像素之技術，所以在面積方面存在劣勢。
此外，在有效像素區域之所有側處未必皆發生光學非均一性，且在許多狀況下，在位於晶圓之周邊處的晶片上之有效像素區域之側處發生光學非均一性。此情形之原因在於：光屏蔽層之上層之膜係使用旋塗而形成。當一步階(step)經設計成使得該步階之上部部分位於一晶片之周邊處時，該膜顯著地受到旋轉影響。因此，因為有必要針對有效像素區域之所有側安置虛設像素，且此導致晶片面積之增加。
需要提供一種固態攝像器件、一種用於驅動固態攝像器件之方法及一種攝像裝置，其可在不針對圖框速率增加驅動頻率的情況下減少有效像素區域之周邊部分中光學非均一性之發生。
根據本發明之一實施例，提供一種用於驅動固態攝像器件之方法。固態攝像器件包括像素陣列區段。像素陣列區段包括：有效像素區域，其具有用於提供待用作影像信號之信號的像素；光學黑色像素區域，其具有用於提供待用作黑色參考信號之信號的避開光的像素；及像素區域，其提供於有效像素區域與光學黑色像素區域之間且具有與有效像素區域之光屏蔽結構相同的光屏蔽結構。用於驅動固態攝像器件之方法包括：執行驅動，使得跳過該像素區域之在垂直方向上安置於有效像素區域之側處的像素之信號，且讀取有效像素區域及光學黑色像素區域之像素之信號；及執行驅動，使得自執行驅動以使得讀取像素之信號時所選擇的像素當中，跳過該像素區域之在水平方向上安置於有效像素區域之側處的像素之信號，且讀取有效像素區域及光學黑色像素區域之像素之信號。
在包括有效像素區域及光學黑色像素區域之固態攝像器件中，有效像素區域與光學黑色像素區域之間的邊界部分為光學特性受到光屏蔽層之上層之膜厚度之差影響的部分。具有與有效像素區域之光屏蔽結構相同的光屏蔽結構之像素區域提供於有效像素區域與光學黑色像素區域之間的邊界部分中，光學特性在邊界部分中受到影響，藉此可減少有效像素區域之周邊部分中光學非均一性之發生。此外，像素區域之個別像素之信號在未被選擇的情況下被跳過，藉此僅輸出最後被用作影像信號之信號且其數目等於選出像素之數目。因此，沒有必要針對圖框速率增加驅動頻率。
根據本發明之實施例，可在不針對圖框速率增加驅動頻率的情況下減少有效像素區域之周邊部分中光學非均一性之發生。
下文中，將參看隨附圖式來詳細地描述較佳實施例(下文中，被稱為「實施例」)。應注意，將以如下章節標題之次序來描述實施例：
1.根據本發明之實施例的固態攝像器件
1-1.系統組態
1-2.實施例之特性部分
1-3.第一實施例
1-4.第二實施例
2.修改實例 3.應用實例(攝像裝置) 1.根據本發明之實施例的固態攝像器件 1-1.　系統組態
圖1為系統組態之圖解，其示意性地展示根據本發明之一實施例之固態攝像器件的組態，例如，CMOS影像感測器，其為一種類型之X-Y位址固態攝像器件。
如圖1所示，根據一實施例之CMOS影像感測器10包括：像素陣列區段11，其形成於半導體基板(晶片)18上；及周邊電路區段，其如像素陣列區段11之狀況而整合於半導體基板18上。提供(例如)垂直驅動區段12、行處理區段13、水平驅動區段14及系統控制區段15以作為周邊電路區段。
在像素陣列區段11中，單位像素(未說明)(下文中，在一些狀況下被簡稱為「像素」)係以矩陣形式經二維配置，其中之每一者包括一光電轉換元件，光電轉換元件執行光電轉換以將入射可見光轉換為光電荷，使得將根據可見光之量而判定光電荷之量。以下將描述單位像素中之每一者的特定組態。
在像素陣列區段11中，對於以矩陣形式之像素配置而言，沿著圖1中之左側方向及右側方向(將像素配置成像素列所沿之方向/水平方向)而針對列中之一相應列形成像素驅動線16中之每一者。沿著圖1中之頂部方向及底部方向(將像素配置成像素行所沿之方向/垂直方向)而針對行中之一相應行形成垂直信號線17中之每一者。在圖1中，儘管像素驅動線16之數目為一個，但該數目不限於一個。像素驅動線16中之每一者的一末端連接至針對行中之一相應行而提供的垂直驅動區段12之一輸出端子。
垂直驅動區段12係使用移位暫存器、位址解碼器等等進行組態。此處，未說明垂直驅動區段12之特定組態。然而，垂直驅動區段12包括讀取掃描系統及掃出掃描系統(sweeping-out-scanning system)。讀取掃描系統執行以列為單位來順序地選擇將供以讀取信號之單位像素的讀取掃描操作。
另一方面，掃出掃描系統在先於執行讀取掃描操作之時間之一時間(為快門速度)對將由讀取掃描系統執行讀取掃描操作之列執行自該列之單位像素之光電轉換元件掃出不必要電荷(重設光電轉換元件)的掃出掃描操作。使用藉由掃出掃描系統而掃出不必要電荷之掃出掃描操作(使用重設)來執行所謂的電子快門操作。此處，電子快門操作為自光電轉換元件排出光電荷且曝光剛開始(開始光電荷之積聚)之操作。
根據在已執行先前讀取掃描操作或電子快門操作之後所進入的光之量而提供藉由讀取掃描系統所執行之讀取掃描操作而讀取的信號。自藉由先前讀取操作讀取信號之時間或自藉由電子快門操作來掃出電荷之時間至藉由當前讀取掃描操作來讀取信號之時間的時段為在單位像素中積聚光電荷之積聚時間(曝光時間)。
自藉由垂直驅動區段12所執行之垂直掃描操作而選擇之像素列之個別單位像素所輸出的信號中之每一者係經由垂直信號線17中之一相應垂直信號線而供應至行處理區段13。行處理區段13針對像素陣列區段11之像素行中的每一者而對自該選定像素列之單位像素20中之一相應單位像素所輸出的類比像素信號執行預定信號處理。
藉由行處理區段13所執行之信號處理的實例包括CDS過程。在CDS過程中，讀取自選定列之個別像素所輸出的重設位準及信號位準，且獲得重設位準與信號位準之間的差，藉此獲得一列像素之信號。亦在CDS過程中，移除像素之固定圖型雜訊(fixed pattern noise)。行處理區段13可具有將類比像素信號轉換為數位信號之類比至數位(AD)轉換功能。換言之，行處理區段13具有雜訊減少功能及AD轉換功能中之至少一者。
水平驅動區段14係使用移位暫存器、位址解碼器等等進行組態。水平驅動區段14執行順序地選擇行處理區段13之對應於像素行之電路部分的水平掃描操作。藉由選擇像素之藉由水平驅動區段14所執行的水平掃描操作來順序地輸出已經受藉由行處理區段13以像素列為單位所進行之信號處理的像素信號。
系統控制區段15接收自提供於半導體基板18外部之單元所供應的時脈信號、用於規定操作模式之資料等等。此外，系統控制區段15輸出諸如關於CMOS影像感測器10之內部資訊的資料。系統控制區段15進一步包括產生各種類型之時序信號的時序產生器，且根據藉由時序產生器所產生的各種類型之時序信號而執行驅動垂直驅動區段12、行處理區段13、水平驅動區段14等等之控制。
單位像素之電路組態
圖2為展示單位像素20之電路組態之實例的電路圖。如圖2所示，在電路組態之此實例中，單位像素20包括一光電轉換元件(例如，光電二極體21)及四個電晶體(例如，轉移電晶體22、重設電晶體23、放大電晶體24及選擇電晶體25)。
此處，使用(例如)N型通道MOS電晶體以作為四個電晶體22至25。然而，作為實例而提供之傳導電晶體的組合(亦即，轉移電晶體22、重設電晶體23、放大電晶體24及選擇電晶體25之組合)僅為一實例。組合不限於上文所提及之組合。
關於單位像素20，通常針對同一像素列之像素中的每一者提供用於驅動之三個佈線圖型(例如，轉移線161、重設線162及選擇線163)以作為一像素驅動線16。轉移線161、重設線162及選擇線163之末端連接至垂直驅動區段12之針對像素列而提供的輸出端子。針對像素列中之一相應像素列提供轉移線161、重設線162及選擇線163之群組中的每一者。
關於光電二極體21，其陽極電極連接至負電源(例如，地面)。光電二極體21執行光電轉換以將經接收光轉換為光電荷(本文中，光電子)，使得將根據經接收光之量而判定光電荷之量。光電二極體21之陰極電極係經由轉移電晶體22而電連接至放大電晶體24之閘極電極。電連接至放大電晶體24之閘極電極的節點26被稱為浮動擴散(FD)單元。
轉移電晶體22連接於光電二極體21之陰極電極與FD單元26之間。高位準(例如，Vdd位準)為有效位準(下文中，被稱為「有效高位準」(active High))之轉移脈衝ΦTRF係經由轉移線161而施加至轉移電晶體22之閘極電極。轉移電晶體22係藉由轉移脈衝ΦTRF而接通，使得轉移電晶體22向FD單元26轉移已藉由利用光電二極體21之光電轉換而獲得的光電荷。
關於重設電晶體23，其汲極電極及源極電極分別連接至像素電源Vdd及FD單元26。為有效高位準之重設脈衝ΦRST係經由重設線162而施加至重設電晶體23之閘極電極。重設電晶體23係藉由重設脈衝ΦRST而接通，使得重設電晶體23藉由在信號電荷自光電二極體21轉移至FD單元26之前將FD單元26中之電荷排出至像素電源Vdd中而重設FD單元26。
關於放大電晶體24，其閘極電極及汲極電極分別連接至FD單元26及像素電源Vdd。在藉由重設電晶體23而重設FD單元26之後，放大電晶體24輸出FD單元26之電位以作為重設信號(具有重設位準)Vreset。在藉由轉移電晶體22而轉移信號電荷之後，放大電晶體24進一步輸出FD單元26之電位以作為光積聚信號(具有信號位準)Vsig。
關於選擇電晶體25，例如，其汲極電極及源極電極分別連接至放大電晶體24之源極電極及垂直信號線17。為有效高位準之選擇脈衝ΦSEL係經由選擇線163而施加至選擇電晶體25之閘極電極。選擇電晶體25係藉由選擇脈衝ΦSEL而接通，使得選擇電晶體25導致單位像素20進入選定狀態，且向垂直信號線17傳遞自放大電晶體24所輸出之信號。
應注意，關於選擇電晶體25，亦可使用一電路組態，在該電路組態中，選擇電晶體25連接於像素電源Vdd與放大電晶體24之汲極電極之間。
此外，單位像素20不限於具有使用具有上述組態之四個電晶體之像素組態的單位像素。舉例而言，單位像素20可為具有如下像素組態之單位像素，在該像素組態中，使用藉由使用一電晶體以作為放大電晶體24且作為選擇電晶體25兩者而獲得之三個電晶體。任何組態可用於單位像素之電路。
1-2.　實施例之特性部分
如上文所描述，諸如CMOS影像感測器10的具有上述組態之X-Y位址固態攝像器件包括圍繞有效像素區域之光學黑色像素區域，光學黑色像素區域具有避開光且用以輸出黑色參考信號之像素，有效像素區域具有用於提供最後被用作影像信號之信號的像素。關於具有光學黑色像素區域之X-Y位址固態攝像器件，在本實施例中使用以下組態。
換言之，具有與有效像素區域之光屏蔽結構相同的光屏蔽結構之虛設像素(虛設像素區域)安置於光學黑色像素區域與有效像素區域之間的邊界部分中。當執行掃描操作時，執行驅動，使得虛設像素之信號在未被選擇的情況下藉由被跳過而不輸出。因為器件為X-Y位址固態攝像器件，所以經執行以使得將跳過虛設像素之信號的驅動可藉由以下步驟而實現：使用藉由垂直驅動區段12所執行之垂直掃描操作，及使用藉由水平驅動區段14所執行之水平掃描操作。
如上文所提及，具有與有效像素區域之光屏蔽結構相同的光屏蔽結構之虛設像素區域安置於光學黑色像素區域與有效像素區域之間的邊界部分中。執行驅動，使得將跳過虛設像素區域之個別開口虛設像素之信號。因此，可獲得以下功能效應。換言之，具有與有效像素區域之光屏蔽結構相同的光屏蔽結構之虛設像素區域安置於有效像素區域與光學黑色像素區域之間的邊界部分中，在邊界部分中，光學特性受到光屏蔽層之上層之膜厚度的差影響，藉此可減少有效像素區域之周邊部分中光學非均一性之發生。
此處，有效像素區域之中心部分之光屏蔽層之上層的膜厚度為何不同於有效像素區域與光學黑色像素區域之間的邊界部分之光屏蔽層之上層的膜厚度的原因係如下。換言之，亦如上文所描述，因為光學黑色像素區域之光屏蔽部分之光屏蔽層之上層的布局不同於有效像素區域之開口部分之光屏蔽層之上層的布局，所以產生有效像素區域之中心部分之光屏蔽層之上層的膜厚度同有效像素區域與光學黑色像素區域之間的邊界部分之光屏蔽層之上層的膜厚度之間的差。光屏蔽層之上層的實例包括鈍化膜、彩色濾光器、透鏡部件等等。
此外，安置於有效像素區域之頂側、底側、左側及右側的虛設像素區域之個別開口虛設像素之信號在未被選擇的情況下被跳過，藉此僅輸出最後被用作影像信號之信號且其數目等於選出像素之數目。因此，沒有必要針對圖框速率增加驅動頻率。另外，虛設像素安置於光學黑色像素區域與有效像素區域之間的邊界部分中，藉此可減少歸因於界面狀態之變化的暗電流或隨機雜訊之變化，界面狀態之變化係由有效像素區域之開口部分之光屏蔽金屬之形狀與光學黑色像素區域之光屏蔽金屬之形狀之間的差異引起。
下文中，將描述如下特定實施例，該等特定實施例用於執行驅動，使得虛設像素區域之個別開口虛設像素之信號將在執行掃描操作時在未被選擇的情況下被跳過。
1-3.　第一實施例
圖3為示意性地展示根據第一實施例之CMOS影像感測器之組態的平面圖。在圖3中，將相同參考數字用於與圖1中之元件相同的元件。
在根據第一實施例之CMOS影像感測器10A中，像素陣列區段11包括：有效像素區域111，其具有用於提供最後被用作影像信號之信號的像素；及光學黑色像素區域112，其係圍繞有效像素區域111之周邊部分而提供且其具有用以輸出黑色參考信號之像素。有效像素區域111之大小係預先根據在水平方向上之像素的數目及在垂直方向上之像素的數目而被判定為一固定大小。
光學黑色像素區域112包括(例如)：光學黑色像素區域112a及112b，其提供於有效像素區域111之頂側及底側處；及光學黑色像素區域112c及112d，其提供於有效像素區域111之左側及右側處。光學黑色像素區域112a至112d之所有面皆係藉由光屏蔽金屬而避開光。關於光學黑色像素區域112，未必使用一將包括於光學黑色像素區域112中之光學黑色像素區域提供於有效像素區域111之所有頂側、底側、左側及右側處的組態。
除了有效像素區域111及光學黑色像素區域112以外，像素陣列區段11亦包括在有效像素區域111與光學黑色像素區域112之間的虛設像素區域113。虛設像素區域113包括虛設像素區域113a至113d，且頂部、底部、左側及右側虛設像素區域113a至113d分別係針對頂部、底部、左側及右側光學黑色像素區域112a至112d而提供。當未在像素陣列區段111之所有頂側、底側、左側及右側處提供包括於光學黑色像素區域112中之該等光學黑色像素區域時，沒有必要在所有頂側、底側、左側及右側處提供包括於虛設像素區域113中之該等虛設像素區域。基本上，虛設像素區域113(113a至113d)之虛設像素中之每一者具有一開口像素結構(亦即，非光屏蔽結構)，該開口像素結構係與有效像素區域111之像素中之每一者的像素結構相同。
如上文所描述，虛設像素區域113提供於有效像素區域111與光學黑色像素區域112之間的邊界部分中，在邊界部分中，光學特性受到光屏蔽層之上層之膜厚度的差影響，藉此可減少有效像素區域111之周邊部分中光學非均一性之發生。如上文所描述，虛設像素區域113具有與有效像素區域111之光屏蔽結構相同的光屏蔽結構。
此處，為何在有效像素區域111與光學黑色像素區域112之間的邊界部分中發生光學非均一性之原因中的一者在於：使用旋塗而施加之膜被使用。在此狀況下，因為經施加膜在晶圓上被形成為徑向的，所以當步階部分經設計成使得步階部分之上部部分位於晶片之周邊處時，膜厚度傾向於在位於晶圓之周邊處的晶片上之有效像素區域之側處顯著地增加。因此，容易在如圖4所示的與晶圓之周邊接觸的晶片上之有效像素區域之側處發生光學非均一性。
在此狀況下，為了藉由使用虛設像素區域113之開口虛設像素而減少步階部分中光學非均一性之發生，有必要將實質上相同數目之光學虛設像素安置於側中之每一者處。此外，可在某種程度上預測容易發生光學非均一性之區域。在預測的情況下，在排除容易發生光學非均一性之區域的區域中於像素陣列區段11上設定具有預定大小之有效像素區域111。接著，圍繞有效像素區域111而設定具有預定數目之像素(預定大小)之虛設像素區域113(113a至113d)。
在圖3所示之實例中，有效像素區域111之左下角處之像素經設定為掃描起始像素(掃描起始位置)。關於掃描起始像素之位址資訊項預先儲存於提供於圖1所示之系統控制區段15中的儲存單元(例如，記憶體)中。此外，為了在未選擇虛設像素區域113a至113d之個別開口像素之信號的情況下跳過該等信號，關於虛設像素區域113a至113d之起始像素及結束像素的位址資訊項亦預先儲存於提供於系統控制區段15中之記憶體中。
關於預先儲存於提供於系統控制區段15中之記憶體中的位址資訊項，一旦設定位址資訊項，其就作為固定資訊項而變得不可變。換言之，有效像素區域111之掃描起始位置(在圖3中藉由符號「×」所指示之位置)及像素陣列區段11上之虛設像素區域113(113a至113d)之位置及大小變得不可變且固定。
應注意，因為位址資訊項係固定的，所以在使用位址解碼器來組態垂直驅動區段12及水平驅動區段14之狀況下，可產生位址解碼器之時序圖型，使得將在執行時序圖型時跳過虛設像素。因此，儲存有位址資訊項之記憶體變得不必要。
為了不將虛設像素區域113a至113d之個別開口虛設像素之信號用作影像信號，藉由垂直驅動區段12及水平驅動區段14來執行驅動，使得開口虛設像素之信號將在未被選擇的情況下被跳過。垂直驅動區段12執行驅動，使得將跳過安置於有效像素區域111之頂側及底側處(在垂直方向上安置於該等側處)的虛設像素區域113a及113b之個別開口虛設像素之信號。此外，水平驅動區段14執行驅動，使得將跳過安置於有效像素區域111之左側及右側處(在水平方向上安置於該等側處)的虛設像素區域113c及113d之個別開口虛設像素之信號。
在圖3中，提供於底側處之虛設像素區域113b的起始像素(起始列)位址及結束像素位址分別係藉由v1及v2表示。提供於頂側處之虛設像素區域113a的起始像素位址及結束像素位址分別係藉由v3及v4表示。關於此等位址v1至v4之位址資訊項預先儲存於提供於系統控制區段15中之記憶體中。系統控制區段15使用關於位址v1至v4之位址資訊項來執行藉由垂直驅動區段12而跳過信號之控制。
更具體而言，系統控制區段15執行控制，使得轉移脈衝ΦTRF、重設脈衝ΦRST及選擇脈衝ΦSEL將不針對屬於提供於有效像素區域111之頂側及底側處之虛設像素區域113a及113b的像素列自垂直驅動區段12輸出。在此控制的情況下，有可能使虛設像素區域113a及113b之個別開口虛設像素之信號在未被輸出的情況下被跳過。
此外，在圖3中，提供於左側處之虛設像素區域113c的起始像素(起始行)位址及結束像素位址分別係藉由h1及h2表示。提供於右側處之虛設像素區域113d的起始像素位址及結束像素位址分別係藉由h3及h4表示。關於此等位址h1至h4之位址資訊項預先儲存於提供於系統控制區段15中之記憶體中。系統控制區段15使用關於位址h1至h4之位址資訊項來執行藉由水平驅動區段14而跳過信號之控制。
以以下方式來執行藉由水平驅動區段14而跳過信號之控制。換言之，在逐列基礎上自像素陣列區段11讀取信號。當藉由水平驅動區段14而選擇一列之暫時保持於行處理區段13中之像素信號時，執行水平掃描操作，使得將跳過提供於左側及右側處之虛設像素區域113c及113d之個別開口虛設像素之信號。
圖5展示行處理區段13之輸出部分之電路組態的實例。在行處理區段13之輸出部分中，存在資料保持單元131-1、131-2、…等等(其中之每一者係針對像素行中之一相應像素行而提供)及水平選擇開關132-1、132-2、…等等(其中之每一者提供於資料保持單元131-1、131-2、…等等中之一相應資料保持單元之輸出端子與信號輸出線19之間)。一列之自像素陣列區段11所讀取之像素信號暫時保持於資料保持單元131-1、131-2、…等等中。
水平選擇開關132-1、132-2、…等等係回應於自水平驅動區段14順序地輸出之水平掃描脈衝ΦH1、ΦH2、…等等而順序地接通，藉此向信號輸出線19輸出保持於資料保持單元131-1、131-2、…等等中之像素信號。當執行水平掃描操作時，系統控制區段15執行控制，使得水平掃描脈衝ΦH將不針對屬於提供於左側及右側處之虛設像素區域113c及113d的像素行自水平驅動區段14輸出。在此控制的情況下，有可能使虛設像素區域113c及113d之個別開口虛設像素之信號在未被輸出的情況下被跳過。
此處，資料保持單元131-1、131-2、…等等提供於行處理區段13之輸出部分中，且一列之像素信號暫時保持於資料保持單元131-1、131-2、…等等中。然而，此僅為一實例。
當行處理區段13具有可暫時保持像素信號之電路部分(諸如，CDS電路或A/D轉換器)時，電路部分亦可用作保持單元131-1、131-2、…等等。
圖6展示CDS電路之電路組態的一實例。在圖6中，將相同參考數字用於與圖5中之元件相同的元件。在此實例中，CDS電路133包括兩個電容器1331及1332、一取樣電晶體1333及一箝位電晶體1334，且一CDS電路133係針對垂直信號線17中之每一者而安置。
關於電容器1331，其末端中之一者連接至垂直信號線17。關於取樣電晶體1333，其汲極電極連接至電容器1331之另一末端，且取樣脈衝ΦSP係經由控制線1336而施加至取樣電晶體1333之閘極電極。關於電容器1332，其末端中之一者連接至取樣電晶體1333之源極電極，且另一末端連接至地面。
關於箝位電晶體1334，其源極電極連接至取樣電晶體1333之源極電極。箝位電壓Vclp施加至箝位電晶體1334之汲極電極，且箝位脈衝ΦCLP係經由控制線1337而施加至箝位電晶體1334之閘極電極。此處，取樣電晶體1333之源極電極、電容器1332之一末端及箝位電晶體1334之源極電極經共同地連接所在之節點被稱為節點N。
上文所提及之水平選擇開關132安置於CDS電路133之輸出側。換言之，關於水平選擇開關132，其汲極電極連接至CDS電路133之輸出端子(亦即，節點N)，且其源極電極連接至信號輸出線19。同步於水平掃描操作自水平驅動區段14順序地輸出之水平選擇脈衝ΦH(ΦH1、ΦH2、…等等)中之一相應水平選擇脈衝施加至水平選擇開關132之閘極電極。
在具有上述組態之CDS電路133中，像素信號可暫時保持於電容器1332中。因此，CDS電路133亦可用作資料保持單元131-1、131-2、…等等中之每一者。因此，因為沒有必要提供僅用於保持資料之資料保持單元131-1、131-2、…等等，所以與提供資料保持單元131-1、131-2、…等等之狀況相比較，可減少CDS電路133之電路規模，且另外，可減少行處理區段13之電路規模。
此外，為了跳過自提供於左側及右側之虛設像素區域113c及113d所輸出之像素信號，將不使用對應於屬於虛設像素區域113c及113d之像素行i的CDS電路133i來讀取像素信號。因此，可使用使CDS電路133i之電路操作暫停的組態。因此，與對應於屬於虛設像素區域113c及113d之像素行i之CDS電路133i之電路操作不暫停的狀況相比較，可減少行處理區段13之功率消耗，且另外，可減少CMOS影像感測器10A之功率消耗。
如上文所描述，虛設像素區域113a至113d安置於光學黑色像素區域112a至112d與有效像素區域111之間的邊界部分中，且執行驅動，使得將跳過開口虛設像素之信號，藉此可獲得以下功能效應。換言之，虛設像素區域113a至113d安置於有效像素區域111與光學黑色像素區域112a至112d之間的邊界部分中，在邊界部分中，光學特性受到光屏蔽層之上層之膜厚度的差影響，藉此可減少有效像素區域111之周邊部分中光學非均一性之發生。
此外，因為提供於頂側、底側、左側及右側處之虛設像素區域113a至113d之個別開口虛設像素之信號在未被選擇的情況下被跳過，所以沒有必要針對圖框速率增加驅動頻率。換言之，開口虛設像素之信號不自CMOS影像感測器10A輸出，且最後輸出之信號僅為待用作影像信號之信號且其數目等於選出像素之數目。因此，沒有必要針對圖框速率增加驅動頻率。
此外，提供虛設像素區域113a至113d，藉此可減少歸因於界面狀態之變化的暗電流或隨機雜訊之變化，界面狀態之變化係由有效像素區域111之開口部分之光屏蔽金屬之形狀與光學黑色像素區域112a至112d之光屏蔽金屬之形狀之間的差異引起。此情形之原因在於：提供於光學黑色像素區域112a至112d與有效像素區域111之間的邊界部分中之虛設像素區域113a至113d具有與有效像素區域111之光屏蔽結構相同的光屏蔽結構。
上文描述如下狀況：其中讀取有效像素區域111之個別有效像素之信號，且其中讀取虛設像素區域113a至113d之個別開口虛設像素之信號。然而，亦如有效像素之信號的狀況讀取光學黑色像素區域112a至112d的避開光之個別像素之信號。光學黑色像素區域112a至112d的避開光之個別像素之信號係作為影像信號之黑色參考信號。
防止模糊現象(Blooming)
當具有高強度之光進入虛設像素區域113(113a至113d)之個別開口虛設像素時，電荷自虛設像素溢出。自開口虛設像素溢出之過量電荷流動至相鄰於開口虛設像素之像素中，藉此發生模糊現象。模糊現象負面地影響有效像素區域111之有效像素。
此處，在根據第一實施例之CMOS影像感測器10A中，虛設像素區域113a至113d之位置固定以作為預定位置。當虛設像素區域113a至113d之位置係如上文所描述而固定時，可藉由設計單位像素20之像素結構而減少由自開口虛設像素洩漏之電荷或入射光弓|起的模糊現象對有效像素之影響。
圖7為展示單位像素20之橫截面結構之實例的橫截面圖。在圖7中，將相同參考數字用於與圖2中之元件相同的元件。
參看圖7，光電二極體21係使用在N型半導體基板31上之P型井32與形成於P型井32中之N型層33之間的PN接面而形成。光電二極體21包括P型層(亦即，孔積聚層34)，其提供於N型層33之基板表面側。應注意，具有低於P型井32之雜質濃度的雜質濃度之感測器P型井39形成於光電二極體21下方。
轉移電晶體22具有充當FD單元26之N型層35以作為汲極區域，且具有如下組態：其中閘極電極36形成於光電二極體21之N型層33與N型層35之間的通道上方，使得一絕緣體膜(未說明)提供於該通道與閘極電極36之間。重設電晶體23具有N型層37以作為汲極區域，且具有如下組態：其中閘極電極38形成於充當FD單元26之N型層35與N型層37之間的通道上方，使得一絕緣體膜(未說明)提供於該通道與閘極電極38之間。
在具有上文所提及之組態之單位像素20的像素結構中，將以下技術用於防止模糊現象，藉此可減少由自虛設像素區域113a至113d之個別開口虛設像素洩漏之電荷或入射光引起的模糊現象對有效像素之影響。
作為第一技術，改變轉移電晶體22之閘極長度。更具體而言，減少閘極電極36之佈線圖型之寬度(圖7中閘極電極36之在左側方向及右側方向上之寬度)，使得佈線圖型之寬度窄於在提供防止模糊現象之前的佈線圖型之寬度，藉此減少轉移閘極長度。因為轉移閘極長度減少，所以充當FD單元26之N型層35之位置移動而更靠近光電二極體21。因此，形成自光電二極體21至FD單元26之所謂的水平類型溢出路徑。因此，自虛設像素區域113a及113b之開口虛設像素中之每一者溢出的電荷經由水平類型溢出路徑而流動至FD單元26中。因此，可減少由自開口虛設像素洩漏之電荷或入射光引起的模糊現象對有效像素之影響。
作為第二技術，改變提供於光電二極體21下方之雜質之雜質分布(電位分布)。更具體而言，將形成於光電二極體21下方之感測器P型井39之雜質濃度設定為低於在改變雜質分布之前的雜質濃度。或者，省略感測器P型井39。藉由改變提供於光電二極體21下方之雜質之雜質分布而形成自光電二極體21至N型半導體基板31之所謂的垂直類型溢出路徑。因此，自虛設像素區域113a及113b之開口虛設像素中之每一者溢出的電荷經由垂直類型溢出路徑而流動至半導體基板31中。因此，可減少由自開口虛設像素洩漏之電荷或入射光引起的模糊現象對有效像素之影響。
可使用用於設計單位像素20之像素結構的上述第一技術及第二技術，因為提供於有效像素區域111之頂側、底側、左側及右側處之虛設像素區域113a至113d之位置被判定為固定位置。
1-4.　第二實施例
圖8為示意性地展示根據第二實施例之CMOS影像感測器之組態的平面圖。在圖8中，將相同參考數字用於與圖3中之元件相同的元件。
根據第一實施例之CMOS影像感測器10A具有如下組態，在該組態中，有效像素區域111之位置及提供於有效像素區域111之頂側、底側、左側及右側處的虛設像素區域113a至113d之位置被判定為固定位置。此處，位置作為固定位置之判定意謂：在判定位置之後，位置係不可變的。因此，關於掃描起始位置(安置於左下角處之像素之位置)之位址資訊項亦係固定的。
另一方面，根據第二實施例之CMOS影像感測器10B具有如下組態，在該組態中，有效像素區域111之位置及提供於有效像素區域111之頂側、底側、左側及右側處的虛設像素區域113a至113d之位置可經任意地設定。因為有效像素區域111之位置及虛設像素區域113a至113d之位置可經任意地設定，所以關於有效像素區域111之掃描起始位置(在圖8中藉由符號「×」所指示之位置)的位址資訊項可為可變的。然而，根據在水平方向上之像素的數目及在垂直方向上之像素的數目所判定的有效像素區域111之大小係固定的，如第一實施例之狀況。
為了減少有效像素區域111之周邊部分中光學非均一性之發生，以以下方式來設定虛設像素區域113a至113d之位置及大小。此處，虛設像素區域113a至113d之位置為在像素陣列區段11上之絕對位置。此外，虛設像素區域113a至113d之大小係根據在水平方向上之像素的數目及在垂直方向上之像素的數目而判定。
虛設像素區域113a至113d具有與有效像素區域111之光屏蔽結構相同的光屏蔽結構。基本上，虛設像素區域113a至113d之像素中之每一者具有與有效像素區域111之開口像素中之每一者之結構相同的結構。因此，可容易產生像素陣列區段11。然而，有必要設計虛設像素，使得在虛設像素與有效像素區域111之像素之間不失去連續性。換言之，與有效像素區域111之像素中之每一者之結構相同的結構的概念亦包括一像素結構，其中當出射光瞳距離短時，使晶載透鏡或其類似者之位置移位(執行光瞳校正)，藉此改良遮光特性。
關於虛設像素區域113a至113d之大小(虛設像素區域113a至113d之開口虛設像素的數目)，在CMOS影像感測器10B之檢測步驟中執行大小之量測以判定大小是否滿足規格，且以量測結果為基礎來判定大小。量測大小以判定大小是否滿足規格係(例如)藉由在利用具有固定強度之光來照射像素時檢查個別像素之信號的位準是否屬於經界定位準範圍而執行。在此量測的情況下，自排除光學黑色像素區域112a至112d之所有區域當中，信號之位準屬於經界定位準範圍的像素區域經設定為具有預定大小之有效像素區域111。
接著，有效像素區域111與光學黑色像素區域112a至112d之間的剩餘區域經設定為虛設像素區域113a至113d。因此，例如，在假設光學黑色像素區域112a至112d之個別大小相同的狀況下，當有效像素區域111之中心與像素陣列區段11之中心重合時，虛設像素區域113a至113d之個別大小變得相同。相反地，當有效像素區域111之位置經設定成使得有效像素區域111之中心自像素陣列區段11之中心移位時，虛設像素區域113a至113d之個別大小根據有效像素區域111之位置而變得彼此不同。
以此方式，首先，藉由判定在像素陣列區段11上有效像素區域111之位置而判定有效像素區域111之掃描起始位置。接著，(例如)使用來自外部器件之通信而將關於掃描起始位置之位址資訊項儲存於提供於圖1所示之系統控制區段15中的儲存單元(例如，暫存器)中。換言之，可使用來自外部器件之通信來任意地設定及改變儲存於提供於系統控制區段15中之暫存器中的關於掃描起始位置之位址資訊項。
此外，藉由判定在像素陣列區段11上有效像素區域111之位置而判定虛設像素區域113a至113d之位置及大小。接著，為了在未選擇虛設像素區域113a至113d之個別開口像素之信號的情況下跳過該等信號，亦(例如)使用來自外部器件之通信而將關於虛設像素區域113a至113d之起始像素及結束像素的位址資訊項儲存於提供於系統控制區段15中之暫存器中。換言之，亦可使用來自外部器件之通信來任意地設定及改變儲存於提供於系統控制區段15中之暫存器中的關於虛設像素區域113a至113d之位址資訊項。
為了不將虛設像素區域113a至113d之個別開口虛設像素之信號用作影像信號，可藉由垂直驅動區段12及水平驅動區段14而執行驅動，使得開口虛設像素之信號將在未被選擇的情況下被跳過，如第一實施例之狀況。垂直驅動區段12執行驅動，使得將跳過安置於有效像素區域111之頂側及底側處的虛設像素區域113a及113b之個別開口虛設像素之信號。水平驅動區段14執行驅動，使得將跳過安置於有效像素區域111之左側及右側處的虛設像素區域113c及113d之個別開口虛設像素之信號。
在圖8中，提供於底側處之虛設像素區域113b的起始像素(起始列)位址及結束像素位址分別係藉由v1及v2表示。提供於頂側處之虛設像素區域113a的起始像素位址及結束像素位址分別係藉由v3及v4表示。關於此等位址v1至v4之位址資訊項預先儲存於提供於系統控制區段15中之記憶體中。系統控制區段15使用關於位址v1至v4之位址資訊項來執行藉由垂直驅動區段12而跳過信號之控制。跳過信號之控制的細節係與第一實施例中所描述之細節相同。
此外，在圖8中，提供於左側處之虛設像素區域113c的起始像素(起始行)位址及結束像素位址分別係藉由h1及h2表示。提供於右側處之虛設像素區域113d的起始像素位址及結束像素位址分別係藉由h3及h4表示。關於此等位址h1至h4之位址資訊項預先儲存於提供於系統控制區段15中之記憶體中。系統控制區段15使用關於位址h1至h4之位址資訊項來執行藉由水平驅動區段14而跳過信號之控制。跳過信號之控制的細節係與第一實施例中所描述之細節相同。
如上文所描述，虛設像素區域113a至113d安置於光學黑色像素區域112a至112d與有效像素區域111之間的邊界部分中，且執行驅動，使得將跳過開口虛設像素之信號，藉此可獲得類似於第一實施例之功能效應的功能效應。換言之，可在不針對圖框速率增加驅動頻率的情況下減少有效像素區域111之周邊部分中光學非均一性之發生。此外，可減少歸因於界面狀態之變化的暗電流或隨機雜訊之變化。
在第二實施例中，除了第一實施例之功能效應以外，亦可獲得以下功能效應。換言之，因為可在像素陣列區段11上任意地設定有效像素區域111之位置，所以有效像素區域111之位置可經設定成使得不充當像素且具有其他某些缺陷之像素將不包括於有效像素區域111中。因此，不僅可實現光學非均一性之減少，而且可實現CMOS影像感測器之良率的改良。
在有效像素區域111之位置被判定為在像素陣列區段11上之固定位置(如第一實施例之狀況)的狀況下，當具有某些缺陷之像素存在於有效像素區域111中時，有必要丟棄CMOS影像感測器。因此，CMOS影像感測器之良率減少。
此外，因為儲存於暫存器(其提供於安裝於CMOS影像感測器10B中之系統控制區段15中)中的關於掃描起始位置之位址資訊項可使用來自外部器件之通信進行任意地設定及改變，所以可獲得以下功能效應。換言之，當執行晶粒至封裝之黏結時或當執行晶載透鏡之位置的判定時，可容易調整光學位置。
防止模糊現象
在第二實施例中，使用如下組態，在該組態中，有效像素區域111之位置可經任意地設定於像素陣列區段11上。因此，難以使用單位像素20之像素結構的設計來提供防止模糊現象(如第一實施例之狀況)。為此，在第二實施例中，將以下技術用於防止模糊現象。
關於安置於有效像素區域111之左側及右側處的虛設像素區域113c及113d之開口虛設像素，轉移脈衝ΦTRF、重設脈衝ΦRST及選擇脈衝ΦSEL施加至開口虛設像素，如將脈衝施加至有效像素之狀況。因此，開口像素經設計成使得將對開口像素執行電子快門操作，如有效像素之狀況。在電子快門操作的情況下，因為可防止電荷自虛設像素區域113c及113d之開口虛設像素溢出，所以可減少由自開口虛設像素洩漏之電荷或入射光引起的模糊現象對有效像素之影響。
相反地，關於安置於有效像素區域111之頂側及底側處的虛設像素區域113a及113b之開口虛設像素，高於在有效像素區域111之像素列中之每一者處於積聚狀態(曝光狀態)的狀況下之電壓值的電壓值施加至開口虛設像素中之每一者以作為轉移脈衝ΦTRF。換言之，光電二極體21與FD單元26之間的轉移閘極(轉移電晶體22)之閘極電壓經設定為高於在有效像素中之每一者處於積聚狀態之狀況下的閘極電壓。
因此，參看圖2，轉移電晶體22之閘極下方之電位減少為低於在有效像素區域111之像素列中之每一者處於積聚狀態之狀況下的電位，藉此形成自光電二極體21至FD單元26之溢出路徑。結果，自虛設像素區域113a及113b之開口虛設像素中之每一者溢出的電荷經由溢出路徑而流動至FD單元26中。因此，可減少由自開口虛設像素洩漏之電荷或入射光引起的模糊現象對有效像素之影響。
應注意，用於防止模糊現象之技術可應用於根據第一實施例之CMOS影像感測器10A，其具有如下組態，在該組態中，有效像素區域111之位置在像素陣列區段11上係固定的。
另外，在上述第一實施例及第二實施例中，有效像素區域111之像素未必限於有效像素區域111中之像素。作為一實例，在具有彩色濾光器且支援彩色顯示器之CMOS影像感測器中，當執行諸如邊緣增強或輪廓校正之著色過程時，存在使用虛設像素之信號的狀況，該等虛設像素經定位成靠近安置於有效像素區域111之邊緣部分處的有效像素，其安置於虛設像素區域113中，且其具有與有效像素區域111之有效像素之顏色相同的顏色。在此狀況下，安置於虛設像素區域113中且具有與有效像素區域111之有效像素之顏色相同的顏色之虛設像素亦包括於有效像素區域111之像素中。
2.修改實例
在上述實施例中，描述本發明應用於CMOS影像感測器之實例，在CMOS影像感測器中，以矩陣形式來安置單位像素，其偵測電荷，使得電荷之實體量將根據可見光之量而判定。然而，本發明不限於應用於CMOS影像感測器。此外，本發明不限於固態攝像器件，在固態攝像器件中，對安置於像素陣列區段中之個別像素執行掃描操作以以列為單位來順序地選擇像素，且在固態攝像器件中，自選定列之個別像素讀取信號。本發明可應用於X-Y位址固態攝像器件，其中以像素為單位來任意地選擇像素，且其中以像素為單位而自選定像素讀取信號。
應注意，關於上文所提及之固態攝像器件中之任一者的形式，固態攝像器件可經提供為單一晶片或具有攝像功能之模組，其中攝像單元及信號處理單元或光學系統經整體地封裝。
此外，本發明不限於應用於固態攝像器件。本發明可應用於攝像裝置。此處，攝像裝置可為諸如數位靜態相機或視訊相機之相機系統，或諸如行動電話之具有攝像功能之電子裝置。應注意，安裝於電子裝置中之上文所提及之模組(亦即，相機模組)可被視為攝像裝置。
3.應用實例 攝像裝置
圖9為展示根據本發明之一實施例之攝像裝置之組態之實例的方塊圖。如圖9所示，根據本發明之實施例的攝像裝置100包括具有透鏡群組101等等之光學系統、攝像元件102、為相機信號處理電路之數位信號處理(DSP)電路103、圖框記憶體104、顯示器件105、記錄器件106、作業系統107、電源系統108等等。攝像裝置100具有如下組態：其中DSP電路103、圖框記憶體104、顯示器件105、記錄器件106、作業系統107及電源系統108係經由匯流排線109而彼此連接。
透鏡群組101自物件接收入射光(影像光)，且在攝像元件102之攝像面上形成影像。攝像元件102將供以藉由透鏡群組101而將影像形成於攝像面上的入射光之量以像素為單位而轉換為電信號，且輸出電信號以作為像素信號。使用具有行處理區段的根據上述第一實施例至第三實施例之CMOS影像感測器中的任一者以作為攝像元件102。
顯示器件105係使用諸如液晶顯示器件或有機電致發光(EL)顯示器件之面板顯示器件進行組態，且顯示藉由攝像元件102所拾取之移動影像或靜態影像。記錄器件106將藉由攝像元件102所拾取之移動影像或靜態影像記錄至諸如錄影帶或數位多功能光碟(DVD)之記錄媒體上。
作業系統107根據使用者操作而發布用於攝像裝置100所具有之各種功能的操作指令。電源系統108向DSP電路103、圖框記憶體104、顯示器件105、記錄器件106及作業系統107適當地供應為供應目標之此等器件可操作所用的各種電力。
本申請案含有與2008年11月28日在日本專利局申請之日本優先專利申請案JP 2008-303433中所揭示之標的物有關的標的物，該案之全部內容係以引用的方式併入本文中。
熟習此項技術者應理解，視設計要求及其他因素而定，可發生各種修改、組合、子組合及更改，只要該等修改、組合、子組合及更改係在附加申請專利範圍或其等效物之範疇內即可。
10．．．CMOS影像感測器
10A．．．CMOS影像感測器
10B．．．CMOS影像感測器
11．．．像素陣列區段
12．．．垂直驅動區段
13．．．行處理區段
14．．．水平驅動區段
15．．．系統控制區段
16．．．像素驅動線
17．．．垂直信號線
18．．．半導體基板
19．．．信號輸出線
20．．．單位像素
21．．．光電二極體
22．．．轉移電晶體
23．．．重設電晶體
24．．．放大電晶體
25．．．選擇電晶體
26．．．浮動擴散(FD)單元
31．．．N型半導體基板
32．．．P型井
33．．．N型層
34．．．P型層/孔積聚層
35．．．N型層
36．．．閘極電極
37．．．N型層
38．．．閘極電極
39．．．感測器P型井
100．．．攝像裝置
101．．．透鏡群組
102．．．攝像元件
103．．．數位信號處理(DSP)電路
104．．．圖框記憶體
105．．．顯示器件
106．．．記錄器件
107．．．作業系統
108．．．電源系統
109．．．匯流排線
111．．．有效像素區域
112．．．光學黑色像素區域
112a．．．光學黑色像素區域
112b．．．光學黑色像素區域
112c．．．光學黑色像素區域
112d．．．光學黑色像素區域
113．．．虛設像素區域
113a．．．虛設像素區域
113b．．．虛設像素區域
113c．．．虛設像素區域
113d．．．虛設像素區域
131-1．．．資料保持單元
131-2．．．資料保持單元
132．．．水平選擇開關
132-1．．．水平選擇開關
132-2．．．水平選擇開關
133．．．CDS電路
161．．．轉移線
162．．．重設線
163．．．選擇線
1331．．．電容器
1332．．．電容器
1333．．．取樣電晶體
1334．．．箝位電晶體
1336．．．控制線
1337．．．控制線
h1．．．起始像素(起始行)位址
h2．．．結束像素位址
h3．．．起始像素位址
h4．．．結束像素位址
N．．．節點
v1．．．起始像素(起始列)位址
v2．．．結束像素位址
v3．．．起始像素位址
v4．．．結束像素位址
Vdd．．．像素電源
圖1為系統組態之圖解，其示意性地展示根據本發明之一實施例之互補金氧半導體(CMOS)影像感測器的組態；
圖2為展示單位像素之電路組態之實例的電路圖；
圖3為示意性地展示根據第一實施例之CMOS影像感測器之組態的平面圖；
圖4為用於解釋在執行旋塗時光學非均一性之發生的說明；
圖5為展示行處理區段之輸出部分之電路組態之實例的電路圖；
圖6為展示相關雙重取樣(CDS)電路之電路組態之實例的電路圖；
圖7為展示單位像素之橫截面結構之實例的橫截面圖；
圖8為示意性地展示根據第二實施例之CMOS影像感測器之組態的平面圖；及
圖9為展示根據本發明之一實施例之攝像裝置之組態之實例的方塊圖。
10A．．．CMOS影像感測器
11．．．像素陣列區段
12．．．垂直驅動區段
13．．．行處理區段
14．．．水平驅動區段
111．．．有效像素區域
112a．．．光學黑色像素區域
112b．．．光學黑色像素區域
112c．．．光學黑色像素區域
112d．．．光學黑色像素區域
113a．．．虛設像素區域
113b．．．虛設像素區域
113c．．．虛設像素區域
113d．．．虛設像素區域
h1．．．起始像素(起始行)位址
h2．．．結束像素位址
h3．．．起始像素位址
h4．．．結束像素位址
v1．．．起始像素(起始列)位址
v2．．．結束像素位址
v3．．．起始像素位址
v4．．．結束像素位址

Claims (11)

  1. 一種固態攝像器件，其包含：一像素陣列區段，其包括：一有效像素區域，其具有用於提供待用作影像信號之信號的像素；一光學黑色像素區域，其具有用於提供待用作黑色參考信號之信號的避開光的像素；及一虛設像素區域，其提供於該有效像素區域與該光學黑色像素區域之間且具有一與該有效像素區域之一光屏蔽結構相同的光屏蔽結構；一垂直驅動區段，其經組態以執行驅動，使得跳過該虛設像素區域之在一垂直方向上安置於該有效像素區域之一側處的像素之信號，且讀取該有效像素區域及該光學黑色像素區域之該等像素之信號；及一水平驅動區段，其經組態以執行驅動，使得自藉由該垂直驅動區段執行以使得讀取該等像素之該等信號之驅動所選擇的該等像素當中，跳過該虛設像素區域之在一水平方向上安置於該有效像素區域之一側處的該等像素之該等信號，且讀取該有效像素區域及該光學黑色像素區域之該等像素之該等信號。
  2. 如請求項1之固態攝像器件，其進一步包含一行處理區段，該行處理區段經組態以暫時保持藉由該垂直驅動區段執行以使得讀取該等像素之該等信號之驅動所選擇的該等像素之該等信號，其中該水平驅動區段自藉由該行處理區段所保持之該等像素之該等信號當中，跳過該虛設像素區域之在該水 平方向上安置於該有效像素區域之該側處的該等像素之該等信號。
  3. 如請求項2之固態攝像器件，其中該行處理區段之一電路部分之一操作暫停，該行處理區段保持該虛設像素區域之在該水平方向上安置於該有效像素區域之該側處的該等像素之該等信號。
  4. 如請求項3之固態攝像器件，其中該行處理區段具有以下功能中之至少一者：一雜訊減少功能，其移除包括於該等像素之該等信號中的雜訊分量；及一類比至數位轉換功能，其將該等像素之該等信號轉換為數位信號。
  5. 如請求項1之固態攝像器件，其中該有效像素區域之該位置及該虛設像素區域之該位置在該像素陣列區段上係固定的。
  6. 如請求項5之固態攝像器件，其中該虛設像素區域之該等像素中之每一者具有一溢出路徑，產生於一光電轉換元件中之過量電荷係通過該溢出路徑而排出至一基板或一浮動擴散單元中。
  7. 如請求項1之固態攝像器件，其中該有效像素區域之該位置及該虛設像素區域之該位置在該像素陣列區段上係可變的。
  8. 如請求項5或7之固態攝像器件，其中該垂直驅動區段將在一光電轉換元件與該虛設像素區域之在該垂直方向上安置於該有效像素區域之該側處的該等像素中之每一者的一浮動擴散單元之間的一轉移閘極之一閘極電壓設定 為高於在該有效像素區域之該等像素中之每一者處於一積聚狀態之一狀況下的一閘極電壓。
  9. 如請求項7之固態攝像器件，其中該虛設像素區域之該等像素中之每一者具有一與該有效像素區域之該等像素中之每一者之一結構相同的結構。
  10. 一種用於驅動一固態攝像器件之方法，該固態攝像器件包括一像素陣列區段，該像素陣列區段具有：一有效像素區域，其具有用於提供待用作影像信號之信號的像素；一光學黑色像素區域，其具有用於提供待用作黑色參考信號之信號的避開光的像素；及一虛設像素區域，其提供於該有效像素區域與該光學黑色像素區域之間且具有一與該有效像素區域之一光屏蔽結構相同的光屏蔽結構，該方法包含以下步驟：執行驅動，使得跳過該虛設像素區域之在一垂直方向上安置於該有效像素區域之一側處的像素之信號，且讀取該有效像素區域及該光學黑色像素區域之該等像素之信號；及執行驅動，使得自當驅動之該執行以使得讀取該等像素之該等信號時所選擇的該等像素當中，跳過該虛設像素區域之在一水平方向上安置於該有效像素區域之一側處的該等像素之該等信號，且讀取該有效像素區域及該光學黑色像素區域之該等像素之該等信號。
  11. 一種使用一固態攝像器件之攝像裝置，該固態攝像器件包括： 一像素陣列區段，其包括：一有效像素區域，其具有用於提供待用作影像信號之信號的像素；一光學黑色像素區域，其具有用於提供待用作黑色參考信號之信號的避開光的像素；及一虛設像素區域，其提供於該有效像素區域與該光學黑色像素區域之間且具有一與該有效像素區域之一光屏蔽結構相同的光屏蔽結構；一垂直驅動區段，其經組態以執行驅動，使得跳過該虛設像素區域之在一垂直方向上安置於該有效像素區域之一側處的像素之信號，且讀取該有效像素區域及該光學黑色像素區域之該等像素之信號；及一水平驅動區段，其經組態以執行驅動，使得自藉由該垂直驅動區段執行以使得讀取該等像素之該等信號之驅動所選擇的該等像素當中，跳過該虛設像素區域之在一水平方向上安置於該有效像素區域之一側處的該等像素之該等信號，且讀取該有效像素區域及該光學黑色像素區域之該等像素之該等信號。
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