本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)攝像裝置的方法。

背景技術(shù)：

在WO2011/096340號(hào)公報(bào)中討論的攝像裝置具有如下結(jié)構(gòu)：對(duì)于單個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元并列設(shè)置多個(gè)電荷保持單元。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于驅(qū)動(dòng)攝像裝置的驅(qū)動(dòng)方法，該攝像裝置包括按矩陣設(shè)置的多個(gè)像素，并且，各個(gè)像素包括：光電轉(zhuǎn)換單元；至少兩個(gè)電荷保持單元，各個(gè)電荷保持單元被構(gòu)造為保持由光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷，所述至少兩個(gè)電荷保持單元包括第一電荷保持單元和第二電荷保持單元；第一傳輸單元，其被構(gòu)造為將由光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷從光電轉(zhuǎn)換單元傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?；第二傳輸單元，其被?gòu)造為將由光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷從光電轉(zhuǎn)換單元傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?；以及放大晶體管，其被構(gòu)造為輸出基于保持在第一電荷保持單元中的電荷和保持在第二電荷保持單元中的電荷中的至少一者的信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)方法包括，在將電荷保持在第一電荷保持單元中的狀態(tài)下，在多個(gè)像素行中同時(shí)開(kāi)始光電轉(zhuǎn)換單元中的電荷的累積，并且，在所述多個(gè)像素行中同時(shí)進(jìn)行用于將電荷從光電轉(zhuǎn)換單元傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧牡谝粋鬏敳僮鳌?/p>

根據(jù)下面參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步特征將變得清楚。

附圖說(shuō)明

圖1是攝像裝置的框圖。

圖2是像素的電路圖。

圖3是驅(qū)動(dòng)的概念圖。

圖4是驅(qū)動(dòng)脈沖的示圖。

圖5是驅(qū)動(dòng)的概念圖。

圖6是驅(qū)動(dòng)脈沖的示圖。

圖7是像素的電路圖。

圖8是驅(qū)動(dòng)的概念圖。

圖9是驅(qū)動(dòng)脈沖的示圖。

圖10是驅(qū)動(dòng)的概念圖。

圖11A和圖11B是驅(qū)動(dòng)脈沖的示圖。

圖12是驅(qū)動(dòng)的概念圖。

圖13是驅(qū)動(dòng)脈沖的示圖。

圖14是驅(qū)動(dòng)的概念圖。

圖15是驅(qū)動(dòng)脈沖的示圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1至圖3，描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的攝像裝置。在附圖中，由相同的附圖標(biāo)記表示的部分表示相同的元件或相同的區(qū)域。

圖1示出攝像裝置101的框圖。攝像裝置101包括像素部分102、脈沖生成單元103、垂直掃描電路104、列電路105、水平掃描電路106、信號(hào)線107和輸出電路108。

像素部分102在攝像面上包括多個(gè)像素100，各個(gè)像素將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)。多個(gè)像素100以二維方式布置。垂直掃描電路104從脈沖生成單元103接收控制脈沖，并且向各個(gè)像素100提供驅(qū)動(dòng)脈沖。作為垂直掃描電路104，使用諸如移位寄存器或地址解碼器的邏輯電路。

針對(duì)像素部分102的各個(gè)像素列設(shè)置信號(hào)線107，并且來(lái)自像素100的信號(hào)被輸出到信號(hào)線107。

經(jīng)由信號(hào)線107并行輸出的信號(hào)被輸入到列電路105。輸入信號(hào)經(jīng)受預(yù)定處理。預(yù)定處理是噪聲去除、信號(hào)放大和模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換中的至少一種。

水平掃描電路106向列電路105供給用于順序地輸出由列電路105處理的信號(hào)的驅(qū)動(dòng)脈沖。輸出電路108包括緩沖放大器和差分放大器，并且將來(lái)自列電路105的像素信號(hào)輸出到攝像裝置101的外部的信號(hào)處理單元。

圖2示出像素100的電路圖。圖2示出以二維方式布置的多個(gè)像素100中的兩行兩列中的四個(gè)像素100。

在本示例性實(shí)施例中，電子被視為信號(hào)電荷(以下也稱為“電荷”)。在下面的描述中，假設(shè)各個(gè)晶體管是N型晶體管。對(duì)于電子空穴狀態(tài)，可以針對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元201、第一電荷保持單元203和浮置擴(kuò)散區(qū)(以下稱為“FD”)205中的各個(gè)提供半導(dǎo)體區(qū)域的相反導(dǎo)電類型。

各個(gè)像素100包括兩個(gè)電荷保持單元，各個(gè)保持單元保持由單個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷。在下面的描述中，為了將兩個(gè)電荷保持單元彼此區(qū)分開(kāi)，將一個(gè)電荷保持單元定義為第一電荷保持單元，將另一個(gè)電荷保持單元定義為第二電荷保持單元。

當(dāng)光入射在光電轉(zhuǎn)換單元201上時(shí)，光電轉(zhuǎn)換單元201生成電荷對(duì)并保持電子。在本示例性實(shí)施例中，作為光電轉(zhuǎn)換單元201的示例，例示了光電二極管。

第一電荷保持單元203和第二電荷保持單元213保持從光電轉(zhuǎn)換單元201傳輸?shù)碾姾伞?/p>

第一傳輸單元202將由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。向第一傳輸單元202供給驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1，并且，第一傳輸單元202通過(guò)驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1在導(dǎo)通(on)狀態(tài)(導(dǎo)通)和截止(off)狀態(tài)(非導(dǎo)通)之間切換。具體地，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)楦唠娖?以下稱為“H電平”)，由此第一傳輸單元202切換到導(dǎo)通狀態(tài)。此外，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)榈碗娖?以下稱為“L電平”)，由此第一傳輸單元202切換到截止?fàn)顟B(tài)。以下，將處于或低于L電平的電壓稱為“截止電壓”。這同樣適用于下述的驅(qū)動(dòng)脈沖。

第二傳輸單元212將由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13。向第二傳輸單元212供給驅(qū)動(dòng)脈沖pGS2，并且，第二傳輸單元212通過(guò)驅(qū)動(dòng)脈沖pGS2在導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)之間切換。

第三傳輸單元204將保持在第一電荷保持單元203中的電荷傳輸?shù)紽D 205。向第三傳輸單元204供給驅(qū)動(dòng)脈沖pTX1，并且，第三傳輸單元204通過(guò)驅(qū)動(dòng)脈沖pTX1在導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)之間切換。

第四傳輸單元214將保持在第二電荷保持單元213中的電荷傳輸?shù)紽D 205。向第四傳輸單元214供給驅(qū)動(dòng)脈沖pTX2，并且，第四傳輸單元214通過(guò)驅(qū)動(dòng)脈沖pTX2在導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)之間切換。各個(gè)傳輸單元可以由晶體管組成。

FD 205是通過(guò)第三傳輸單元204和第四傳輸單元214將各個(gè)電荷保持單元的電荷所傳輸?shù)降陌雽?dǎo)體區(qū)域。FD 205在預(yù)定時(shí)段內(nèi)保持電荷。FD 205連接到放大晶體管207的柵極，并且形成放大晶體管207的輸入節(jié)點(diǎn)的一部分。

放大晶體管207形成源極跟隨器，放大基于傳輸?shù)紽D 205的電荷的信號(hào)，并且經(jīng)由選擇晶體管208將該信號(hào)輸出到信號(hào)線107。放大晶體管207的漏極連接到電力供給布線，從電源Vdd供給電力到該電力供給布線。放大晶體管207的源極連接到選擇晶體管208的漏極，并且選擇晶體管208的源極連接到信號(hào)線107。

復(fù)位晶體管206使包括FD 205的輸入節(jié)點(diǎn)的電壓復(fù)位。向復(fù)位晶體管206的柵極供給驅(qū)動(dòng)脈沖pRES1。驅(qū)動(dòng)脈沖pRES1變?yōu)镠電平，從而復(fù)位晶體管206切換到導(dǎo)通狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)脈沖pRES1變?yōu)長(zhǎng)電平，從而復(fù)位晶體管206切換到截止?fàn)顟B(tài)。

選擇晶體管208控制放大晶體管207和信號(hào)線107之間的電導(dǎo)通，并且使得針對(duì)單條信號(hào)線107配設(shè)的多個(gè)像素100中的各個(gè)的信號(hào)、或所述多個(gè)像素100中的每?jī)蓚€(gè)或更多個(gè)像素的信號(hào)，輸出到信號(hào)線107。向選擇晶體管208的柵極供給驅(qū)動(dòng)脈沖pSEL。驅(qū)動(dòng)脈沖pSEL變?yōu)镠電平，從而選擇晶體管208切換到導(dǎo)通狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)脈沖pSEL變?yōu)長(zhǎng)電平，從而選擇晶體管208切換到截止?fàn)顟B(tài)?？蛇x地，對(duì)于本示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)置選擇晶體管208，并且，可以切換放大晶體管207的漏極或放大晶體管207的柵極的電位，由此信號(hào)線107在選擇狀態(tài)和非選擇狀態(tài)之間切換。

接下來(lái)，參照?qǐng)D3，給出對(duì)由根據(jù)本示例性實(shí)施例的攝像裝置101的光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷的傳輸和保持的時(shí)間變化以及讀出信號(hào)的狀態(tài)的描述。在圖3中，電荷保持單元被稱為“MEM”。這同樣適用于下述圖。

下面給出用于在多個(gè)像素行(即，以二維方式布置的多個(gè)像素100)中使由光電轉(zhuǎn)換單元201開(kāi)始生成電荷和從光電轉(zhuǎn)換單元201傳輸電荷到電荷保持單元匹配的全局電子快門操作的描述。然而，這也適用于在各個(gè)像素行中順序地開(kāi)始在光電轉(zhuǎn)換單元中的電荷的累積并將電荷從光電轉(zhuǎn)換單元傳輸?shù)诫姾杀３謫卧臐L動(dòng)(rolling)快門操作。此外，這也適用于機(jī)械快門操作。在這種情況下，在圖3所示的幀之間包括非曝光期。這同樣適用于除了本示例性實(shí)施例中的示例之外的示例。

此外，在以下附圖和描述中，“幀”是指與用于捕獲多個(gè)幀的圖像以獲得運(yùn)動(dòng)圖像的各個(gè)幀相對(duì)應(yīng)的時(shí)段。也就是說(shuō)，例如，在每秒拍攝60幀的圖像的情況下，每幀對(duì)應(yīng)于1/60秒。此外，在拍攝靜止圖像的情況下，類似地，各個(gè)幀與通過(guò)將預(yù)定時(shí)段除以拍攝的圖像的數(shù)量而獲得的時(shí)間相對(duì)應(yīng)。例如，在每秒拍攝10幀的圖像的情況下，每幀對(duì)應(yīng)于1/10秒。此外，與各個(gè)幀相對(duì)應(yīng)的時(shí)段的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的示例如下。

第一示例是這樣的情況，其中，開(kāi)始時(shí)刻是在光電轉(zhuǎn)換單元201的復(fù)位被取消并且使得能夠進(jìn)行在光電轉(zhuǎn)換單元201中的電荷的累積時(shí)的時(shí)刻，結(jié)束時(shí)刻是在對(duì)于下一幀的光電轉(zhuǎn)換單元201的復(fù)位被取消并且使得能夠進(jìn)行在光電轉(zhuǎn)換單元201中的電荷的累積時(shí)的時(shí)刻。第一示例對(duì)應(yīng)于例如下面在圖8和圖10中描述的操作。

第二示例是這樣的情況，其中，開(kāi)始時(shí)刻是在對(duì)于前一幀的光電轉(zhuǎn)換單元201的電荷的傳輸完成時(shí)的時(shí)刻，并且，結(jié)束時(shí)刻是在用于生成當(dāng)前幀的圖像的光電轉(zhuǎn)換單元201的電荷的傳輸結(jié)束時(shí)的時(shí)刻。第二示例對(duì)應(yīng)于例如下面在圖3、圖5、圖12和圖14中描述的操作。這些示例中的開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻可以被組合。

雖然這些示例是具體示例，但是在各個(gè)示例性實(shí)施例中，還可以使用溢出漏極(以下稱為“OFD”)來(lái)靈活地改變光電轉(zhuǎn)換單元201的累積時(shí)段。在這種情況下，開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻可以被設(shè)置為在完成對(duì)于前一幀的光電轉(zhuǎn)換單元201的電荷的傳輸時(shí)的時(shí)刻和取消光電轉(zhuǎn)換單元201的復(fù)位時(shí)的時(shí)刻之間的任何時(shí)刻。

圖3是概念性地示出由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷、保持在第一電荷保持單元203中的電荷以及輸出這些電荷的操作的示圖。電荷從光電轉(zhuǎn)換單元201傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03的定時(shí)由箭頭指示。

在圖3中，用實(shí)線表示用于生成第n幀的圖像的操作，用虛線表示用于生成第n幀以外的幀的圖像的操作。在本示例性實(shí)施例中，主要描述與第n幀相對(duì)應(yīng)的操作。

在圖3中，時(shí)段T0-T4是對(duì)應(yīng)于第n幀的圖像的時(shí)段，并且，時(shí)段T4-T8是對(duì)應(yīng)于第(n+1)幀的圖像的時(shí)段。

在時(shí)刻T0，對(duì)應(yīng)于第n幀的時(shí)段開(kāi)始。在時(shí)刻T0，開(kāi)始由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷的累積。此時(shí)，在第一電荷保持單元203中，保持用于生成第(n-1)幀的圖像的電荷(PDn-1(1,2))。然后，在時(shí)段T0-T2中，逐行地順序輸出與保持在第一電荷保持單元203中的電荷相對(duì)應(yīng)的各個(gè)像素行中的像素的信號(hào)。

在時(shí)刻T2，在時(shí)段T0-T2中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(1)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。然后，開(kāi)始對(duì)結(jié)束了上述的電荷傳輸?shù)墓怆娹D(zhuǎn)換單元201生成的電荷的累積。

在時(shí)刻T4，在時(shí)段T2-T4中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(2)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。在將在時(shí)刻T2傳輸?shù)碾姾蒔Dn(1)保持在第一電荷保持單元203中的狀態(tài)下進(jìn)行該傳輸。因此，在時(shí)刻T2傳輸?shù)碾姾蒔Dn(1)和在時(shí)刻T4傳輸?shù)碾姾蒔Dn(2)被相加在一起，并且，通過(guò)相加得到的電荷PDn(1,2)被保持在第一電荷保持單元203中。然后，此外，在時(shí)刻T4，完成用于生成第n幀的圖像的電荷的傳輸。因此，在時(shí)刻T4，對(duì)應(yīng)于第(n+1)幀的時(shí)段開(kāi)始，并且，開(kāi)始對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷的累積。

在時(shí)段T4-T6中，與保持在第一電荷保持單元203中的電荷PDn(1,2)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)被逐行地順序輸出。

也就是說(shuō)，本示例性實(shí)施例的特征在于，包括用于在電荷被保持在一個(gè)電荷保持單元中的狀態(tài)下將由一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元生成的電荷從該光電轉(zhuǎn)換單元傳輸?shù)竭@個(gè)電荷保持單元的第一傳輸操作。與光電轉(zhuǎn)換單元不同，各個(gè)電荷保持單元可以被設(shè)計(jì)為專用于保持電荷。因此，相比于光電轉(zhuǎn)換單元中，更容易增加電荷保持單元中的飽和電荷量。因此，可以進(jìn)行如上所述的操作而不引起暈映(blooming)。

下面以具體示例性實(shí)施例為例來(lái)描述本示例性實(shí)施例。

圖4是根據(jù)第一示例性實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)脈沖的示圖。在圖4所示的驅(qū)動(dòng)脈沖的示圖的描述中，“m”被添加到要供給給第m行中的像素100的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的名稱的末尾，并且“(m+1)”被添加到要供給給第(m+1)行中的像素100的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的名稱的末尾。在本描述中，當(dāng)行彼此不特別區(qū)分時(shí)，沒(méi)有向驅(qū)動(dòng)脈沖的名稱的末尾添加任何內(nèi)容。此外，由與圖3所示的表示時(shí)間的數(shù)字相同的數(shù)字指定的時(shí)間表示相同的時(shí)間。

在圖4中，在時(shí)刻T0，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)長(zhǎng)電平，由此第一傳輸單元202切換到截止?fàn)顟B(tài)。然后，開(kāi)始對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷的累積。

在時(shí)刻T21，驅(qū)動(dòng)脈沖pSEL(m)變?yōu)镠電平，從而選擇晶體管208切換到導(dǎo)通狀態(tài)。接下來(lái)，驅(qū)動(dòng)脈沖pRES1(m)變?yōu)镠電平，從而復(fù)位晶體管206切換到導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí)，F(xiàn)D 205的電荷被釋放到電源Vdd。然后，驅(qū)動(dòng)脈沖pRES1(m)變?yōu)長(zhǎng)電平，從而復(fù)位晶體管206切換到截止?fàn)顟B(tài)。

然后，驅(qū)動(dòng)脈沖pTX1(m)變?yōu)镠電平，并且，第三傳輸單元204切換到導(dǎo)通狀態(tài)，由此，用于生成保持在第一電荷保持單元203中的第(n-1)幀的圖像的電荷(PDn-1(1,2))被傳輸?shù)紽D 205。在驅(qū)動(dòng)脈沖pTX1(m)變?yōu)長(zhǎng)電平之后，驅(qū)動(dòng)脈沖pSEL(m)變?yōu)長(zhǎng)電平，從而選擇晶體管208切換到截止?fàn)顟B(tài)。然后，從時(shí)刻T22開(kāi)始，進(jìn)行第(m+1)行的輸出操作。通過(guò)對(duì)于其中需要讀出信號(hào)的行的這種操作，可以輸出用于生成第n幀的圖像的信號(hào)。

接下來(lái)，在時(shí)刻T1，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)镠電平，由此第一傳輸單元202切換到導(dǎo)通狀態(tài)。

在時(shí)刻T2，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)長(zhǎng)電平，由此第一傳輸單元202切換到截止?fàn)顟B(tài)。在時(shí)段T1-T2中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷(PDn(1))在所有的像素中被傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。當(dāng)?shù)谝粋鬏攩卧?02在時(shí)刻T2切換到截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷被累積在光電轉(zhuǎn)換單元201中。

在時(shí)刻T3，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)镠電平，由此第一傳輸單元202切換到導(dǎo)通狀態(tài)。在時(shí)刻T4，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)長(zhǎng)電平，由此第一傳輸單元202切換到截止?fàn)顟B(tài)。在時(shí)段T3-T4中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷(PDn(2))在所有的像素中被傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。在時(shí)段T3-T4中進(jìn)行的操作對(duì)應(yīng)于圖3中描述的第一傳輸操作。

在時(shí)刻T4之后的時(shí)段中，作為電荷PDn(1)和PDn(2)的和的電荷PDn(1,2)被保持在第一電荷保持單元203中。

通過(guò)上述操作，對(duì)應(yīng)于第n幀的時(shí)段結(jié)束。

接下來(lái)，在時(shí)刻T4，對(duì)應(yīng)于第(n+1)幀的時(shí)段開(kāi)始。在時(shí)段T4-T5中，進(jìn)行輸出用于生成第n幀的圖像的信號(hào)的操作。然后，進(jìn)行操作，使得時(shí)刻T4對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T0，時(shí)刻T5對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T1，時(shí)刻T6對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T2，時(shí)刻T7對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T3，并且，時(shí)刻T8對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T4。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，可以縮短光電轉(zhuǎn)換單元單獨(dú)累積電荷的時(shí)段，并且，可以減少由于來(lái)自光電轉(zhuǎn)換單元的電荷泄漏而引起的暈映。

在盡管光電轉(zhuǎn)換單元201多次將電荷傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03，但是光電轉(zhuǎn)換單元201仍然飽和的情況下，第二傳輸單元212切換到導(dǎo)通狀態(tài)，由此電荷可以被保持在第二電荷保持單元213中?？蛇x地，使光電轉(zhuǎn)換單元201和第二電荷保持單元213之間的電荷的電位低，由此可以將電荷保持在第二電荷保持單元213中。

此外，由各個(gè)電荷保持單元產(chǎn)生的暗電流分量被保持在第二電荷保持單元213中，并且，在后續(xù)階段的電路中，對(duì)與保持在第一電荷保持單元203中的電荷相對(duì)應(yīng)的信號(hào)和與保持在第二電荷保持單元213中的電荷相對(duì)應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行差分處理，從而可以獲得具有低噪聲的圖像。

在本示例性實(shí)施例中，在單個(gè)幀時(shí)段中，從光電轉(zhuǎn)換單元201到第一電荷保持單元203的傳輸僅被進(jìn)行兩次，但是，也可以被進(jìn)行三次或更多次。

在本示例性實(shí)施例中，作為示例，示出了針對(duì)單個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元設(shè)置兩個(gè)電荷保持單元的情況?？蛇x地，可以為單個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元設(shè)置三個(gè)或更多個(gè)電荷保持單元。這同樣適用于下述示例性實(shí)施例。

參照?qǐng)D5和圖6，給出對(duì)根據(jù)本示例性實(shí)施例的另一示例的用于驅(qū)動(dòng)攝像裝置的驅(qū)動(dòng)方法的描述。圖5是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的另一示例的用于驅(qū)動(dòng)攝像裝置的驅(qū)動(dòng)方法的概要的驅(qū)動(dòng)的概念圖。描述本示例與上述示例之間的不同之處。

在第一示例性實(shí)施例中，累積在光電轉(zhuǎn)換單元201中的電荷被多次傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03，并且，傳輸?shù)碾姾捎傻谝浑姾杀３謫卧?03相加在一起并保持在第一電荷保持單元203中。本示例性實(shí)施例與第一示例性實(shí)施例的不同之處在于，除了根據(jù)第一示例性實(shí)施例的操作之外，還進(jìn)行如下操作：將累積在光電轉(zhuǎn)換單元201中的電荷多次傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13，通過(guò)第二電荷保持單元213將傳輸?shù)碾姾上嗉釉谝黄?，并且，將通過(guò)相加而獲得的電荷保持在第二電荷保持單元213中。

也就是說(shuō)，本示例性實(shí)施例的特征在于包括以下操作：在電荷保持在另一電荷保持單元(第二電荷保持單元)中的狀態(tài)下，第二傳輸單元將電荷從光電轉(zhuǎn)換單元傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?第二傳輸操作)。通過(guò)關(guān)注與第一示例性實(shí)施例的不同之處來(lái)描述本示例性實(shí)施例。

在圖5中，時(shí)段T0-T8是對(duì)應(yīng)于第n幀的時(shí)段，并且，時(shí)段T8-T16是對(duì)應(yīng)于第(n+1)幀的時(shí)段。

在時(shí)刻T0，開(kāi)始由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷的累積，并且，對(duì)應(yīng)于第n幀的時(shí)段開(kāi)始。在時(shí)刻T0，在第二電荷保持單元213中，保持用于生成第(n-1)幀的圖像的電荷(PDn-1(3,4))。

在時(shí)段T0-T4中，逐行地順序輸出與保持在第二電荷保持單元213中的電荷PDn-1(3,4)相對(duì)應(yīng)的各個(gè)像素行中的像素的信號(hào)。

在時(shí)刻T2，在時(shí)段T0-T2中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(1)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。

在時(shí)刻T4，在時(shí)段T2-T4中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(2)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。在保持在時(shí)刻T2傳輸?shù)碾姾蒔Dn(1)的狀態(tài)下進(jìn)行該傳輸(第一傳輸操作)。然后，在第一電荷保持單元203中，保持通過(guò)將在時(shí)刻T2傳輸?shù)碾姾蒔Dn(1)和在時(shí)刻T4傳輸?shù)碾姾蒔Dn(2)相加在一起而獲得的電荷的量。

在時(shí)刻T6，在時(shí)段T4-T6中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(3)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13。然后，光電轉(zhuǎn)換單元201開(kāi)始累積此后生成的電荷。此時(shí)，在第二電荷保持單元213中沒(méi)有保持電荷的狀態(tài)下進(jìn)行傳輸。在下面描述的第一傳輸操作和第二傳輸操作之間進(jìn)行該操作。

在時(shí)刻T8，在時(shí)段T6-T8中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PD4(n)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13。在將在時(shí)刻T6傳輸?shù)碾姾蒔Dn(3)保持在第二電荷保持單元213中的狀態(tài)下進(jìn)行該傳輸(第二傳輸操作)。然后，保持通過(guò)將在時(shí)刻T6傳輸?shù)碾姾蒔Dn(3)和在時(shí)刻T8傳輸?shù)碾姾蒔Dn(4)相加在一起而獲得的電荷的量。

在第一傳輸操作之后進(jìn)行第二傳輸操作。此外，在時(shí)段T8-T12中保持在第二電荷保持單元213中的電荷被傳輸。

在時(shí)刻T8，電荷從光電轉(zhuǎn)換單元201到第二電荷保持單元213的傳輸完成，因此用于生成第n幀的圖像的電荷的傳輸完成。同時(shí)，對(duì)應(yīng)于第(n+1)幀的時(shí)段開(kāi)始。光電轉(zhuǎn)換單元201開(kāi)始累積用于生成第(n+1)幀的圖像的電荷。

在時(shí)段T4-T8中，逐行地順序輸出與保持在第一電荷保持單元203中的電荷相對(duì)應(yīng)的各個(gè)像素行中的像素的信號(hào)。在時(shí)段T8-T12中，逐行地順序輸出與保持在第二電荷保持單元213中的電荷相對(duì)應(yīng)的各個(gè)像素行中的像素的信號(hào)。在按照行的順序依次讀出基于保持在第一電荷保持單元203中的電荷的信號(hào)之后，按照行的順序依次讀出基于保持在第二電荷保持單元213中的電荷的信號(hào)。

圖6是示出用于實(shí)現(xiàn)圖5中的操作的特定驅(qū)動(dòng)脈沖的示例的示圖。參照?qǐng)D6，描述攝像裝置的操作。

在時(shí)刻T0，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS2變?yōu)長(zhǎng)電平，由此第二傳輸單元212切換到截止?fàn)顟B(tài)。然后，開(kāi)始由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷的累積。

在時(shí)段T0-T2中，在各個(gè)像素行中進(jìn)行順序地輸出基于保持在第二電荷保持單元213中的電荷的信號(hào)的操作，從而用于生成第(n-1)幀的圖像的信號(hào)的輸出結(jié)束。

在時(shí)刻T1，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)镠電平，由此第一傳輸單元202切換到導(dǎo)通狀態(tài)。在時(shí)刻T2，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)長(zhǎng)電平，由此第一傳輸單元202切換到截止?fàn)顟B(tài)。通過(guò)該操作，在時(shí)段T0-T2中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(1)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。此外，在第一電荷保持單元203中沒(méi)有保持電荷的狀態(tài)下進(jìn)行時(shí)段T0-T2中的操作。

當(dāng)?shù)谝粋鬏攩卧?02在時(shí)刻T2切換到截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，光電轉(zhuǎn)換單元201重新開(kāi)始累積電荷。

在時(shí)刻T3，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)镠電平，由此第一傳輸單元202切換到導(dǎo)通狀態(tài)。在時(shí)刻T4，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)長(zhǎng)電平，由此第一傳輸單元202切換到截止?fàn)顟B(tài)(第一傳輸操作)。

在時(shí)段T4-T8中，在各個(gè)像素行中進(jìn)行順序地輸出基于保持在第一電荷保持單元203中的電荷的信號(hào)的操作，由此與在時(shí)段T0-T4中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的輸出結(jié)束。

在時(shí)刻T5，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS2變?yōu)镠電平，由此第二傳輸單元212切換到導(dǎo)通狀態(tài)。在時(shí)刻T6，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS2變?yōu)長(zhǎng)電平，由此第二傳輸單元212切換到截止?fàn)顟B(tài)。

在時(shí)段T4-T6中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷(圖5中的PDn(3))在所有的像素中共同地傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13。在第二電荷保持單元213中沒(méi)有保持電荷的狀態(tài)下進(jìn)行該操作。

在時(shí)刻T7，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS2變?yōu)镠電平，由此第二傳輸單元212切換到導(dǎo)通狀態(tài)。在時(shí)刻T8，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS2變?yōu)長(zhǎng)電平，由此第二傳輸單元212切換到截止?fàn)顟B(tài)。

在時(shí)段T6-T8中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(4)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13(第二傳輸操作)。

通過(guò)上述操作，用于向電荷保持單元讀出用于生成第n幀的圖像的電荷結(jié)束。

然后，在時(shí)段T8-T12中，在各個(gè)像素行中進(jìn)行順序地輸出基于保持在第二電荷保持單元213中的電荷的信號(hào)的操作。通過(guò)該操作，基于用于生成第n幀的圖像的電荷的信號(hào)的輸出結(jié)束。

然后，進(jìn)行操作，使得時(shí)刻T8對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T0，時(shí)刻T9對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T1，時(shí)刻T10對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T2，時(shí)刻T11對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T3，時(shí)刻T12對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T4，時(shí)刻T13對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T5，時(shí)刻T14對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T6，時(shí)刻T15對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T7，并且，時(shí)刻T16對(duì)應(yīng)于時(shí)刻T8。

在本示例性實(shí)施例中，在與對(duì)應(yīng)于每幀的時(shí)段的前半部分對(duì)應(yīng)的時(shí)段中生成的電荷被保持在第一電荷保持單元203中，并且，在后半部分中生成的電荷被保持在第二電荷保持單元213。在基于保持在第一電荷保持單元203中的電荷的信號(hào)的輸出在所有行中結(jié)束之后，輸出基于保持在第二電荷保持單元213中的電荷的信號(hào)。

在同一幀時(shí)段中的不同時(shí)刻的信號(hào)經(jīng)受用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的圖像處理的情況下，可以適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)根據(jù)本示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。

參照?qǐng)D7至圖9，描述根據(jù)第二示例性實(shí)施例的攝像裝置。本示例性實(shí)施例與第一示例性實(shí)施例的不同之處在于，在光電轉(zhuǎn)換單元201中的要保持在第一電荷保持單元203中的電荷的電荷累積時(shí)段比在光電轉(zhuǎn)換單元201中的要保持在第二電荷保持單元213中的電荷的電荷累積時(shí)段長(zhǎng)。

也就是說(shuō)，在本示例性實(shí)施例中，要傳輸?shù)诫姾杀３謫卧械囊粋€(gè)(第一電荷保持單元)的電荷在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中被累積的時(shí)段的長(zhǎng)度不同于要傳輸?shù)搅硪粋€(gè)電荷保持單元(第二電荷保持單元)的電荷在這個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中被累積的時(shí)段的長(zhǎng)度。下面通過(guò)關(guān)注與第一示例性實(shí)施例的不同之處來(lái)給出描述。在本示例性實(shí)施例中，描述了設(shè)置用于使光電轉(zhuǎn)換單元的電荷復(fù)位的溢出漏極晶體管(以下稱為“OFD晶體管”)的情況?？赡懿灰欢ㄐ枰O(shè)置OFD晶體管。

圖7是根據(jù)本示例性實(shí)施例的像素100的等效電路圖。向OFD晶體管211的柵極供給驅(qū)動(dòng)脈沖pOFD，并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)脈沖pOFD將OFD晶體管211控制為導(dǎo)通狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)。

接下來(lái)，參照?qǐng)D8，給出對(duì)由根據(jù)本示例性實(shí)施例的攝像裝置101的光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷的傳輸和保持的時(shí)間變化以及讀出信號(hào)的狀態(tài)的描述。

在第一示例性實(shí)施例中，通過(guò)傳輸來(lái)自光電轉(zhuǎn)換單元的電荷來(lái)控制由光電轉(zhuǎn)換單元對(duì)電荷的生成。在本示例性實(shí)施例中，可以與電荷的傳輸分開(kāi)地使用OFD晶體管211控制在任何時(shí)刻開(kāi)始光電轉(zhuǎn)換單元中的電荷生成時(shí)段。

在圖8中，時(shí)段T40-T52是對(duì)應(yīng)于第n幀的時(shí)段，并且，時(shí)段T52-T64是對(duì)應(yīng)于第(n+1)幀的時(shí)段。

在圖8中，在時(shí)刻T40，OFD晶體管211從導(dǎo)通狀態(tài)切換到截止?fàn)顟B(tài)，并且，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換單元201開(kāi)始生成用于生成第n幀的圖像的電荷。在時(shí)刻T40，在第二電荷保持單元213中，保持用于生成第(n-1)幀的圖像的電荷(PDn-1(4,5,6))。

在時(shí)刻T41，在時(shí)段T40-T41中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(1)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。在第一電荷保持單元203中沒(méi)有保持電荷的狀態(tài)下進(jìn)行該傳輸。

在時(shí)段T41-T42中，OFD晶體管211切換到導(dǎo)通狀態(tài)，由此由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷被釋放到電源Vdd。在下文中，接通OFD晶體管211以釋放電荷的操作被稱為“OFD操作”。

當(dāng)OFD操作在時(shí)刻T42結(jié)束時(shí)，開(kāi)始對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷的累積。

在時(shí)刻T43，在時(shí)段T42-T43中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(2)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03(第一傳輸操作)。

然后，在時(shí)段T43-T44中，進(jìn)行OFD操作。

當(dāng)OFD操作在時(shí)刻T44結(jié)束時(shí)，開(kāi)始在光電轉(zhuǎn)換單元201中累積電荷。

在時(shí)刻T45，在時(shí)段T44-T45中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(3)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。該操作類似于第一傳輸操作，但是嚴(yán)格意義上不同于第一傳輸操作。該操作與第一傳輸操作的不同之處在于，在通過(guò)第一傳輸操作傳輸?shù)碾姾杀槐３衷诘谝浑姾杀３謫卧?03中的狀態(tài)下，電荷被進(jìn)一步傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。然而，該操作類似于第一傳輸操作，因?yàn)樵趯㈦姾杀３衷诘谝浑姾杀３謫卧?03中的狀態(tài)下，電荷被傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。因此，在下面的描述中，如果不需要描述不同之處，則這兩種操作有時(shí)被稱為“第一傳輸操作”。時(shí)段T45-T46是OFD時(shí)段。

在從時(shí)刻T45到開(kāi)始輸出基于保持在第二電荷保持單元213中的電荷的信號(hào)的操作時(shí)的時(shí)刻T51的時(shí)段T45-T51中，保持在第一電荷保持單元203中的電荷被傳輸?shù)紽D 205。

當(dāng)OFD時(shí)段在時(shí)刻T46結(jié)束時(shí)，開(kāi)始對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷的累積。在時(shí)刻T47，在時(shí)段T46-T47中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(4)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13。在第二電荷保持單元213中沒(méi)有保持電荷的狀態(tài)下進(jìn)行該傳輸操作。

然后，時(shí)段T47-T48是OFD時(shí)段。當(dāng)OFD時(shí)段在時(shí)刻T48結(jié)束時(shí)，開(kāi)始對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷的累積。

在時(shí)刻T49，在時(shí)段T48-T49中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(5)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13(第二傳輸操作)。

然后，時(shí)段T49-T50是OFD時(shí)段。當(dāng)OFD時(shí)段在時(shí)刻T50結(jié)束時(shí)，開(kāi)始對(duì)光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷的累積。在時(shí)刻T51，在時(shí)段T50-T51中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(6)在所有的像素中共同地傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13。類似于時(shí)段T45-T46中的操作，該操作也嚴(yán)格意義上不同于第二傳輸操作。然而，在下面的描述中，類似地，該操作有時(shí)將被稱為“第二傳輸操作”。

在從時(shí)刻T51到開(kāi)始第(n+1)幀的輸出操作的時(shí)刻T57的時(shí)段T51-T57中，輸出基于保持在第二電荷保持單元213中的電荷的信號(hào)。

這是根據(jù)本示例性實(shí)施例的操作。

本示例性實(shí)施例與第一示例性實(shí)施例的類似之處在于，在不同時(shí)段中生成的電荷多次被傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03和第二電荷保持單元213，并被保持在第一電荷保持單元203和第二電荷保持單元213中。本示例性實(shí)施例與第一示例性實(shí)施例的不同之處在于，要通過(guò)單次傳輸操作傳輸?shù)碾姾杀焕鄯e在光電轉(zhuǎn)換單元201中的時(shí)段的長(zhǎng)度彼此不同。具體地，要通過(guò)單次傳輸操作傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03并保持在第一電荷保持單元203中的電荷被累積在光電轉(zhuǎn)換單元201中的時(shí)段長(zhǎng)于要通過(guò)單次傳輸操作傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13并保持在第二電荷保持單元213中的電荷被累積在光電轉(zhuǎn)換單元201中的時(shí)段。更具體地，存在如下關(guān)系：時(shí)段T40-T41、T42-T43和T44-T45中的各個(gè)>時(shí)段T46-T47、T48-T49和T50-T51中的各個(gè)。

也就是說(shuō)，要長(zhǎng)時(shí)間累積的電荷被多次傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03并保持在第一電荷保持單元203中，并且，要在比長(zhǎng)時(shí)間短的時(shí)間內(nèi)累積的電荷被多次傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13并保持在第二電荷保持單元213中。

通過(guò)這樣的操作，除了第一示例性實(shí)施例中描述的效果之外，還可以拍攝具有擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍的圖像。

下面描述這種操作的具體示例。

圖9是根據(jù)第三示例性實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)脈沖的示圖。與圖8中的部分類似的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并且這里不再被詳細(xì)描述。

在時(shí)刻T40，驅(qū)動(dòng)脈沖pOFD變?yōu)長(zhǎng)電平，由此OFD時(shí)段結(jié)束。用于生成第n幀的圖像的電荷的累積由光電轉(zhuǎn)換單元201開(kāi)始。

在時(shí)刻T41，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1從H電平變?yōu)長(zhǎng)電平，由此第一傳輸單元202切換到導(dǎo)通狀態(tài)并然后切換到截止?fàn)顟B(tài)。

在時(shí)段T40-T41中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(1)被傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。在時(shí)刻T41，驅(qū)動(dòng)脈沖pOFD變?yōu)镠電平，由此OFD時(shí)段結(jié)束。然后，在時(shí)刻T42，OFD時(shí)段結(jié)束，并且光電轉(zhuǎn)換單元201重新開(kāi)始累積電荷。

此外，在時(shí)段T40-T41中，按照行的順序依次地控制選擇晶體管208、復(fù)位晶體管206和第四傳輸單元214，由此讀出基于用于生成第(n-1)幀的圖像的電荷的信號(hào)。

在時(shí)段T42-T43中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷被傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03(第一傳輸操作)。在時(shí)刻T43，驅(qū)動(dòng)脈沖pOFD變?yōu)镠電平，由此OFD時(shí)段開(kāi)始。然后，在時(shí)刻T44，OFD時(shí)段結(jié)束，并且光電轉(zhuǎn)換單元201重新開(kāi)始累積電荷。

在時(shí)段T44-T45中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷被傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03(第一傳輸操作)。在時(shí)刻T45，驅(qū)動(dòng)脈沖pOFD變?yōu)镠電平，由此OFD時(shí)段結(jié)束。然后，在時(shí)刻T46，OFD時(shí)段結(jié)束，并且光電轉(zhuǎn)換單元201重新開(kāi)始累積電荷。

在時(shí)刻T45，如果驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)長(zhǎng)電平，并且第一傳輸單元202截止，則進(jìn)行輸出基于保持在第一電荷保持單元203中的電荷的信號(hào)的操作。通過(guò)在時(shí)段T45-T48中按照行的順序依次控制選擇晶體管208、復(fù)位晶體管206和第四傳輸單元214來(lái)進(jìn)行該操作。

如果OFD時(shí)段在時(shí)刻T46結(jié)束，則光電轉(zhuǎn)換單元201重新開(kāi)始累積電荷。

在時(shí)刻T47，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS2從H電平變?yōu)長(zhǎng)電平，從而電荷經(jīng)由第二傳輸單元212從光電轉(zhuǎn)換單元201傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13。

在時(shí)段T46-T47中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷被傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13。

在時(shí)刻T47，驅(qū)動(dòng)脈沖pOFD變?yōu)镠電平，由此OFD時(shí)段開(kāi)始。在OFD時(shí)段在時(shí)刻T48結(jié)束時(shí)，光電轉(zhuǎn)換單元201重新開(kāi)始累積電荷。然后，直到時(shí)刻T52為止，該操作被進(jìn)行多次。

然后，在時(shí)刻T51，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS2變?yōu)長(zhǎng)電平，由此用于生成第n幀的圖像的電荷的傳輸結(jié)束。然后，進(jìn)行輸出基于這些電荷的信號(hào)的操作。

在本示例性實(shí)施例中，在第一電荷保持單元203中保持長(zhǎng)時(shí)間段累積的電荷，并且在第二電荷保持單元213中保持在比長(zhǎng)時(shí)間段短的時(shí)間段內(nèi)累積的電荷。根據(jù)這樣的操作，可以擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍。

在本示例性實(shí)施例中，第一電荷保持單元203和第二電荷保持單元213都在對(duì)應(yīng)于各個(gè)幀的時(shí)段中多次傳輸電荷?？蛇x地，第一電荷保持單元203和第二電荷保持單元213中的任一個(gè)可以多次傳輸電荷。另外可選地，該結(jié)構(gòu)可以是使得可以使用三個(gè)或更多個(gè)電荷保持單元來(lái)保持在例如長(zhǎng)累積時(shí)段、短累積時(shí)段和中等累積時(shí)段內(nèi)累積的電荷。此外，在本示例性實(shí)施例中，在第n幀中，長(zhǎng)累積時(shí)段首先開(kāi)始，稍后短累積時(shí)段開(kāi)始。然而，這個(gè)順序可以被顛倒。這同樣適用于下述示例性實(shí)施例。

參照?qǐng)D10和圖11，描述根據(jù)第四示例性實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)攝像裝置的驅(qū)動(dòng)方法。本示例性實(shí)施例與第三示例性實(shí)施例的不同之處在于保持在電荷保持單元中的電荷到FD的傳輸和輸出信號(hào)的操作。

本示例性實(shí)施例與第三示例性實(shí)施例的不同之處在于，順序地傳輸針對(duì)各個(gè)像素行的保持在第一電荷保持單元203中的電荷和保持在第二電荷保持單元中的電荷，并且，以像素行為單位連續(xù)地讀出基于這些電荷的信號(hào)。

參照?qǐng)D10，描述與第三示例性實(shí)施例的不同之處。在本示例性實(shí)施例中，以像素行為單位共同地讀出各個(gè)像素行的單個(gè)行選擇中的基于在第一電荷保持單元203中保持的電荷的信號(hào)和在第二電荷保持單元213中保持的電荷的信號(hào)。具體地，在時(shí)段T51-T53中，讀出基于保持在第一電荷保持單元203中的電荷的信號(hào)和基于保持在第二電荷保持單元213中的電荷的信號(hào)。

接下來(lái)，參照?qǐng)D11A中的驅(qū)動(dòng)脈沖的示圖，給出描述。圖11B是具體示出在幀時(shí)段中的從時(shí)刻T51到時(shí)刻T53進(jìn)行的輸出操作的驅(qū)動(dòng)脈沖的示圖。由于圖11A和圖11B是類似的附圖，因此在下面的描述中不對(duì)圖11A和圖11B進(jìn)行相互區(qū)分。

在圖11A和圖11B中，驅(qū)動(dòng)脈沖pOFD、pGS1和pGS2的操作類似于第三示例性實(shí)施例中的操作，因此這里不再描述它們。

操作如下進(jìn)行。在時(shí)刻T52，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS2變?yōu)長(zhǎng)電平。在時(shí)刻T52之后以及在驅(qū)動(dòng)脈沖pSEL連續(xù)處于H電平的第一時(shí)段中，驅(qū)動(dòng)脈沖pRES、pTX2和pTX1被控制，由此保持在第二電荷保持單元213中的電荷被傳輸?shù)紽D 205。然后，讀出基于這些電荷的信號(hào)。接著，F(xiàn)D 205被復(fù)位。然后，保持在第一電荷保持單元203中的電荷被傳輸?shù)紽D 205，并且讀出基于這些電荷的信號(hào)。具體地描述該操作。

在第一電荷保持單元203和第二電荷保持單元213中的各個(gè)中保持在圖11A和11B中的時(shí)刻T51之前由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷。

在時(shí)刻T51之后，開(kāi)始針對(duì)各個(gè)像素行的輸出操作。這里描述第m行的輸出操作。在時(shí)刻T68，驅(qū)動(dòng)脈沖pSEL(m)變?yōu)镠電平，從而選擇晶體管208切換到導(dǎo)通狀態(tài)。因此，選擇第m行，并輸出第m行中的像素的信號(hào)。

接下來(lái)，在時(shí)刻T70，驅(qū)動(dòng)脈沖pRES(m)變?yōu)镠電平，從而復(fù)位晶體管206切換到導(dǎo)通狀態(tài)。因此，F(xiàn)D 205的電荷被釋放到電源Vdd。

在時(shí)刻T71，復(fù)位晶體管206切換到截止?fàn)顟B(tài)。在時(shí)段T71-T72中，噪聲信號(hào)被輸出到后續(xù)階段的電路。

然后，在時(shí)刻T72，驅(qū)動(dòng)脈沖pTX2(m)變?yōu)镠電平，由此第二傳輸單元212切換到導(dǎo)通狀態(tài)。在時(shí)刻T73，驅(qū)動(dòng)脈沖pTX2(m)變?yōu)長(zhǎng)電平。在時(shí)段T72-T73中，保持在第二電荷保持單元213中的電荷被傳輸?shù)紽D205。

在該傳輸之后，基于第二電荷保持單元213的電荷的信號(hào)通過(guò)放大晶體管207的源極跟隨器操作被放大，并且放大的信號(hào)被讀出到信號(hào)線107。

接下來(lái)，在時(shí)刻T74，驅(qū)動(dòng)脈沖pTX1(m)變?yōu)镠電平，由此第一傳輸單元202切換到導(dǎo)通狀態(tài)。在時(shí)刻T75，驅(qū)動(dòng)脈沖pTX1(m)變?yōu)長(zhǎng)電平。在時(shí)段T74-T75中，保持在第一電荷保持單元203中的電荷被傳輸?shù)紽D 205。在第二電荷保持單元213的電荷保持在FD 205中的狀態(tài)下進(jìn)行傳輸。因此，將第一電荷保持單元203的電荷和第二電荷保持單元213的電荷相加在一起。

在該傳輸之后，通過(guò)FD 205將第一電荷保持單元203和第二電荷保持單元213的電荷相加在一起而獲得的信號(hào)通過(guò)源極跟隨器操作被放大，并且放大的信號(hào)被讀出到信號(hào)線107。

在時(shí)刻T69，驅(qū)動(dòng)脈沖pSEL(m)變?yōu)長(zhǎng)電平，從而選擇晶體管208切換到截止?fàn)顟B(tài)。因此，第m行的選擇結(jié)束。

如果在從第二電荷保持單元213傳輸電荷之前將電荷從第一電荷保持單元203傳輸?shù)紽D 205，則FD 205可以變得飽和。因此，在從保持在長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)累積的電荷的電荷保持單元(第一電荷保持單元203)傳輸之前，應(yīng)該進(jìn)行從保持在短時(shí)間段內(nèi)累積的電荷的電荷保持單元(第二電荷保持單元213)傳輸。根據(jù)該順序，可以至少輸出與保持在短時(shí)間段內(nèi)累積的電荷的電荷保持單元的電荷相對(duì)應(yīng)的正確信號(hào)?？蛇x地，可以至少在一些時(shí)段中同時(shí)傳輸?shù)谝浑姾杀３謫卧?03的電荷和第二電荷保持單元213的電荷。

可選地，在第二電荷保持單元213的電荷的傳輸和第一電荷保持單元203的電荷的傳輸之間的時(shí)段T73-T74中，為了使FD 205復(fù)位的操作，驅(qū)動(dòng)脈沖pRES(m)可以變?yōu)镠-電平。

輸出第n幀的信號(hào)的操作需要在如下時(shí)段中結(jié)束：在電荷向第二電荷保持單元213的傳輸在時(shí)刻T51結(jié)束之后且在第(n+1)幀的電荷在時(shí)刻T53第一次傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03之前。

因此，如果在與各個(gè)幀相對(duì)應(yīng)的時(shí)段的前半部分中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換單元201中的長(zhǎng)時(shí)間段的電荷累積，則可以確保更長(zhǎng)的時(shí)間，直到第一次傳輸?shù)?n+1)幀的電荷。這可以提供足夠的時(shí)間來(lái)進(jìn)行輸出操作。

在本示例性實(shí)施例中，如在第三示例性實(shí)施例中，輸出在單行選擇中保持在第一電荷保持單元203和第二電荷保持單元213中的電荷，由此可以使各個(gè)電荷保持單元的輸出操作短于在輸出不同選擇時(shí)段中的保持在第一電荷保持單元203和第二電荷保持單元213中的電荷的情況。

參照?qǐng)D12和圖13，描述根據(jù)第五示例性實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)攝像裝置的驅(qū)動(dòng)方法。

本示例性實(shí)施例與第四示例性實(shí)施例的不同之處在于，保持在第一電荷保持單元203中的電荷和保持在第二電荷保持單元213中的電荷的電荷累積時(shí)段的組合。在上述示例性實(shí)施例中，在連續(xù)時(shí)段中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成在第一電荷保持單元203和第二電荷保持單元213中的各個(gè)中累積的電荷。相比之下，本示例性實(shí)施例的特征在于向第一電荷保持單元和第二電荷保持單元交替且反復(fù)地傳輸電荷。更具體地，這是在電荷保持在這兩個(gè)電荷保持單元中的狀態(tài)下交替地且反復(fù)地進(jìn)行第一傳輸操作和第二傳輸操作的操作。

圖12是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)攝像裝置的驅(qū)動(dòng)方法的概念圖。

在圖12中，在時(shí)段T0-T1(以下稱為“時(shí)段ΔT1”)中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(1)、在時(shí)段T2-T3(以下稱為“時(shí)段ΔT3”)中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(3)以及在時(shí)段T4-T5(以下稱為“時(shí)段ΔT5”)中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(5)被傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。

然后，在時(shí)段T1-T2(以下稱為“時(shí)段ΔT2”)中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(2)和在時(shí)段T3-T4(以下稱為“時(shí)段ΔT4”)中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷PDn(4)被傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13。

時(shí)段ΔT1、ΔT3和ΔT5中的各個(gè)對(duì)應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換單元201的長(zhǎng)累積時(shí)段，并且，時(shí)段ΔT1、ΔT3和ΔT5的長(zhǎng)度彼此相等(ΔT1＝ΔT3＝ΔT5)。此外，時(shí)段ΔT2和ΔT4中的各個(gè)對(duì)應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換單元201的短累積時(shí)段，并且，時(shí)段ΔT2和ΔT4的長(zhǎng)度彼此相等(ΔT2＝ΔT4)。

在時(shí)段ΔT1、ΔT3和ΔT5中生成的電荷由第一電荷保持單元203相加在一起，然后，通過(guò)相加而獲得的電荷被保持在第一電荷保持單元203中。使用上述第一傳輸操作來(lái)進(jìn)行該處理。

類似地，在時(shí)段ΔT2和ΔT4中生成的電荷由第二電荷保持單元213相加在一起，然后，通過(guò)相加而獲得的電荷被保持在第二電荷保持單元213中。使用上述第二傳輸操作來(lái)進(jìn)行該處理。

將最終要保持在第一電荷保持單元203中的總電荷累積在光電轉(zhuǎn)換單元201中的時(shí)段定義為第一時(shí)段。在本示例性實(shí)施例中，第一時(shí)段是時(shí)段T0-T5。此外，將最終要保持在第二電荷保持單元213中的總電荷累積在光電轉(zhuǎn)換單元201中的時(shí)段定義為第二時(shí)段。在該示例中，第二時(shí)段是時(shí)段T1-T4。

此時(shí)，第一時(shí)段的開(kāi)始時(shí)刻T0與第二時(shí)段的開(kāi)始時(shí)刻T1不同。此外，第一時(shí)段的結(jié)束時(shí)刻T5與第二時(shí)段的結(jié)束時(shí)刻T4不同。同時(shí)，第一時(shí)段的開(kāi)始時(shí)刻T0和結(jié)束時(shí)刻T5之間的中心時(shí)刻與第二時(shí)段的開(kāi)始時(shí)刻T1和結(jié)束時(shí)刻T4之間的中心時(shí)刻一致。在圖12中，用實(shí)心圓表示時(shí)間中心。

在本示例性實(shí)施例中，保持在這兩個(gè)保持單元中的信號(hào)電荷的時(shí)間中心(中心時(shí)刻)彼此一致。

接著，參照?qǐng)D13，描述圖12中的具體的驅(qū)動(dòng)脈沖的定時(shí)。主要描述與上述示例性實(shí)施例的不同之處。

在時(shí)刻T0，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)長(zhǎng)電平，并且對(duì)于第n幀時(shí)段的電荷在光電轉(zhuǎn)換單元201中的累積開(kāi)始。

在時(shí)刻T1，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)镠電平，從而在時(shí)段T0-T1中由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷被傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。

然后，當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)長(zhǎng)電平時(shí)，光電轉(zhuǎn)換單元201重新開(kāi)始累積電荷。在時(shí)刻T2，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS2變?yōu)镠電平，從而在時(shí)段T1-T2中由光電轉(zhuǎn)換單元213生成的電荷被傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13。

然后，重復(fù)類似的操作直到時(shí)刻T4。然后，在時(shí)刻T5，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)镠電平，從而電荷第三次被傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。

在時(shí)刻T6，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)長(zhǎng)電平，并且進(jìn)行逐行地順序輸出第n幀的信號(hào)的操作。

類似于以上描述，驅(qū)動(dòng)脈沖pSEL首先變?yōu)镠電平，并且，選擇一行，由此開(kāi)始輸出信號(hào)的操作。在選擇行之后，F(xiàn)D 205通過(guò)驅(qū)動(dòng)脈沖pRES被復(fù)位。接著，驅(qū)動(dòng)脈沖pTX1變?yōu)镠電平，由此進(jìn)行第一電荷保持單元203的輸出操作。然后，驅(qū)動(dòng)脈沖pRES變?yōu)镠電平，由此FD 205被復(fù)位。在復(fù)位之后，驅(qū)動(dòng)脈沖pTX2變?yōu)镠電平，由此進(jìn)行第二電荷保持單元213的輸出操作。

驅(qū)動(dòng)脈沖pRES在H電平的驅(qū)動(dòng)脈沖pTX1的時(shí)段與H電平的驅(qū)動(dòng)脈沖pTX2的時(shí)段之間的時(shí)段變?yōu)镠電平，由此FD 205被復(fù)位。因此，即使在第一電荷保持單元203的電荷被傳輸?shù)臅r(shí)刻FD 205變得飽和的情況下，此后FD 205也被復(fù)位。因此，可以輸出第二電荷保持單元213的電荷。

通過(guò)關(guān)注第n幀中的驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1和pGS2給出描述。

在時(shí)刻T1，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)镠電平，由此電荷向第一電荷保持單元203傳輸。然后，在時(shí)刻T2，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS2變?yōu)镠電平，由此電荷向第二電荷保持單元213傳輸。

然后，在對(duì)應(yīng)于第n幀的時(shí)段結(jié)束時(shí)，驅(qū)動(dòng)脈沖pGS1變?yōu)镠電平，由此電荷再次向第一電荷保持單元203傳輸。如上所述，在多次進(jìn)行的第一電荷保持單元203的電荷的傳輸?shù)臅r(shí)刻之間存在多次進(jìn)行的第二電荷保持單元213的電荷的傳輸?shù)臅r(shí)刻。也就是說(shuō)，在電荷保持在這兩個(gè)電荷保持單元中的狀態(tài)下交替地且反復(fù)地進(jìn)行第一傳輸操作和第二傳輸操作。

根據(jù)本示例性實(shí)施例，當(dāng)將在長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)累積的電荷和在短時(shí)間段內(nèi)累積的電荷組合以生成高動(dòng)態(tài)范圍合成圖像時(shí)，可以獲得具有很少的時(shí)間偏移的自然圖像。

在本示例性實(shí)施例中，長(zhǎng)累積時(shí)段和短累積時(shí)段的時(shí)間中心彼此一致。可選地，在時(shí)間偏移的改進(jìn)方面，可以交替地傳輸在長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)累積的電荷和在短時(shí)間段內(nèi)累積的電荷。

參照?qǐng)D14和圖15，描述根據(jù)第六示例性實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)攝像裝置的驅(qū)動(dòng)方法。本示例性實(shí)施例在除了像素之外的攝像裝置的電路結(jié)構(gòu)和除了像素電路之外的晶體管的操作中類似于第一示例性實(shí)施例。因此，這里不描述這些結(jié)構(gòu)和操作。圖14是示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)方法的概念圖。

在圖14中，時(shí)段T0-T1是OFD時(shí)段。

在時(shí)段T1-T2中，累積由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷。在時(shí)刻T2，電荷被傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。

在時(shí)段T2-T3中，累積由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷。在時(shí)刻T3，電荷被傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13。出于說(shuō)明的目的，將由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷傳輸?shù)饺我粋€(gè)電荷保持單元并將電荷保持在該電荷保持單元中的操作被稱為“采樣操作”。

此時(shí)，時(shí)段T1-T2(稱為“ΔTL”)長(zhǎng)于時(shí)段T2-T3(稱為“ΔTS”)。

接下來(lái)，在時(shí)段T3-T4中，累積由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷。在時(shí)刻T4，電荷被傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03。時(shí)段T3-T4等于時(shí)段ΔTL。在時(shí)段T4-T5中，累積由光電轉(zhuǎn)換單元201生成的電荷。在時(shí)刻T5，電荷被傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13。時(shí)段T4-T5等于時(shí)段ΔTS。

從這一點(diǎn)開(kāi)始，重復(fù)進(jìn)行將時(shí)段ΔTL的電荷傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03的操作和將時(shí)段ΔTS的電荷傳輸?shù)降诙姾杀３謫卧?13的操作，直到時(shí)刻T11。然后，在時(shí)段T11-T12中，進(jìn)行將時(shí)段ΔTL的電荷傳輸?shù)降谝浑姾杀３謫卧?03的操作。

也就是說(shuō)，長(zhǎng)累積時(shí)段的采樣操作被進(jìn)行六次，并且，短累積時(shí)段的采樣操作被進(jìn)行五次。交替地進(jìn)行長(zhǎng)累積時(shí)段的采樣操作和短累積時(shí)段的采樣操作。

從時(shí)刻T12開(kāi)始，進(jìn)行第n幀的輸出操作。輸出操作類似于第五示例性實(shí)施例中的輸出操作，因此這里不再對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)描述。將進(jìn)行單次采樣操作和下一次采樣操作的間隔稱為“采樣周期”。從幀中的采樣操作開(kāi)始到采樣操作結(jié)束的時(shí)段被稱為“采樣時(shí)段”。

在本示例性實(shí)施例中，如圖15所示，在進(jìn)行OFD操作的時(shí)段中進(jìn)行輸出信號(hào)的操作。

描述本示例性實(shí)施例的效果。采樣周期和采樣時(shí)段彼此不同，由此可以處理寬范圍的光源周期，以減少光源的閃爍現(xiàn)象。

在圖14中，具有長(zhǎng)閃爍周期的光源由矩形波表示。閃爍周期幾乎與幀周期相同。在短蓄積時(shí)段的采樣時(shí)段短的情況下，例如，在時(shí)段T9-T11中，作為示例，僅在具有長(zhǎng)閃爍周期的光源的熄滅時(shí)段進(jìn)行采樣操作。因此，存在不能識(shí)別光源的點(diǎn)亮的可能性。例如，在信號(hào)燈的紅色光在明亮的白天點(diǎn)亮的情況下，存在在短曝光時(shí)間中捕獲信號(hào)導(dǎo)致該信號(hào)燈不被點(diǎn)亮的錯(cuò)誤檢測(cè)的可能性。此外，光源的閃爍的相位偏移，這導(dǎo)致光源閃爍的運(yùn)動(dòng)圖像。這降低了圖像質(zhì)量。

相反，在本示例性實(shí)施例中，采樣時(shí)段是時(shí)段T3-T11，并且長(zhǎng)于幀周期的1/2。因此，在時(shí)刻T3，可以掌握閃爍光源的點(diǎn)亮狀態(tài)。也就是說(shuō)，即使在光源的相位偏移的情況下，也可以可靠地掌握光源的點(diǎn)亮狀態(tài)。在本示例性實(shí)施例中，作為示例，示出光源的閃爍周期與幀周期相同的情況。然而，在一般情況下，可以處理直到比短累積時(shí)段的采樣時(shí)段的兩倍短的光源的周期。

此外，具有短閃爍周期的光源也由矩形波表示。采樣周期被縮短，由此還可以處理具有短光源周期的光源。

閃爍光源的示例包括通常使用干線電(mains electricity)的熒光照明以及信號(hào)燈。在干線電的情況下，頻率隨著區(qū)域而變化(例如，50Hz或60Hz)。此外，在發(fā)光二極管(LED)消息板的情況下，頻率可能不會(huì)根據(jù)類型固定。因此，利用可以處理寬范圍的光源周期的結(jié)構(gòu)，可以減少各種被攝體上的閃爍。此外，較少需要在短時(shí)間內(nèi)匹配光源的閃爍和曝光的相位。因此，不需要用于檢測(cè)光源的閃爍的照明檢測(cè)單元。此外，不需要使光源的閃爍的相位與攝像裝置的曝光的操作的相位匹配。這簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。結(jié)果是，實(shí)現(xiàn)了廉價(jià)的攝像裝置。

此外，類似于第五示例性實(shí)施例，交替地進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間段的累積和短時(shí)間段的累積，并且，長(zhǎng)時(shí)間段的累積和短時(shí)間段的累積的時(shí)間中心彼此一致。因此，可以獲得類似的效果。

在本示例性實(shí)施例中，為了調(diào)整長(zhǎng)累積時(shí)段的時(shí)間中心，在時(shí)段T0-T1中提供OFD時(shí)段。這是因?yàn)槿绻耙粠妮敵霾僮鞯臅r(shí)段是時(shí)段T0-T2，則前一幀的輸出操作的時(shí)段長(zhǎng)于長(zhǎng)累積時(shí)段的時(shí)段ΔTL。

這是因?yàn)槿绻缟纤鍪共蓸又芷谳^小以處理閃爍，則每次的長(zhǎng)累積時(shí)段變得更短。因此，變得難以及時(shí)進(jìn)行前一幀的輸出操作。

然而，在可以高速地進(jìn)行輸出操作并且使輸出操作的時(shí)段可以比時(shí)段ΔTL短的情況下，不一定需要提供OFD時(shí)段。此外，即使時(shí)間中心彼此不完全一致，也提高了高動(dòng)態(tài)范圍合成圖像的圖像質(zhì)量。因此，可以消除OFD時(shí)段而不改變輸出操作。

雖然針對(duì)示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于公開(kāi)的示例性實(shí)施例。下述權(quán)利要求的范圍應(yīng)當(dāng)被賦予最寬的解釋，以便涵蓋所有這類修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。