图像拾取装置和图像拾取系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本公开涉及图像拾取装置和图像拾取系统。
【背景技术】
[0002]近年来，提出了在CMOS图像传感器中使用全局电子快门。在日本专利公开N0.2004-111590和N0.2006-246450中公开的图像拾取装置具有这样一种优点:即使当捕获迅速移动的被照体的图像时，被照体图像也不畸变。
【发明内容】
[0003]根据本公开的一个方面，一种图像拾取装置包括多个像素。每个像素包含被配置为响应入射光产生电荷并且蓄积电荷的光电转换单元、被配置为保持电荷的保持单元、被配置为输出基于电荷的信号的放大单元、被配置为从光电转换单元向保持单元传送电荷的第一传送开关、以及被配置为从保持单元向放大单元传送电荷的第二传送开关。图像拾取装置包括向其输出来自多个像素的信号的输出线。在第一时间点处，多个像素的光电转换单元开始电荷的蓄积。多个像素中的至少一个的第一传送开关从第一时间点到第二时间点保持关断，并且，多个像素中的至少一个的光电转换单元蓄积在从第一时间点到第二时间点的第一时段中产生的电荷。在第一时段中，多个像素的第二传送开关被接通，并且，多个像素的放大单元向输出线输出信号。在从第二点到第三点的第二时段中，多个像素的保持单元保持在第一时段中由光电转换单元产生的电荷和在第二时段中由光电转换单元产生的电荷。在第三时间点处，多个像素的第一传送开关从接通控制为关断。
[0004]根据本公开的一个方面，一种图像拾取装置包括多个像素。每个像素包含被配置为响应入射光产生电荷并且蓄积电荷的光电转换单元、被配置为在与光电转换单元不同的部分中保持电荷的保持单元和被配置为输出基于电荷的信号的放大单元。图像拾取装置包括向其输出来自多个像素的信号的输出线。在第一时段中产生的电荷在多个像素的光电转换单元中被蓄积。在第一时段之后的第二时段期间，多个像素的保持单元保持在第一时段中由光电转换单元产生的电荷和在第二时段中由光电转换单元产生的电荷。在多个像素中的每一个中，通过保持单元保持的电荷在第一时段中被读取到放大单元。
[0005]从参照附图对示例性实施例的以下描述，本公开的其它特征将变得清晰。
【附图说明】
[0006]图1是示出图像拾取装置的等价电路的示图。
[0007]图2是示意性地示出图像拾取装置的截面结构的示图。
[0008]图3是示出图像拾取装置的驱动脉冲的示图。
[0009]图4是示出图像拾取装置的驱动脉冲的示图。
[0010]图5是示意性地示出图像拾取装置的动作的示图。
[0011]图6是示意性地示出图像拾取装置的截面结构的示图。
[0012]图7是示出图像拾取装置的等价电路的示图。
[0013]图8是示意性地示出图像拾取装置的截面结构的示图。
[0014]图9A和图9B是示出图像拾取装置的驱动脉冲的示图。
[0015]图10是示意性地示出图像拾取装置的截面结构的示图。
[0016]图11是示意性地示出图像拾取装置的截面结构的示图。
[0017]图12是示出图像拾取装置的驱动脉冲的示图。
[0018]图13是示出图像拾取系统的构成的框图。
【具体实施方式】
[0019]根据以下的实施例，可以在可改善饱和电荷数量或饱和电荷量的同时使全局电子快门动作。
[0020]在日本专利公开N0.2004-111590中公开的图像拾取装置中，通过用于获得一个图像或一个帧的光电转换产生的所有电荷蓄积于光电转换单元中。然后，所有像素中的电荷同时从光电转换单元传送到保持单元，并且，开始光电转换以获得下一图像或下一帧。因此，为了增加像素的饱和电荷量，光电转换单元的饱和电荷量和保持单元的饱和电荷量基本上相同。当光电转换单元的饱和电荷量增加时，光电转换单元的面积增加。因此，像素的尺寸会增加。
[0021]在日本专利公开N0.2006-246450中公开的图像拾取装置中，光电转换单元不蓄积电荷，但保持单元存储几乎所有的电荷。因此，可在不增加光电转换单元的饱和电荷量的情况下增加像素的饱和电荷量。但是，在该方法中存在不允许存储产生的电荷的时段，因此，图像质量会劣化。
[0022]发明人发现，在一些图像拾取装置中，难以增加像素的饱和电荷量。根据这里描述的一些实施例，在使用全局电子快门的图像拾取装置中，可增加像素的饱和电荷量。
[0023]实施例提供包括多个像素和从多个像素向其供给信号的输出线的图像拾取装置。像素中的每一个包含光电转换单元、保持电荷的保持单元和输出基于电荷的信号的放大单元。像素中的每一个还包含从光电转换单元向保持单元传送电荷的第一传送开关和从保持单元向放大单元传送电荷的第二传送开关。通过该构成，可进行光电转换时段一致的图像拾取动作即所谓的“全局电子快门”。电子快门例如被定义为电气控制响应入射光产生的电荷的蓄积。可以使用传送开关(或晶体管)和/或放电开关(或晶体管)以限定蓄积的时段。
[0024]在本公开的实施例中，像素的光电转换单元在第一时间点处同时开始电荷的蓄积或存储。像素中的至少一个的第一传送开关从第一时间点到或者直到第二时间点保持关断。在像素中的该至少一个中，在光电转换单元中蓄积或存储在该时间段中产生的电荷。从第一时间点到第二时间点的时段与第一时段对应。换句话说，第一时段可被定义为在第一时间开始且在第二时间结束。
[0025]在第一时段中，像素的输出单元依次或连续向输出线输出基于保持在像素的保持单元中的电荷的信号。换句话说，像素中的每一个在第一时段中输出至少一个信号。具体而言，像素的第一传送开关在第一时段中被依次接通。由于在第一时段中产生的电荷蓄积于光电转换单元中，因此，保持单元可在第一时段中保持在第一时间点之前产生的电荷。
[0026]在第一时段中输出的信号的数量可根据要输出的图像的格式改变。在例如拍摄运动图像的情况下，输出与用于一个帧的水平线的数量对应的数量的信号就够了。在这种实施例中，未必是包含于图像拾取装置中的所有像素均输出信号的情况。
[0027]在从像素输出信号之后，像素的保持单元至少在从第二时间点到第三时间点的第二时段中保持或存储电荷。第二时段可被定义为在第二时间开始且在第三时间结束。在第二时段中，保持单元保持在第一时段中产生的电荷和在第二时段中产生的电荷。在第三时间点处，像素的第一传送开关同时从接通状态控制为关断状态。换句话说，在第三时间点处，像素的第一传送开关同时从接通控制为关断。
[0028]由于光电转换单元至少存储在第一时段中产生的电荷，因此，即使光电转换单元的饱和电荷量少，也可保持或者甚至增加像素的饱和电荷量。因此，通过该构成，可在保持饱和电荷量的同时使全局电子快门动作。注意，在一些实施例中，像素的保持单元保持电荷的第二时段比第一时段长。这是由于，在第二时段比第一时段长的情况下，光电转换单元的饱和电荷量可减少。
[0029]以下将参照附图描述本公开的实施例。本公开的实施例不限于以下描述的实施例。例如，在本公开的实施例中，也包括以下的实施例中的一个的一部分的构成被添加到其它实施例中的一个的实施例和以下的实施例中的一个的一部分的构成被其它实施例中的一个的一部分的构成替代的实施例。并且，在以下的实施例中，第一导电类型是N型且第二导电类型是P型。但是，第一导电类型可以是P型且第二导电类型可以是N型。
[0030]第一实施例
[0031]将描述第一实施例。图1是示出图像拾取装置的像素的等价电路的示图。虽然在图1中示出四个像素20，但图像拾取装置包括更多的像素。
[0032]像素20中的每一个包含光电转换单元1、保持单元2、放大单元10、第一传送开关4和第二传送开关5。像素20中的每一个还包含复位晶体管9和选择晶体管7。
[0033]光电转换单元I响应入射光产生电荷。光电转换单元I蓄积或存储响应入射光产生的电荷。第一传送开关4向保持单元2传送光电转换单元I的电荷。保持单元2在光电转换单元I以外的部分中保持通过入射光产生的电荷。第二传送开关5向放大单元10的输入节点3传送保持单元2的电荷。复位晶体管9将放大单元10的输入节点3的电压复位。选择晶体管7选择向输出线8输出信号的像素20中的相应的一个。放大单元10向输出线8输出基于通过入