放大型固态图像俘获设备和电子信息装置的制作方法

专利名称：放大型固态图像俘获设备和电子信息装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一种放大型固态图像俘获设备，其具有用于放大和读 取信号电荷的放大功能，所述信号电荷是由光电转换元件对对象的光进 行光电转换而得到的；以及一种采用所述放大型固态图像俘获设备作为 其图像俘获部分的电子信息装置，具体而言，本发明涉及 一种放大型 固态图像俘获设备，其中，电荷探测部分由多个像素部分共享；以及一 种采用所述放大型固态图像俘获设备作为其图像俘获部分的图像输入 装置的电子信息装置(例如，数字摄像机(数字视频摄像机、数字静物 摄影机)、图像输入摄像机、扫描仪、传真机、配备照相机等的蜂窝电 话装置)。
背景技术：
通常，作为常规放大型固态图像俘获设备，有这样一种广泛使用的 放大型固态图像俘获设备，其包括具有对信号电荷进行放大的功能的像 素部分和布置在所述像素部分的周围的扫描电路，并且将其设置为通过 所述扫描电路从所述像素部分读取像素数据。作为这样的放大型固态图像俘获设备的例子，已知 一种通过CMOS (互补金属氧化物半导体)构造的APS (有源像素传感器)图像传感器。 作为普通的CMOS APS图像传感器，已知在每一像素内具有预定数量的 晶体管的三晶体管型或四晶体管型CMOS APS图像传感器。其中，能够 获得高质量图像的四晶体管型CMOS APS图像传感器近来已经成为了主流。在下文中，将参考图7详细描述常规四晶体管型APS图像传感器中 的像素部分的示范性结构。图7是示出了在像素部分内包括四个MOS晶体管的四晶体管型APS图像传感器中的像素部分的示范性结构的电路图。在图7中，常规APS图像传感器中的每一像素部分包括光电转换 元件PD;用于将信号电荷从光电转换元件PD传输至电荷探测部分FD 的传输晶体管Tl;用于放大并读取电荷探测部分FD处的电势的放大晶 体管T2;用于使电荷探测部分FD处的电势复位为电源电压Vdd的复位 晶体管T3;以及用于将放大晶体管T2的输出有选择地读取到读取信号 线SIG的选择晶体管T4。将传输晶体管Tl连接于光电转换元件PD和电荷探测部分FD之 间。将传输晶体管Tl的栅极连接至传输晶体管驱动线TX。将放大晶体管T2连接于电源电压Vdd和选择晶体管T4之间。将 放大晶体管T2的栅才及连接至电荷探测部分FD。将复位晶体管T3连接于电源电压Vdd和电荷探测部分FD之间。 将复位晶体管T3的栅极连接至复位晶体管驱动线RST。将选择晶体管T4连接于放大晶体管T2和读取信号线SIG之间。将 选择晶体管T4的栅极连接至选择晶体管驱动线SEL。将读取信号线SIG通过负载晶体管T5连接至地电压端。将多个像 素部分按矩阵布置，并沿某一方向提供多个读取信号线SIG。光电转换元件PD为光接收部分，其通常有嵌入光电二极管实现， 并根据来自外部对象的入射光的量生成信号电荷。借助上述结构，通过传输晶体管Tl将通过光电转换元件PD光电转 换的信号电荷从光电转换元件PD传输至电荷探测部分FD。在电荷探测部分FD处，在将信号电荷从光电转换元件PD传输至 电荷探测部分FD之前，通过复位晶体管T3使电荷探测部分FD处的电 势复位至电源电压Vdd。之后，将传输晶体管Tl置于导通状态，并将 信号电荷从光电转换元件PD传输至电荷探测部分FD。接着复位之后的信号电荷传输，通过放大晶体管T2放大电荷探测 部分FD处的电势。通过选择晶体管T4将放大电势作为信号读取至读取 信号线SIG。通过连接至读取信号线SIG的末端的负载晶体管T5接收 所读取的方支大电势，以输出信号Vout。图7所示的常规放大型固态图像俘获设备的像素部分的结构要求在 一个像素部分内具有多个晶体管。因此，难以降低像素尺寸。照此，提 出了一种方法，其中，通过由多个光电转换元件共享一个像素部分内的晶体管而降低 一 个像素部分内的晶体管的平均数量。例如，参考文献l提出了一种放大型固态图像俘获设备，其中，由 沿垂直方向彼此相邻的四个光电转换元件PD共享电荷探测部分FD 。在下文中，将参考图8描述参考文献1所公开的常规四晶体管型APS图像传感器中的像素部分的示范性结构。图8是示出了参考文献1中公开的常规四晶体管型APS图像传感器 中的像素部分的示范'性结构的电路图。在图8所示的常规APS图像传感器中，采用四个像素部分作为一个 单位，每一个四像素部分包4舌沿垂直方向彼此相邻的四个光电转换元 件PD-1到PD-4;每者与光电转换元件PD-1到PD-4中的对应一个形成 一对的传输晶体管Tl-l到Tl-4;连接至每一传输晶体管Tl-l到Tl-4 的未连接至每一相应的光电转换元件PD-1到PD-4的末端的电荷探测部 分FD;用于将电荷探测部分FD处的电势复位至电源电压Vdd的复位晶 体管T3;用于对电荷探测部分FD处的电势放大的放大晶体管T2;用 于将来自放大晶体管T2的输出有选择地读取至读取信号线SIG的选择 晶体管T4。凭借上述结构，首先将复位晶体管T3置于导通状态，并将电荷探 测部分FD处的电势复位至电源电压Vdd 。之后，将位于顶部的传输晶体管Tl-l置于导通状态，并将信号电 荷从光电转换元件PD-1传输至电荷探测部分FD。之后，通过放大晶体 管T2放大电荷探测部分FD处的电势，该电势具有由信号电荷的传输操 作之前和之后导致的差异。之后，通过选择晶体管T4将放大电势读取 至读取信号线SIG。类似地，接下来将针对从顶部位于第二个的光电转换元件PD-2、从 顶部位于第三个的光电转换元件PD-3和从顶部位于第四个的光电转换 元件PD-4中的每者执行向电荷探测部分FD传输信号电荷的操作、放大 电荷探测部分FD处的具有由信号电荷传输操作之前和之后导致的差异 的电势的操作和将放大电势(信号)读取到读取信号线SIG的操作。接下来，通过连接至读取信号线SIG的末端的负载晶体管T5接收 读取至读取信号线SIG的信号电荷，以输出信号Vout。参考文献1:日本特开公开文本No. 2006-222427发明内容如上所述，为了降低像素尺寸， 一种有效的做法是将多个光电转换元件PD通过相应的传lt晶体管Tl连接至共享电荷探测部分FD,以及 由多个像素部分共享电荷探测部分FD、放大晶体管T2、复位晶体管T3、 选择晶体管T4等。但是，这样的通过多个像素部分共享单个电荷探测部分FD的结构 具有下述问题。将考虑对于图8而言，当在光电转换元件PD处接收到强入射光时， 固态图像俘获设备的响应。如图9的部分(a)所示，将描述一种快门 周期(在强入射光的情况下通过快门操作缩短的光电荷累积周期)为一 个水平扫描周期(1H)的俘获图像，作为在光电转换元件PD接收到强 入射光时，通过快门操作缩短在光电转换元件PD处累积光电荷的周期 的方法。图9的部分(a)是用于说明快门周期(在强入射光的情况下通过 快门操作缩短的光电荷累积周期)为一个水平扫描周期(1H)时，放大 型固态图像俘获设备的操作的时序图。在图9的部分(a)中，S表示快 门操作，R表示读取操作，黑色部分表示具有溢出电荷的像素部分。当入射光足够强时，信号电荷超过了光电转换元件PD处所能累积 的容量限度。因此，信号电荷经由相应的传输晶体管Tl从光电转换元 件PD溢出至电荷探测部分FD —侧，因而产生了溢出现象。照此，在 当前读取的像素部分的复位级读取周期和信号级读取周期之间，溢出电荷乂人非当前读取^象素部分流入电荷:深测部分FD, /人而干护u了原始图4象信息。在图8所示的常规放大型固态图像俘获设备的结构中，由四个光电 转换元件PD-1到PD-4共享单个电荷探测部分FD。在对处于笫一行的 像素部分执行读取操作R的第一个H周期内，光电转换元件PD-1具有 在快门操作S之后的1H周期(第0H周期)内累积的信号电荷，光电 转换元件PD-2不会溢出，因为其刚刚执行过快门操作S,但是其余的两 个光电转换元件PD-3和PD-4每者具有在1H (第0H周期)内累积的信 号电荷，因而将发生溢出，由此影响处于第一行的像素部分的读取操作 R。更具体而言，在信号电荷传输之前的复位级读取与信号电荷传输之 后的信号级读取之间，溢出电荷(溢出度"大，，)被添加至原始信号。结果，俘获图像的显示具有偏白的外观。接下来，在对处于第二行的像素部分执行读取操作R的第二个H周期内，光电转换元件PD-1提前1H执行了读取操作R,光电转换元件 PD-2具有在快门操作S之后的1H (第1个H周期)内累积的信号电荷， 光电转换元件PD-3未溢出，因为其刚刚执行了快门操作S,但是剩下的 一个光电转换元件PD-4具有在1H周期(第1个H周期)内累积的信 号电荷，因而其发生了溢出。因此，在对第一行的像素部分执行读取操 作R时，在信号电荷传输之前的复位级读取和信号电荷传输之后的信号 级读取之间，溢出电荷(溢出程度"中等，，)被添加至原始信号。结果， 俘获图像的显示具有偏白的外观。但是，在对第二行的像素部分执行读 取操作R时，与对第一行的像素部分执行读取操作R的情况下相比，白 色的量被减半。此外，在对处于第三行的像素部分执行读取操作R的第三个H周期 内，光电转换元件PD-1提前2H执行了读取操作R,光电转换元件PD-2 提前1H执行了读取操作R,光电转换元件PD-3具有在快门操作S之后 的1H周期(第2个H周期)内累积的信号电荷，光电转换元件PD-4 未溢出，因为其刚刚执行了快门操作S。因此，在对笫三行的像素部分 执行读取操作R时，信号电荷传输之前的复位级读取和信号电荷传输之 后的信号级读取之间的溢出程度"小，，。因此，所述显示在原始信号内 不具有偏白的外观。此外，在对处于第四行的像素部分执行读取操作R的第四个H周期 内，光电转换元件PD-1提前3H执行了读取操作R,光电转换元件PD-2 提前2H执行了读取I喿作R,光电转换元件PD-3提前1EU丸行了读取操 作，光电转换元件PD-4具有在快门操作S之后的1H周期(第3个H 周期)内累积的信号电荷。因此，除了入射光的量极大的情况，在对第 四行的像素部分执行读取操作R时，信号电荷传输之前的复位级读取和 信号电荷传输之后的信号级读取之间的溢出程度"小"。因此，所述显 示在原始信号内不具有偏白的外观。但是，在入射光的量极大的情况下， 由于光电转换元件PD-1提前3H执行了读取操作R,因此光电转换元件 PD-1溢出。因此，溢出程度变为"中等"，所述显示在原始信号中具有 略白的外7见。按照四行循环重复上述操作。因此，在俘获具有高亮度的对象时，按照四行循环生成了如图10所示的水平条图案，并且明显损害了图像 质量。接下来，作为另一个例子，如图9的部分(b)所示，将描述一种快门周期(在强入射光的情况下通过快I'"]操作缩短的光电荷累积周期)为两个水平扫描周期(2H)的俘获图像。图9的部分(b)是用于说明在快门周期(通过快门操作缩短的光 电荷累积周期)为两个水平扫描周期(2H)时放大型固态图像俘获设备 的操作的时序图。在图8所示的常规放大型固态图像俘获设备的结构中，由四个光电 转换元件PD-1到PD-4共享单个电荷探测部分FD。在对第一行的像素 部分执行读取操作R的第二个H周期内，光电转换元件PD-1具有在快 门操作S之后的2H周期(第0H周期和第1H周期)内累积的信号电荷， 其余的两个光电转换元件PD-3和PD-4每者具有在2H周期(第0H周 期和第1H周期)内累积的信号电荷，因而将产生溢出。因此，在对第 一行的像素部分执行读取操作R时，在信号电荷传输之前的复位级读取 和信号电荷传输之后的信号级读取之间，溢出电荷(溢出程度"中等，，) 被添加至原始信号。结果，俘获图像的显示具有偏白的外观。接下来，在对第二行的像素部分执行读取操作R的第3个H周期内， 光电转换元件PD-1 <提前1H扭J亍了读取才喿作，光电转换元件PD-2具有 在快门操作S之后的2H周期(第1H周期和第2H周期)内累积的信号 电荷，光电转换元件PD-4未溢出，因为其刚刚执行了快门操作S(溢出 程度"小")。因此，在对第二行的像素部分执行读取操作R时，信号 电荷传输之前的复位级读取和信号电荷传输之后的信号级读取之间的 溢出程度"小"。因此，所述显示在原始信号内不具有偏白的外观。此外，在对第三行的像素部分执行读取操作R的第四个H周期内， 光电转换元件PD-1提前2H执行了读取操作，光电转换元件PD-2提前 1H执行了读取操作，光电转换元件PD-3具有在快门操作S之后的2H 周期(第2H周期和第3H周期)内累积的信号电荷。因此，在对第三行 的像素部分执行读取操作R时，信号电荷传输之前的复位级读取和信号 电荷传输之后的信号级读取之间的溢出程度"小，，。因此，所述显示在 原始信号内不具有偏白的外观。此外，在对处于第四行的像素部分执行读取操作R的第5个H周期内，光电转换元件PD-1提前3H执行了读取操作R,光电转换元件PD-2提前2H执行了读取操作R,光电转换元件PD-3提前1H执行了读取操作，光电转换元件PD-4具有在快门操作S之后的2H周期(第3H周期和第4H周期)内累积的信号电荷。因此，除了入射光的量极大的情况，在对第四行的像素部分执行读取操作R时，信号电荷传输之前的复位级 读取和信号电荷传输之后的信号级读取之间的溢出程度"小"。因此，所述显示在原始信号内不具有偏白的外观。但是，在入射光的量极大的 情况下，由于光电转换元件PD-1提前3H执行了读取操作R,因此光电 转换元件PD-1溢出。因此，溢出程度变为"中等"，所述显示在原始 信号中具有略白的外观。如上所述，即使在如图9的部分(b)所示，快门周期(在强入射 光的情况下通过快门操作缩短的光电荷累积周期)为两个水平扫描周期 (2H)时，仍然会发生类似的溢出现象，尽管与如图9的部分(a)所 示的快门周期为一个水平扫描周期(1H)的情况相比，在一定程度上降 低了溢出程度。在对共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的第一个像素部分执 行读取操作R时，上述溢出电荷对图像信息的干扰程度(溢出量)变为 最大。其原因在于，来自其余像素部分的信号电荷发生了溢出。在执行 读取操作R的同时，由于通过读取操作R对像素部分处的信号电荷进行 了复位，因而溢出量顺次降低。因此，图像具有以共享的像素部分的数 量为周期的水平条构成的图案，其明显损害了图像质量。此外，当入射 光的量大时，用于已经执行过读取操作R的像素部分的电荷探测部分 FD再一次随着时间的推移累积信号电荷，并开始通过传输晶体管Tl发 生溢出。由水平条构成的图案取决于光的量，并且难以解决这样的问题。本发明的目的在于解决上述问题。本发明的目的在于提供 一种放 大型固态图像俘获设备，其能够抑制在俘获到具有高亮度的对象时由除 了当前读取的像素部分以外的像素部分带来的光晕所导致的由水平条 构成的图案的生成，其中，将信号电荷从多个光电转换元件传输至共享 电荷探测部分；以及一种釆用所述放大型固态图像俘获设备作为其图像 俘获部分的电子信息装置。根据本发明的放大型固态图像俘获设备具有多个像素部分，每一像 素部分包括用于接收对象的光并对所述的对象的光执行光电转换的光荷从所述光电转换元件传输至电荷探测 部分的传输部分，将所述多个像素部分连接至每一电荷探测部分，所述 放大型固态图像俘获设备将所述电荷探测部分处的电势作为每一像素 部分的信号数据进行放大和读取，所述放大型固态图像俘获设备包括 在共享所述电荷探测部分的多个像素部分中的 一 个执行初始快门操作 时，快门控制部分，其用于对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测 部分并且尚未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作， 由此实现上述目的。优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，在共享所述 电荷探测部分的多个像素部分中的 一个执行读取操作时，所述快门控制 部分对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且先前已经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操作。根据本发明的放大型固态图像俘获设备具有多个像素部分，每一像 素部分包括用于接收对象的光并对所述的对象的光执行光电转换的光部分的传输部分，将所述多个像素部分连接至每一电荷探测部分，所述 放大型固态图像俘获设备将所述电荷探测部分处的电势作为每一像素部分的信号数据进行放大和读取，所述放大型固态图像俘获设备包括 在共享所述电荷探测部分的多个像素部分中的一个执行读取操作时，快 门控制部分，其用于对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并 且先前已经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操作，其 中，所述的额外的快门操作与指示所述光电转换元件的光电荷累积周期 开始的初始快门操作不同，由此实现了上述目的。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，通过所 述初始快门操作设置每 一 像素部分的光电荷累积周期的开始，通过所述 读取操作设置每 一像素部分的光电荷累积周期的结束。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，共享所 述电荷探测部分的多个像素部分的数量为N ( N是大于等于2的整数)， 所述光电荷累积周期小于等于(N-l)倍的水平扫描周期。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，为每一 电荷探测部分提供用于在读取信号电荷时对所述电荷探测部分处的电 势复位的复位部分，以及用于对所述电荷探测部分处的电势放大的放大部分。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，其中， 所述复位部分为抑制型晶体管。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，所述传 输部分和所述放大部分每者为增强型晶体管。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，所述光 电转换元件为嵌入光电二极管。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，在所述 放大部分和读取信号线之间，或者在所述》支大部分和电源之间^是供用于 将所述放大部分的输出作为信号数据有选择地读取至所述读取信号线 的选择部分。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，将所述 电荷探测部分共同连接至沿垂直方向彼此相邻布置的两个到四个像素 部分。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，共享电荷探测部分的多个像素部分的数量为M(M是大于等于2的整数)，并 且所述快门控制部分包括(M-l)个OR电路向其输入快门控制信号 的第一OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分的 多个像素部分中的两个像素部分中的对应的一个的初始快门操作，并使 所述的两个像素部分的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；向其 输入快门控制信号的第二OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共 享电荷探测部分的多个像素部分中的三个像素部分中的对应的一个的 初始快门操作，并使所述三个像素部分中的每者的初始快门操作在较早 的时间处执行；......向其输入快门控制信号的第(M-2 ) OR电路A,其中，所述快门控制信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的 (M-l)个像素中的对应的一个的初始快门操作，并使所述(M-l)个 像素部分中的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；以及向其输入 快门控制信号的第(M-l)OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共 享电荷探测部分的多个像素部分中的对应的 一 个的初始快门操作，其 中，在共享电荷探测部分的多个像素部分中的 一个执行初始快门操作 时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且尚未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作，向共享所述电荷探测部分的多个像素部分中在最早的时间处执行初始快门操作的像素部 分提供用于控制所述像素部分的快门周期的快门控制信号，向共享所述 电荷探测部分的多个像素部分中在第二早的时间处执行初始快门操作 的像素部分提供来自第一 OR电路A的输出信号，向共享所述电荷探测 部分的多个像素部分中在第三早的时间处执行初始快门操作的像素部分提供来自第二 OR电路A的输出信号，……向共享所述电荷探测部分 的多个像素部分中在第(M-l)早的时间处执行初始快门操作的像素部 分提供来自第(M-2) OR电路A的输出信号，向共享所述电荷探测部 分的多个像素部分中在最晚的时间处执行初始快门操作的像素部分提 供来自第(M-l ) OR电路A的输出信号。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，共享电 荷探测部分的多个像素部分的数量为M(M是大于等于2的整数)，并 且所述快门控制部分包括(M-l )个OR电路A:向其输入快门控制 信号的第一OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部 分的多个像素部分中的两个像素部分中的对应的 一个的初始快门操作， 并使所述的两个像素部分的每者的初始快门操作在较早的时间处执行； 向其输入快门控制信号的第二OR电路A,其中，每一快门控制信号控 制共享电荷探测部分的多个像素部分中的三个像素部分中的对应的一 个的初始快门操作，并使所述三个像素部分中的每者的初始快门操作在 较早的时间处执行；…...向其输入快门控制信号的第(M-2 ) OR电路A, 其中，所述快门控制信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的(M-l )个像素部分中的对应的一个的初始快门操作，并使所述(M-l) 个像素部分中的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；以及向其输 入快门控制信号的第(M-l)OR电路A,其中，每一快门控制信号控制 共享电荷探测部分的多个像素部分中的对应的 一 个的初始快门操作；(M-2)个OR电路B:向其输入读取控制信号的第一 OR电路B,其中， 每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的(M-l ) 个4象素部分中的对应的一个读取才喿作，并且使所述(M-l)个4象素部分 中的每者的读取操作在较晚的时间处执行；向其输入读取控制信号的第 二OR电路B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的多个 ^象素部分中的(M-2)个^象素部分中的对应的一个的读取才喿作，并4吏所 述(M-2)个^象素部分中的每者的读取才喿作在较晚的时间处^l行；......向其输入了读取控制操作的第(M-3)OR电路B,其中，每一读取控制 信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的三个像素部分中的对 应的 一个的读取操作，并使所述三个像素中的每者的读取操作在较晚的 时间处执行；以及向其输入了读取控制操作的第(M-2) OR电路B,其 中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的两个 像素部分中的对应的一个的读取操作，并使所述两个像素中的每者的读 取操作在较晚的时间处冲丸行；以及(M-l )个OR电路C:向其l俞入快 门控制信号和来自第一 OR电路B的输出信号的第一 OR电路C，其中， 所述快门控制信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的 一 个像 素部分的初始快门操作，并使所述像素部分的初始快门操作在最早的时 间处执行；向其输入来自第一 OR电路A的输出信号和来自第二 OR电 路B的输出信号的第二OR电路C;……向其输入来自第(M-3) OR电 路A的输出信号和来自第(M-2) OR电路B的输出信号的第(M-2) OR电路C;向其输入来自第(M-2) OR电路A的输出信号和读取控制 信号的第(M-l)OR电路C,其中，所述读取控制信号控制共享电荷探 测部分的多个像素部分中的一个像素部分的读取操作，并使所述像素部 分的读取操作在最晚的时间处执行，其中，在共享电荷探测部分的多个 像素部分中的 一个执行初始快门操作时，为了对与所述的 一个像素部分 共享所述电荷探测部分并且尚未执行初始快门操作的其余像素部分执 行额外的快门操作，以及在共享所述电荷探测部分的多个像素部分中的 一个执行读取操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测 部分并且先前已经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操 作，向共享所述电荷探测部分的多个像素部分当中在最早的时间处执行 读取操作的像素部分提供来自第一 OR电路C的输出信号，向共享所述 电荷探测部分的多个像素部分当中在第二早的时间处执行读取操作的 像素部分提供来自第二 OR电路C的输出信号，......向共享所述电荷探测部分的多个像素部分当中在第(M-2)早的时间处执行读取操作的像 素部分提供来自第(M-2) OR电路C的输出信号，向共享所述电荷探 测部分的多个像素部分当中在第(M-l)早的时间处执行读取操作的像 素部分提供来自第(M-l) OR电路C的输出信号，向共享所述电荷探 测部分的多个像素部分当中在最晚的时间处执行读取操作的像素部分 提供来自第(M-l ) OR电路A的输出信号。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，共享所 述电荷探测部分的多个像素部分的数量为M(M是大于等于2的整数)，并且所述快门控制部分包括(M-2)个OR电^各B:向其输入读取控 制信号的第一OR电路B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测 部分的多个像素部分中的(M-l )个像素部分中的对应的一个读取操作， 并且使所述(M-l)个像素部分中的每者的读取操作在较晚的时间处执 行；向其输入读取控制信号的第二 OR电路B,其中，每一读取控制信 号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的(M-2)个像素部分中的 对应的一个的读取操作，并〗吏所述(M-2)个^象素部分中的每者的读取 操作在较晚的时间处执行；......向其输入了读取控制操作的第(M-3)OR电路B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的多个像 素部分中的三个像素部分中的对应的一个的读取操作，并使所述三个像 素部分中的每者的读取操作在较晚的时间处执行；以及向其输入了读取 控制操作的第(M-2)OR电路B,其中，每一读取控制信号控制共享电 荷探测部分的多个像素部分中的两个像素部分中的对应的 一个的读取 操作，并使所述两个像素部分中的每者的读取操作在较晚的时间处执 行，在共享所述电荷探测部分的多个像素部分中的 一 个执行读取操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且先前已经 执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操作，向共享所述电荷 探测部分的多个像素部分当中在最早的时间处执行读取操作的像素部 分提供来自第一 OR电路B的输出信号，向共享所述电荷探测部分的多 个像素部分当中在第二早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自 第二OR电路B的输出信号，......向共享所述电荷探测部分的多个像素部分当中在第(M-3)早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第(M-3) OR电路B的输出信号，向共享所述电荷探测部分的多个像素 部分当中在第(M-2)早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第(M-2) OR电路B的输出信号，向共享所述电荷探测部分的多个像素 部分当中在第(M-l)早的时间处执行读取操作的像素部分提供用于控 制在最晚的时间处执行读取操作的像素部分的读取控制信号。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，共享电 荷探测部分的多个像素部分的数量为4,并且所述快门控制部分包括 三个OR电路A:向其输入快门控制信号的第一 OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部分中的两个像素 部分中的对应的 一 个的初始快门操作，并使所述的两个像素部分的每者 的初始快门操作在较早的时间处执行；向其输入快门控制信号的第二OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部分中的三个^f象素部分中的对应的 一个的初始快门^t喿作，并使所述三个像素部分中的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；以及向其输 入快门控制信号的第三OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共享 电荷探测部分的四个像素部分中的对应的 一 个的初始快门操作，在共享 电荷探测部分的四个像素部分中的 一 个执行初始快门操作时，为了对与 所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且尚未执行初始快门操 作的其余像素部分执行额外的快门操作，向共享所述电荷探测部分的四 个像素部分中在最早的时间处执行初始快门操作的像素部分提供用于 控制所述像素部分的快门周期的快门控制信号，向共享所述电荷探测部 分的四个像素部分中在第二早的时间处执行初始快门操作的像素部分 提供来自第一 R电路A的输出信号，向共享所述电荷探测部分的四个 像素部分中在第三早的时间处执行初始快门操作的像素部分提供来自 第二 OR电路A的输出信号，向共享所述电荷探测部分的四个像素部分 中在最晚的时间处执行初始快门操作的像素部分提供来自第三OR电路 A的输出信号。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，共享电 荷探测部分的多个像素部分的数量为4,并且所述快门控制部分包括三 个OR电路A:向其输入快门控制信号的第一 OR电路A,其中，每一 快门控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部分中的两个像素部 分中的对应的 一 个的初始快门操作，并使所述的两个像素部分的每者的 初始快门操作在较早的时间处执行；向其输入快门控制信号的第二 OR 电路A，其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部 分中的三个像素部分中的对应的一个的初始快门操作，并使所述三个像 素部分中的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；以及向其输入快 门控制信号的第三OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷 才笨测部分的四个^象素部分中的对应的一个的初始快门:捧作；两个OR电 路B:向其输入读取控制信号的第一 OR电路B，其中，每一读取控制 信号控制共享电荷探测部分的四个像素部分中的三个像素部分中的对应的一个读取操作，并且使所述三个像素部分中的每者的读取操作在较晚的时间处执行；以及向其输入读取控制信号的第二OR电路B,其中， 每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部分中的两个像素部分中的对应的一个的读取操作，并使所述两个像素中的每者的读取 操作在较晚的时间处执行；以及三个OR电路C:向其输入快门控制信 号和来自第一OR电路B的输出信号的第一OR电路C,其中，所述快 门控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部分中的一个像素部分 的初始快门操作，并使所述像素部分的初始快门操作在最早的时间处执 行；向其输入来自第一 OR电路A的输出信号和来自第二 OR电路B的 输出信号的第二 OR电路C;以及向其输入来自第二 OR电路A的输出 信号和读取控制信号的第三OR电路C,其中，所述读取控制信号控制 共享电荷探测部分的四个像素部分中的 一个像素部分的读取操作，并使 所述像素部分的读取操作在最晚的时间处执行，在共享电荷探测部分的 四个像素部分中的 一个执行初始快门操作时，为了对与所述的 一个像素 部分共享所述电荷探测部分并且尚未执行初始快门操作的其余像素部 分执行额外的快门操作，以及在共享所述电荷探测部分的四个像素部分 中的 一 个执行读取操作时，为了对与所述的 一 个像素部分共享所述电荷 探测部分并且先前已经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快 门操作，向共享所述电荷探测部分的四个像素部分中在最早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第一 OR电路C的输出信号，向共享所 述电荷探测部分的四个像素部分中在第二早的时间处执行读取操作的 像素部分提供来自第二 O R电路C的输出信号，向共享所述电荷探测部 分的四个像素部分中在第三早的时间处执行读取操作的像素部分提供 来自第三OR电路C的输出信号，向共享所述电荷探测部分的四个像素 部分中在最晚的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第三OR电路 A的输出信号。仍然优选地，在根据本发明的放大型固态图像俘获设备中，共享电 荷探测部分的多个像素部分的数量为4，并且所述快门控制部分包括两 个OR电路B:向其输入读取控制信号的第一 OR电路B,其中，每一 读取控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部分中的三个像素部 分中的对应的一个读取操作，并且使所述三个像素部分中的每者的读取 操作在较晚的时间处执行；以及向其输入读取控制信号的第二 OR电路B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的四个像秉部分中 的两个像素部分中的对应的 一个的读取操作，并使所述两个像素中的每 者的读取操作在较晚的时间处执行；并且在共享所述电荷探测部分的四 个像素部分中的一个执行读取操作时，为了对与所述的一个像素部分共 享所述电荷探测部分并且先前已经执行了读取操作的其余像素部分执 行额外的快门操作，向共享所述电荷探测部分的四个像素部分中在最早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第一 OR电路B的输出信号，向共享所述电荷探测部分的四个像素部分中在第二早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第二OR电路B的输出信号，向共享所述 电荷探测部分的四个像素部分中在第三早的时间处执行读取操作的像 素部分提供用于控制在最晚的时间处执行读取操作的像素部分的读取 控制信号。根据本发明的电子信息装置将上述根据本发明的放大型固态图像 俘获设备用于其图像俘获部分，由此实现了上述目的。根据本发明，在由多个像素部分共享单个电荷探测部分的放大型固 态图像俘获设备中，通过在初始快门操作之前和读取操作之后添加额外 的快门操作抑制了通常在光电转换元件接收强入射光时产生的具有由 水平条以共享像素部分的数量为周期构成的图案的现象。在共享电荷探测部分的多个像素部分中的 一个执行初始快门操作 时，对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且尚未执行初始 快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作。照此，在俘获具有高亮 度的对象时，通过快门操作和额外的快门操作，不仅从对其执行了初始 快门操作的像素部分，而且从尚未执行初始快门操作的像素部分，对光 电转换元件上累积至饱和水平的信号电荷放电。因此，抑制了信号电荷 从光电转换元件溢出至电荷探测部分。因此，有可能从当前读取的像素 部分正确地读取原始信号。此外，由于在初始快门操作之前执行额外的 快门操作，因此其不会影响由初始快门操作和读取操作设置的光电荷累 积周期。此外，除了上述操作之外或者独立于上述操作，在共享电荷探测部 分的多个像素部分中的一个执行读取操作时，对与所述的一个像素部分 共享电荷探测部分，并且先前执行了读取操作的其余像素执行额外的快门操作。照此，在俘获具有高亮度的对象时，通过额外的快门操作，从 先前已经执行了读取操作的像素部分，对光电转换元件上再次累积至饱 和水平的信号电荷放电。因此，抑制了信号电荷从光电转换元件溢出至 电荷探测部分。因此，有可能从当前读取的像素部分正确地读取原始信 号。此外，由于在读取操作之后执行额外的快门操作，因此其不会影响 由初始快门操作和读取操作设置的光电荷累积周期。此外，共享电荷探测部分的多个像素部分的数量为N (N是大于等于2的整数)，并且在光电荷累积周期小于等于(N-l)倍的水平扫描 周期的情况下，当共享电荷探测部分的多个像素部分中的 一个执行初始 快门操作时，可以对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且 尚未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作。在这种情 况下，在对所述的其余像素部分执行初始操作之后执行所述的共享电荷 探测部分的多个像素部分中的一个的读取操作。因而，抑制了信号电荷 从所述的其余像素部分溢出至所述电荷探测部分。此外，在光电荷累积周期小于等于(N-l)倍的水平扫描周期的情 况下，在共享电荷探测部分的多个像素部分中的 一个执行读取操作时， 可以对与所述的一个像素部分共享电荷探测部分并且先前已经执行了 读取操作的其余像素部分执行额外的快门操作。在这种情况下，在对共 享所述电荷探测部分的多个像素部分中的一个执行读取操作时，通过额 外的快门操作对先前已经执行了读取操作的其余像素部分的光电转换 元件处在读取操作之后累积的信号电荷放电。因而，抑制了信号电荷从 所述的其余像素部分溢出至所述电荷探测部分。上述复位晶体管优选为抑制型晶体管。这是因为，在俘获具有高亮 度的对象的情况下，在不对共享单个电荷探测部分的多个像素部分中的 任何一个执行读取操作或快门操作时，即使累积到饱和水平的信号电荷 溢出至电荷探测部分，在光电转换元件处累积到饱和水平的信号电荷也 会通过抑制型复位晶体管的漏电流朝向电源一侧放电。照此，有可能避 免溢出电荷回流至光电转换元件，倾注到衬底上，并渗透到衬底的周围 的现象。根据本发明，在由多个像素部分共享单个电荷探测部分的放大型固 态图像俘获设备中，通过至少在初始快门操作之前或读取操作之后添加 额外的快门操作抑制了通常在光电转换元件接收强入射光时产生的具有由水平条以共享像素部分的数量为周期构成的图案的现象。因此，有 可能,人当前读取的^象素部分正确地读取原始信号。例如，在共享电荷探测部分的多个像素部分中的 一 个执行初始快门 操作时，对与所述的 一 个像素部分共享所述电荷探测部分并且尚未执行 初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作。照此，在俘获具有 高亮度的对象时，通过快门操作和额外的快门操作，不仅从对其执行了 初始快门操作的像素部分，而且从尚未执行初始快门操作的像素部分， 对光电转换元件上累积至饱和水平的信号电荷放电。因此，能够抑制信 号电荷从光电转换元件溢出至电荷探测部分。在这种情况下，由于在初 始快门操作之前执行额外的快门操作，因此其不会影响由初始快门操作 和读取操作设置的电荷累积周期。此外，在共享电荷探测部分的多个像素部分中的一个执行读取操作时，对与所述的一个像素部分共享电荷探测部分，并且先前执行了读取 操作的其余像素执行额外的快门操作。照此，在俘获具有高亮度的对象时，通过额外的快门操作，从先前已经执行了读取操作的像素部分，对 光电转换元件上再次累积至饱和水平的信号电荷放电。因此，能够抑制 信号电荷从光电转换元件溢出至电荷探测部分。在这种情况下，由于在 读取操作之后执行额外的快门操作，因此其不会影响由初始快门操作和读取操作设置的光电荷累积周期。对于本领域:技术人员而言，通过参考附图阅读和理解下述详细说明 本发明的这些和其他优点将变得显而易见。


图1是示出了根据本发明的实施例的四晶体管型APS图像传感器中 的四像素部分的示范性基本结构的电路图。图2的部分(a)到(b)的每者是用于说明图1所示的APS图像传 感器示范性操作的时序图。图3是示出了由图1所示的APS图像传感器获得的俘获图像的示意图。图4是示出了根据本实施例的APS图像传感器中的快门控制电路的 示范性基本结构的电路图；图4的部分(a)是在对"尚未执行初始快 门操作"或"先前已经执行了读取操作"的像素部分执行额外的快门操作时的电路图；图4的部分(b)是在只对"尚未执行初始快门操作" 的像素部分执行额外的快门操作时的电路图；图4的部分(c)是在只对"先前已经执行了读取操作"的像素部分执行额外的快门操作时的电 路图。图5的部分(a)和(b)的每者是示出了用于说明图1所示的APS 图像传感器的另 一示范性操作的时序图。图6是示出了根据本发明的另 一 实施例的四晶体管型APS图像传感 器的四像素部分的示范性基本结构的电路图。图7是示出了常规放大型固态图像俘获设备中的像素部分的示范性 结构的电路图。图8是参考文献1中公开的常规放大型固态图像俘获设备中的像素 部分的示范性结构的电路图。图9的部分(a)和(b)的每者是用于说明图8所示的放大型固态 图像俘获设备的示范性操作的时序图。图10是示出了图8所示的常规放大型固态图像俘获设备获得的俘 获图像的示意图。10 四^f象素部分11 快门控制电路PD-1到PD-4 光电转-4灸元件Tl-l到Tl-4传输晶体管(传输部分)FD 电荷纟果测部分T2放大晶体管(放大部分)T30复位晶体管(复位部分)T4选择晶体管(选择部分)T5负载晶体管(负载部分)TX1到TX4 传输晶体管驱动线RST复位晶体管驱动线SEL选择晶体管驱动线1A到3A、 1B、 2B、 1C到3C OR电^各具体实施方式
在下文中，将参考附图详细说明应用于四晶体管型APS图像传感器的根据本发明的放大型固态图像俘获设备的实施例。图1是根据本发明的实施例的四晶体管型APS图像传感器中的四像 素部分10的示范性基本结构的电路图。在图1所示的根据本实施例的四晶体管型APS图像传感器中，采用 四个像素部分(多个像素部分；这里为四个像素部分)作为一个单位， 每一四^象素部分10包括四个光电转换元件PD-1到PD-4,其沿垂直方 向《皮此相邻，并且对应于相应的四个^象素部分；以及传输晶体管Tl-l 到T1-4,其起着能够将信号电荷从光电转换元件PD-1到PD-4顺次传输 至电荷探测部分FD的传输部分的作用。将未连接至每一光电转换元件 PD的每一传输晶体管T1-1到T1-4的末端共同连接至电荷探测部分FD。 此外，所述四像素部分IO还包括复位晶体管T30,其起着用于将电荷 探测部分FD的电势复位至电源电压Vdd的复位部分的作用；放大晶体 管T2,其起着用于对来自电荷探测部分FD的电势(信号)放大的放大 部分的作用；以及选择晶体管T4，其起着用于将放大晶体管T2的输出 有选择地读取至读取信号线SIG的选择部分的作用。在根据本实施例的 四晶体管型APS图像传感器内按矩阵布置多个四像素部分10，以形成 图像俘获区域。将传输晶体管Tl-l到Tl-4的栅极分别连接至传输晶体管驱动线 TX1到TX4。将放大晶体管T2连接于电源电压Vdd和选择晶体管T4之间。将 传输晶体管T2的栅极连接至电荷探测部分FD。将复位晶体管T30连接于电源电压Vdd和电荷探测部分FD之间。 将复位晶体管T30的栅极连接至复位晶体管驱动线RST。将选择晶体管T4连接于放大晶体管T2和读取信号线SIG之间。将 选择晶体管T4的栅极连接至选择晶体管驱动线SEL。将读取信号线SIG通过负载晶体管T5连接至地电压端。按矩阵布 置多个四像素部分IO,并沿一个方向(水平方向)提供多条读取信号线 SIG。就上述结构而言，首先将复位晶体管T30置于导通状态，并将电荷 探测部分FD的电势复位至电源电压Vdd。之后，将处于顶部的传输晶体管Tl-l置于导通状态，并将信号电 荷/人光电转换元件PD-1传l叙至电荷〗果测部分FD。通过放大晶体管T2放大电荷探测部分FD处的电势，该电势是由信号电荷传输操作之前和之后二者之间的差异导致的。之后，将经放大的电势通过选择晶体管T4读取至读取信号线SIG。类似地，接下来将针对从顶部位于第二个的光电转换元件PD-2、从 顶部位于笫三个的光电转换元件PD-3和从顶部位于第四个的光电转换 元件PD-4中的每者执行向电荷探测部分FD传输信号电荷的操作、放大 电荷探测部分FD处的由信号电荷传输操作之前和之后二者之间的差异 导致的电势的操作和将放大电势(信号)读取到读取信号线SIG的操作。接下来，通过连接至读取信号线SIG的末端的负载晶体管T5接收 读取至读取信号线SIG的信号电荷，以输出信号Vout。在根据本实施例的四晶体管型APS图像传感器中，通过快门操作S (初始快门操作)设置像素的光电荷累积周期的开始，通过读取操作R 设置像素的光电荷累积周期的结束。在这样的操作中，当共享电荷探测 部分的多个像素部分中的一个执行快门操作S时，根据本发明的四晶体 管型APS图像传感器包括快门控制部分，其用于对与所述的 一个像素部 分共享所述电荷探测部分，并且尚未执行快门操作S的其余像素部分(每 者在当前周期内尚未执行初始快门操作S的像素部分)执行额外的快门 操作S，。此外，在共享电荷探测部分的多个像素部分中的一个执行读取 操作R时，所述快门控制部分对与所述的一个像素部分共享所述电荷探 测部分并且先前已经执行了读取操作R的其余像素部分(每者已经在当 前周期内执行了读取操作R的像素部分)执行额外的快门操作S'。本实 施例还具有额外的快门操作S'的特征，其目的在于抑制由除了当前读取 的像素部分以外的像素部分带来的光晕导致的由水平条构成的图案的 生成。在下文中，将详细描述额外的快门操作S'。图2的部分(a)是用于说明在快门周期(通过快门操作缩短的光 电荷累积周期)为一个水平扫描周期(1H)时，根据本实施例的四晶体 管型APS图像传感器的操作的时序图。图2示出了在对每一行顺次执行 读取操作时的情况。在图2中，S表示快门操作，R表示读取操作，S' 表示作为本实施例的特征的额外的快门操作。在图2的部分(a)中，将额外的快门操作S'添加至初始操作S之 前(暂时位于其之前)，还将额外的快门操作S'添加至读取操作R之后(暂时位于其后)，这与图9的部分(a)所示的常规技术的情况不同。照此，在对共享电荷探测部分FD的第一行到第四行的每者的光电 转换元件PD执行读取操作R时，通过快门操作S或S'对其余行的光电 转换元件PD上在快门操作S之前累积的信号电荷和在读取操作R之后 累积的信号电荷进行放电。因此，避免了信号电荷向电荷探测部分FD 溢出。因此，在对第一行到第四行中的任何一行执行信号电荷的读取时， 有可能准确地读取光电转换元件上累积的信号电荷，并且不会产生通常 出现的由水平条按照四行周期构成的图案。图3示出了不具有由水平条 按照四行周期构成的图案的俘获图像的显示。图2的部分(b)是用于说明在快门周期(通过快门操作缩短的光 电荷累积周期)为两个水平扫描周期(2H)时，根据本实施例的四晶体 管型APS图像传感器的操作的时序图。图2的部分(c)是用于说明在 快门周期(通过快门操作缩短的光电荷累积周期)为三个水平扫描周期 (3H)时，根据本实施例的四晶体管型APS图像传感器的操作的时序 图。而且，在图2的部分(b)和图2的部分(c)所示的情况下，采用 与图2的部分(a)所示的情况相同的操作，在对共享电荷探测部分FD 的第一行到第四行的每者的光电转换元件PD执行读取操作时，通过快 门操作S和S'对其余行的光电转换元件PD上在快门操作S之前累积的 信号电荷和在读取操作R之后累积的信号电荷进行放电。因此，避免了 信号电荷向电荷探测部分FD额溢出。因此，在对第一行到第四行中的 任何 一行执行信号电荷的读取时，有可能准确地读取光电转换元件上累 积的信号电荷，并且不会产生通常出现的由水平条按照四行周期构成的 图案。如上所述，在根据本实施例的四晶体管型APS图像传感器中，通过 快门操作S设置像素的光电荷累积周期的开始，通过读取操作R设置像 素的光电荷累积周期的结束。在这样的操作中，在共享电荷探测部分FD 的多个像素部分中的一个执行快门操作S时，对与所述的一个像素部分 共享所述电荷探测部分FD并且尚未执行快门操作S的其余像素部分扭i 行额外的快门操作S'。而且，在共享电荷探测部分FD的多个像素部分 中的一个执行读取操作R时，对与所述的一个像素部分共享电荷探测部 分FD,并且先前执行了读取操作R的其余像素执行额外的快门操作S'。用于控制快门操作S和S'的快门控制部 分的作用的快门控制电路11。图4是示出了根据本实施例的APS图像传感器中的快门控制电路 11的示范性基本结构( 一个例子)的电路图。图4的部分(a)在对"尚 未执行初始快门操作"或"先前已经执行了读取操作"的像素部分执行 额外的快门操作时的电路图。图4的部分(b)是在只对"尚未执行初 始快门操作"的像素部分执行额外的快门操作时的电路图。图4的部分(c)是在只对"先前已经执行了读取操作"的像素部分执行额外的快 门操作时的电路图。图4的部分(a)到(c)的每者示出了针对每一行 顺次执行读取操作的情况。图4的部分(a)所示的快门控制电路11只是一个例子。在该例子 中，共享单个电荷探测部分FD的多个像素部分的数量为M (M是大于 等于2的整数；在该例中，例如，M=4),所述快门控制电路11包括 三个OR电路1A到3A:向其输入快门控制信号sh—il和sh—l2的OR电 路1A (第一 OR电路A ),其中，快门控制信号sh—il和sh—12中的每 者控制共享电荷探测部分FD的四个像素部分中的两个像素部分(位于 第一行和第二行)中的对应的一个的初始快门操作，并且是所述两个像 素部分的初始快门操作在较早的时间处执行；向其输入快门控制信号 sh—il到sh—13的OR电路2A (第二 OR电路A ),其中，快门控制信号 sh—il到sh一i3中的每者控制共享电荷探测部分FD的四个像素部分中的 三个像素部分(处于第 一行到第三行)中的对应的 一个的初始快门操作， 并且使所述三个像素部分的初始快门操作在较早的时间处执行；以及向 其输入快门控制信号sh—il到sh—14的OR电路3A，其中，快门控制信 号sh—il到sh—14中的每者控制共享电荷探测部分FD的四个像素部分(除 以第一4t到第四行)中的对应的一个的初始快门才喿作；两个OR电路IB 和2B:向其输入读取控制信号rd—12到rd—14的OR电路IB (第一 OR 电路B ),其中，读取控制信号rd_i2到rd—14中的每者控制共享电荷探 测部分FD的四个^象素部分中的三个像素部分(处于第二行到第四行) 中的对应的一个的读取操作，并使所述三个像素部分的读取操作在较晚 的时间处执行；以及向其输入读取控制信号rd_i3和rd—14的OR电路2B(第二 OR电路B ),其中，读取控制信号rd—i3和rd—14中的每者控制 共享电荷探测部分FD的四个像素部分中的两个像素部分(处于第三行到第四行)中的对应的一个的读取操作，并使所述两个像素的读取操作在4支晚的时间处扭j亍；以及三个OR电路1C到3C:向其输入快门控制 信号sh_il以及来自OR电路IB的输出信号的OR电路1C(第一 OR电 路C),其中，快门控制电路sh—il控制共享电荷探测部分FD的四个像 素部分中的一个像素部分(除以第一行)的初始快门操作，并使所述像 素部分的初始快门操作在最早的时间处执行；向其输入来自OR电路1A 的输出信号和来自OR电路2B的输出信号的OR电路2C (第二 OR电 路C);以及向其输入来自OR电路2A的输出信号和读取控制信号rd—14 的OR电路3C (第三OR电路C )，其中，读取控制信号rd_i4控制共 享电荷探测部分FD的四个像素部分中的一个像素部分(处于第四行) 的读取操作，并使所述像素部分的读取操作在最晚的时间处执行。在快门控制电路ll中，向共享电荷探测部分FD的四个像素部分中 在最早的时间处执行读取操作的像素部分(处于第一行)提供来自OR 电路1C的输出信号sh—ilC,向共享电荷探测部分FD的四个像素部分 中在第二早的时间处执行读取操作的像素部分(处于第二行)提供来自 OR电路2C的输出信号sh_i2C,向共享电荷探测部分FD的四个像素部 分中在第三早的时间处执行读取操作的像素部分(处于第三行)提供来 自OR电路3C的输出信号sh—i3C,向共享电荷探测部分FD的四个像素 部分中在最晚的时间处执行读取操作的像素部分(处于第四行)提供来 自OR电路3A的输出信号sh—i4C。通过这种方式，在共享电荷探测部分FD的四个^象素部分中的一个 执行初始快门操作时，对与所述的 一个像素部分共享所述电荷探测部分 FD并且尚未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作。 而且，在共享电荷探测部分FD的四个像素部分中的一个执行读取操作 时，对与所述的一个像素部分共享电荷探测部分FD,并且先前执行了 读取操作的其余像素执行额外的快门操作。如上所述，根据本实施例的放大型固态图像俘获设备，像素部分(第 一行到第四行)包括光电转换元件PD1到PD4;用于将信号电荷分别 从光电转换元件PD1到PD4传输至单个电荷探测部分FD的传输晶体管 Tl-l到Tl-4，其中，将所述像素部分(第一行到第四行)共同连接至电 荷4冢测部分FD;用于将电荷探测部分FD处的电势复位至电源电压Vdd 的复位晶体管T3;以及用于对电荷探测部分FD处的电势进行放大和读取的放大晶体管T2。通过快门操作设置像素的光电荷累积周期的开始， 通过读取操作设置像素的光电荷累积周期的结束。在这样的操作中，在 共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的一个执行初始快门操作时，对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分FD并且尚未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作。因此，在放大型固态图像俘获设备中的电荷探测部分FD由多个光电转换元件共享时，有可能 避免具有由强入射光导致的由水平条以共享的光电转换元件的数量为 周期构成的的图案的现象。在上述实施例中，共享单个电荷探测部分(FD )的像素部分(PD+T1 ) 的数量为N二4。但是，只要共享单个电荷探测部分的像素部分的数量(N) 是大于等于2的整数，就可以对其应用根据本发明的放大型固态图像俘 获设备。上述实施例已经说明了将根据本发明的放大型固态图像俘获设 备应用于四晶体管型APS图像传感器的情况。或者，可以将根据本发明 的放大型固态图像俘获设备应用于二晶体管型或三晶体管型APS图像 传感器或者五晶体管型APS图像传感器。此外，共享单个电荷探测部分FD的像素部分的数量为N (N为大 于等于2的整数)，当光电荷累积周期(通过快门操作S和读取操作R 设置的周期)小于等于水平扫描周期的(N-l)倍时，优选执行上述的 额外的快门操作。在光电荷累积周期大于等于N个水平扫描周期(NxH ) 的情况下，在对像素部分执行读取操作R时，由于读取操作R不受溢出 的影响，因而不会产生由水平条按照N行周期构成的图案，因此其余像 素部分中的每者具有彼此相同的状态。上述实施例描述了这样的情况，其中，在共享电荷探测部分FD的 多个像素部分中的一个执行初始快门操作时，快门控制电路11对与所 述的一个像素部分共享所述电荷探测部分FD并且尚未执行初始快门操 作S的其余像素部分执行额外的快门操作，在共享电荷探测部分FD的 多个像素部分中的一个执行读取操作时，快门控制电路11对与所述的 一个像素部分共享所述电荷探测部分FD并且先前已经执行了读取操作 的其余像素部分执行额外的快门操作。但是，本发明不限于此。在共享 电荷探测部分FD的多个像素部分中的一个执行初始快门操作时，快门 控制电路11可以对与所述的 一个像素部分共享所述电荷探测部分FD并 且尚未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作。或者，在共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的一个执行读取操作时，快门控制电路11可以对与所述的一个像素部分共享电荷纟笨测部分FD,并且先前执行了读取操作的其余像素执行额外的快门操作。在上述实施例中，在对共享单个电荷探测部分FD的多个像素部分 中的一个执行初始快门操作时，可以提供图4的部分(b)所示的OR 电i 各lA到3A,从而对与所述的一个〗象素部分共享所述电荷探测部分FD 并且尚未执行初始快门操作的其余像素部分#1行额外的快门操作。此 外，在上述实施例中，在对共享单个电荷探测部分FD的多个像素部分 中的一个执行读取操作时，可以如图4的部分(c)所示，提供OR电路 1B和2B, /人而对与所述的一个^f象素部分共享所述电荷纟罙测部分FD并 且先前已经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操作。更具体地说，如图4的部分(a)所示，在对"尚未执行初始快门 操作"或"先前已经执行了读取操作"的像素部分执行额外的快门操作 时，共享电荷探测部分FD的多个像素部分的数量为4,并且所述快门 控制部分包括三个OR电路A:向其输入快门控制信号的OR电路1A, 其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分FD的四个像素部分中 的两个像素部分中的对应的 一个的初始快门操作，并使所述的两个像素 部分的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；向其输入快门控制信 号的OR电路2A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分FD 的四个{象素部分中的三个4象素部分中的对应的 一 个的初始快门才喿作，并 使所述三个像素部分中的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；向 其输入快门控制信号的OR电路3A,其中，每一快门控制信号控制共享 电荷探测部分FD的四个像素部分中的对应的一个的初始快门操作；两 个OR电路B:向其输入读取控制信号的OR电路IB,其中，每一读取 控制信号控制共享电荷探测部分FD的四个像素部分中的三个像素部分 中的对应的一个读取操作，并且使所述三个像素部分中的每者的读取操 作在4支晚的时间处执行；以及向其输入读取控制信号的OR电^各2B,其 中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部分FD的四个像素部分中的 两个^f象素部分中的对应的 一个的读取操作，并4吏所述两个^f象素部分中的 每者的读取操作在4交晚的时间处#1行；以及三个OR电^各C:向其输入 快门控制信号和来自OR电路IB的输出信号的OR电路1C,其中，所 述快门控制信号控制共享电荷探测部分FD的四个像素部分中的一个像素部分的初始快门操作，并使所述像素部分的初始快门操作在最早的时间处执行；向其输入来自OR电路1A的输出信号和来自OR电路2B的 输出信号的OR电路2C;以及向其输入来自OR电路2A的输出信号和 读取控制信号的OR电路3C,其中，所述读取控制信号控制共享电荷探 测部分FD的四个像素部分中的一个像素部分的读取操作，并使所述像 素部分的读取操作在最晚的时间处执行，在共享电荷探测部分FD的四 个像素部分中的 一个执行初始快门操作时，为了对与所述的 一 个像素部 分共享所述电荷探测部分FD并且尚未执行初始快门操作的其余像素部 分执行额外的快门操作，以及在共享所述电荷探测部分FD的四个像素 部分中的一个执行读取操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述 电荷探测部分FD并且先前已经执行了读取操作的其余^f象素部分^Ot额 外的快门操作，向共享所述电荷探测部分FD的四个像素部分当中在最 早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自OR电路1C的输出信号， 向共享所述电荷探测部分FD的四个像素部分当中在第二早的时间处执 行读取操作的像素部分提供来自OR电路2C的输出信号，向共享所述 电荷探测部分FD的四个像素部分当中在第三早的时间处执行读取操作 的像素部分提供来自OR电路3C的输出信号，向共享所述电荷探测部 分FD的四个像素部分当中在最晚的时间处执行读取操作的像素部分提 供来自OR电路3A的输出信号。此外，如图4的部分(b)所示，在只对"尚未执行初始快门操作，， 的像素部分执行额外的快门操作时，共享电荷探测部分FD的多个像素 部分的数量为4,并且所述快门控制部分包括三个OR电路A:向其 输入快门控制信号的OR电路IA,其中，每一快门控制信号控制共享电 荷探测部分FD的四个^象素部分中的两个^f象素部分中的对应的一个的初 始快门操作，并使所述的两个像素部分的每者的初始快门操作在较早的 时间处执行；向其输入快门控制信号的OR电路2A,其中，每一快门控 制信号控制共享电荷探测部分FD的四个像素部分中的三个像素部分中 的对应的一个的初始快门操作，并使所述三个像素部分中的每者的初始 快门操作在较早的时间处执行；向其输入快门控制信号的OR电路3A, 其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分FD的四个像素部分中 的对应的一个的初始快门操作，在共享电荷探测部分FD的四个像素部 分中的 一个执行初始快门操作时，为了对与所述的 一个像素部分共享所述电荷探测部分FD并且尚未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作，向共享所述电荷探测部分FD的四个像素部分中在最早的时间处执行初始快门操作的像素部分提供用于控制所述像素部分的快门周期的快门控制信号，向共享所述电荷探测部分FD的四个像素部 分中在第二早的时间处执行初始快门操作的像素部分提供来自OR电路 1A的输出信号，向共享所述电荷探测部分FD的四个^^素部分中在第三 早的时间处执行初始快门操作的像素部分提供来自OR电路2A的输出 信号，向共享所述电荷探测部分FD的四个像素部分中在最晚的时间处 执行初始快门操作的像素部分提供来自OR电路3A的输出信号。此外，如图4的部分(c)所示，在只对"先前已经执行了读取操 作"的像素部分执行额外的快门操作时，共享电荷探测部分FD的多个 像素部分的数量为4,并且所述快门控制部分包括两个OR电路B: 向其输入读取控制信号的OR电路IB,其中，每一读取控制信号控制共 享电荷:探测部分FD的四个^象素部分中的三个1象素部分中的对应的一个 读取操作，并且使所述三个像素部分中的每者的读取操作在较晚的时间 处执行；以及向其输入读取控制信号的OR电路2B,其中，每一读取控 制信号控制共享电荷探测部分FD的四个像素部分中的两个像素部分中 的对应的一个的读取操作，并使所述两个l象素部分中的每者的读取操作 在專交晚的时间处执行；在共享电荷探测部分FD的四个^象素部分中的一 个执行读取操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部 分FD并且先前已经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操 作，向共享所述电荷探测部分FD的四个像素部分中在最早的时间处执 行读取操作的像素部分提供来自OR电路IB的输出信号，向共享所述 电荷探测部分FD的四个像素部分中在第二早的时间处执行读取操作的 像素部分提供来自OR电路2B的输出信号，向共享所述电荷探测部分 FD的四个像素部分中在第三早的时间处执行读取操作的像素部分提供 用于控制在最晚的时间处执行读取操作的像素部分的读取控制信号。这里，将针对共享电荷探测部分FD的多个像素部分的数量M (M 为大于等于2的整数)进行说明。在这种情况下，所述快门控制部分包 括(M-l )个OR电路A:向其输入快门控制信号的OR电路1A,其 中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的 两个像素部分中的对应的 一个的初始快门操作，并使所述的两个像素部分的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；向其输入快门控制信号的OR电路2A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分FD的 多个像素部分中的三个像素部分中的对应的 一个的初始快门操作，并使 所述三个像素部分中的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；......向其输入快门控制信号的OR电路(M-2) A,其中，所述快门控制信号 控制共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的(M-l)个像素部分中 的对应的一个的初始快门操作，并使所述(M-l)个像素部分中的每者 的初始快门操作在较早的时间处执行；以及向其输入快门控制信号的 OR电路(M-l)A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分FD 的多个像素部分中的对应的 一个的初始快门操作；(M-2 )个OR电路B: 向其输入读取控制信号的OR电路IB,其中，每一读取控制信号控制共 享电荷探测部分FD的多个像素部分中的(M-l)个像素部分中的对应 的一个读取操作，并且使所述(M-l)个像素部分中的每者的读取操作 在较晚的时间处执行；向其输入读取控制信号的OR电路2B,其中，每 一读取控制信号控制共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的(M-2 ) 个像素部分中的对应的一个的读取操作，并使所述(M-2)个像素部分 中的每者的读取操作在较晚的时间处执行；......向其输入了读取控制操作的OR电路(M-3)B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部 分FD的多个像素部分中的三个像素部分中的对应的一个的读取操作， 并4吏所述三个像素部分中的每者的读取操作在4支晚的时间处执行；以及 向其输入了读取控制操作的OR电路(M-2) B,其中，每一读取控制信 号控制共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的两个像素部分中的对 应的一个的读取操作，并使所述两个像素部分中的每者的读取操作在较 晚的时间处执行；以及(M-l)个OR电路C:向其输入快门控制信号 和来自OR电路IB的输出信号的OR电路1C,其中，所述快门控制信 号控制共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的一个像素部分的初始 快门操作，并使所述像素部分的初始快门操作在最早的时间处执行；向 其输入来自OR电路1A的输出信号和来自OR电路2B的输出信号的 OR电路2C;……向其输入来自OR电路(M-3 ) A的输出信号和来自 OR电路(M-2) B的输出信号的OR电路(M-2) C;向其输入来自OR 电路(M-2) A的输出信号和读取控制信号的OR电路(M-l ) C,其中， 所述读取控制信号控制共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的一个像素部分的读取操作，并使所述像素部分的读取操作在最晚的时间处执 行，在共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的一个执行初始快门操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分FD并且尚 未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作，以及在共享 所述电荷探测部分FD的多个像素部分中的一个执行读取操作时，为了 对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分FD并且先前已经执行 了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操作，向共享所述电荷探测 部分FD的多个像素部分当中在最早的时间处执行读取操作的像素部分 提供来自OR电路1C的输出信号，向共享所述电荷探测部分FD的多个 像素部分当中在笫二早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自OR 电路2C的输出信号，……向共享所述电荷探测部分FD的多个像素部分 当中在第(M-2)早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自OR电 路(M-2) C的输出信号，向共享所述电荷探测部分FD的多个像素部分 当中在第(M-l)早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自OR电 路(M-l ) C的输出信号，向共享所述电荷探测部分FD的多个像素部分 当中在最晚的时间处执行读取操作的像素部分提供来自OR电路(M-l ) A的输出信号。或者，共享电荷探测部分FD的多个像素部分的数量为M (M为大 于等于2的整数)，并且所述快门控制部分包括(M-l )个OR电路 向其输入快门控制信号的OR电路IA,其中，每一快门控制信号控制共 享电荷探测部分FD的多个像素部分中的两个像素部分中的对应的一个 的初始快门操作，并使所述的两个像素部分的每者的初始快门操作在较 早的时间处执行；向其输入快门控制信号的OR电路2A,其中，每一快 门控制信号控制共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的三个像素部 分中的对应的 一个的初始快门操作，并使所述三个像素部分中的每者的 初始快门操作在较早的时间处执行；......向其输入快门控制信号的OR电路(M-2)A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分FD的 多个像素部分中的(M-l )个像素部分中的对应的一个的初始快门操作， 并使所述(M-l)个像素部分中的每者的初始快门操作在较早的时间处 执行；以及向其输入快门控制信号的OR电路(M-l ) A，其中，每一快 门控制信号控制共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的对应的一个 的初始快门操作；在共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的一个执行初始快门操作时，为了对与所述的 一个像素部分共享所述电荷探测部 分FD并且尚未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作，向共享所述电荷探测部分FD的多个像素部分中在最早的时间处执行初始快门操作的像素部分提供用于控制所述像素部分的快门周期的快门控制信号，向共享所述电荷探测部分FD的多个像素部分中在第二 早的时间处执行初始快门操作的像素部分提供来自OR电路1A的输出 信号，向共享所述电荷探测部分FD的多个像素部分中在第三早的时间 处执行初始快门操作的像素部分提供来自OR电路2A的输出信号，......向共享所述电荷探测部分FD的多个像素部分中在第(M-l)早的时间 处执行初始快门操作的像素部分提供来自OR电路(M-2) A的输出信 号，向共享所述电荷探测部分FD的多个像素部分中在最晚的时间处执 行初始快门操作的像素部分提供来自OR电路(M-l) A的输出信号。或者，共享电荷探测部分FD的多个像素部分的数量为M (M是大 于等于2的整数)，并且所述快门控制部分包括(M-2)个OR电路B: 向其输入读取控制信号的OR电路1B，其中，每一读取控制信号控制共 享电荷探测部分FD的多个像素部分中的(M-l)个像素部分中的对应 的一个读取操作，并且使所述(M-l)个像素部分中的每者的读取操作 在较晚的时间处执行；向其输入读取控制信号的OR电路2B,其中，每 一读取控制信号控制共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的(M-2 ) 个像素部分中的对应的一个的读取操作，并使所述(M-2)个像素部分 中的每者的读取操作在较晚的时间处执行；......向其输入了读取控制操作的OR电路(M-3) B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部 分FD的多个像素部分中的三个像素部分中的对应的一个的读取操作， 并使所述三个像素部分中的每者的读取操作在较晚的时间处执行；以及 向其输入了读取控制操作的OR电路(M-2) B,其中，每一读取控制信 号控制共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的两个像素部分中的对 应的一个的读取操作，并使所述两个像素部分中的每者的读取操作在较 晚的时间处执行，在共享电荷探测部分FD的多个像素部分中的一个执 行读取操作时，为了对与所述的 一个像素部分共享所述电荷探测部分FD 并且先前已经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操作，向 共享所述电荷探测部分FD的多个像素部分中在最早的时间处执行读取 操作的像素部分提供来自OR电路IB的输出信号，向共享所述电荷探测部分FD的多个像素部分中在第二早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自OR电路2B的输出信号，......向共享所述电荷探测部分FD的多个像素部分中在第(M-3)早的时间处执行读取操作的像素部分提 供来自OR电路(M-3) B的输出信号，向共享所述电荷探测部分FD的 多个像素部分中在第(M-2)早的时间处执行读取操作的像素部分提供 来自OR电路(M-2) B的输出信号，向共享所述电荷探测部分FD的多 个像素部分中在第(M-l)早的时间处执行读取操作的像素部分提供用 于控制在最晚的时间处执行读取操作的像素部分的读取控制信号。应当注意，图1中的复位晶体管T30优选为抑制(depression)型 晶体管。这是因为，在俘获具有高亮度的对象的情况下，在不对共享单 个电荷探测部分FD的像素部分中的任何一个执行读取操作或快门操作 时，即使累积到饱和水平的信号电荷溢出至电荷探测部分FD,在光电 转换元件PD处累积到饱和水平的信号电荷也会通过抑制型复位晶体管 T30的漏电流朝向电源一侧;改电。照此，有可能避免溢出电荷回流至光 电转换元件，倾注到衬底上，并渗透到衬底的周围的现象。可以将增强 型晶体管用于传输晶体管Tl、放大晶体管T2和选择晶体管T4中的每 者。此外，可以将嵌入光电二极管用于光电转换元件PD。图2示出了沿一个方向从共享单个电荷探测部分FD的每一像素部 分顺次读取信号电荷的情况。但是，本发明不限于此。或者，可以将本 发明应用于按照非顺次的方式从共享单个电荷探测部分FD的每一像素 部分读取信号电荷的情况。例如，在按照非顺次的方式执行读取操作的情况下，图5的部分(a) 示出了在应用了本发明的情况下按照第一行—第三行—第二行—第四 行的顺序执行读取操作时的时序图，图5的部分(b)示出了在应用了 本发明的情况下按照第一行—第三行—(笫X行)—第二行-第四行执 行读取操作时的时序图。这里，第X行是指不与所述第一行到第四行的 光电转换元件PD共享所述电荷探测部分FD的行。在图5中的两种情 况下，在对共享电荷探测部分FD的第一行到第四行中的每者上的光电 转换元件PD执行读取操作R时，通过快门操作(S和S')对在快门操 作S之前累积的信号电荷和在读取操作R之后累积的信号电荷放电。因 此，就像图2所示的情况一样，能够避免信号电荷从电荷探测部分FD 溢出。当按照非顺次的方式读取信号电荷时，快门控制电路11中的逻辑 电路的构造复杂。因而，这里将省略对其的说明。如图1所示，上述实施例已经描述了在放大晶体管T2和读取信号线SIG之间提供了用于将放大晶体管T2的输出作为信号数据有选择地 读取至读取信号线SIG的选择晶体管T4的情况。但是，本发明不限于 此。或者，可以如图6所示，在放大晶体管T2和电源Vdd的电压输出 端之间提供将放大晶体管T2的输出作为信号数据有选择地读取至读取 信号线SIG的选择晶体管T4。图1和图6所示的每种情况下的选择晶体 管T4的位置之间的差异在于，在图1中，在放大晶体管T2和读取信号 线SIG之间提供选择晶体管T4,在图6中，在放大晶体管T2和电源 Vdd的电压输出端之间提供选择晶体管T4。但是，在两种情况下，选择 晶体管T4可以按照相同的方式执行选择，其可以将放大晶体管T2的输 出有选择地读取至读取信号线SIG。如上所述，利用优选实施例对本发明进行了举例说明。但是，不应 仅基于上述实施例解释本发明。应当理解，应当仅以权利要求为基础解 释本发明的范围。还应当理解，本领域技术人员通过对本发明的优选实 施例的详细说明，能够基于对本发明的说明和-公知常识实现等效技术范 围。此外，应当理解，应当按照与本说明书中具体描述的内容相同的方 式将本说明书中引用的任何专利、任何专利申请和任何参考文献引入到 本说明书中以供参考。工业实用性根据本发明，在下述领域中 一种放大型固态图像俘获设备，其具 有用于放大和读取信号电荷的放大功能，所述信号电荷是由光电转换元 件对对象的光进行光电转换而得到的；以及一种采用所述放大型固态图像俘获设备作为其图像俘获部分的电子信息装置，具体而言，本发明涉 及 一种放大型固态图像俘获设备，其中，电荷探测部分由多个像素部 分共享；以及一种采用所述放大型固态图像俘获设备作为其图像俘获部 分的图像输入装置的电子信息装置(例如，数字摄像机(数字视频摄像 机、数字静物摄影机)、图像输入摄像机、扫描仪、传真机、配备照相 机等的蜂窝电话装置)，通过至少在初始快门操作之前或在读取操作之 后添加额外的快门操作抑制了通常出现的具有由水平条以共享像素部分的数量为周期构成的图案的现象。因此，有可能从当前读取的像素部 分准确地读取原始信号。例如，在共享电荷:探测部分FD的多个像素部分中的一个执4亍初始 快门操作时，对与所述的 一个像素部分共享所述电荷探测部分并且尚未 执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作。照此，在俘获 具有高亮度的对象时，通过快门操作和额外的快门操作，不仅从对其执 行了初始快门操作的像素部分，而且从尚未执行初始快门操作的像素部 分，对光电转换元件上累积至饱和水平的信号电荷放电。因此，能够抑 制信号电荷从光电转换元件溢出至电荷探测部分。在这种情况下，由于 在初始快门操作之前执行额外的快门操作，因此其不会影响由初始快门 操作和读取操作设置的光电荷累积周期。此外，在共享电荷探测部分的多个像素部分中的 一 个执行读取操作时，对与所述的一个像素部分共享电荷探测部分，并且先前执行了读取 操作的其余像素执行额外的快门操作。照此，在俘获具有高亮度的对象时，通过额外的快门操作，从先前已经执行了读取操作的像素部分，对 光电转换元件上再次累积至饱和水平的信号电荷放电。因此，能够抑制 信号电荷从光电转换元件溢出至电荷探测部分。在这种情况下，由于在 读取操作之后执行额外的快门操作，因此其不会影响由初始快门操作和 读取操作设置的光电荷累积周期。对应本领域技术人员而言，在不背离本发明的范围和精神的情况 下，各种其他的实施例显而易见的，并且能够容易地实施。相应地，并 非旨在使权利要求的范围局限于文中给出的说明，而是应当对所述权利 要求做出广义的解释。
权利要求
1. 一种放大型固态图像俘获设备，其具有多个像素部分，每一像素部分包括用于接收对象的光并对所述的对象的光执行光电转换的光电转换元件以及能够将信号电荷从所述光电转换元件传输至电荷探测部分的传输部分，将所述多个像素部分连接至每一电荷探测部分，所述放大型固态图像俘获设备将所述电荷探测部分处的电势作为每一像素部分的信号数据进行放大和读取，所述放大型固态图像俘获设备包括在共享电荷探测部分的多个像素部分中的一个执行初始快门操作时，快门控制部分，用于对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且尚未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作。
2. 根据权利要求1所述的放大型固态图像俘获设备，其中，在共 享电荷探测部分的多个像素部分中的 一个执行读取操作时，所述快门控制部分对与所述的 一个像素部分共享所述电荷探测部 分并且先前已经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操作。
3. —种放大型固态图像俘获设备，其具有多个像素部分，每一像 素部分包括用于接收对象的光并对所述的对象的光执行光电转换的光 电转换元件以及能够将信号电荷从所述光电转换元件传输至电荷探测 部分的传输部分，将所述多个像素部分连接至每一电荷探测部分，所述部分的信号数据进行放大和读取，所述放^^型固态图像俘获设l包括:、 在共享电荷探测部分的多个像素部分中的一个执行读取操作时，快门控制部分，其用于对与所述的一个像素部分共享所迷电荷探测 部分并且先前已经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操 作，#巾所述的额外的快门操作与指示所述光电转换元件的光电荷累积周 期开始的初始快门操作不同。
4. 根据权利要求1或3所述的放大型固态图像俘获设备，其中， 通过所迷初始快门操作设置每 一 像素部分的光电荷累积周期的开始，通 过所述读取操作设置每一像素部分的光电荷累积周期的结束。
5. 根据权利要求4所述的放大型固态图像俘获设备，其中，所述 的共享电荷探测部分的多个像素部分的数量为N (N是大于等于2的整数)，所述光电荷累积周期小于等于(N-l)倍的水平扫描周期。
6. 根据权利要求1或3所述的放大型固态图像俘获设备，其中， 为每一电荷探测部分提供用于在读取信号数据时对所述电荷探测部分 处的电势复位的复位部分，以及用于对所述电荷探测部分处的电势放大 的i文大部分。
7. 根据权利要求6所述的放大型固态图像俘获设备，其中，所述 复位部分为抑制型晶体管。
8. 根据权利要求6所述的放大型固态图像俘获设备，其中，所述 传输部分和所述放大部分每者为增强型晶体管。
9. 根据权利要求1或3所述的放大型固态图像俘获设备，其中， 所述光电转换元件为嵌入光电二极管。
10. 根据权利要求6所述的放大型固态图像俘获设备，其中，在所 述》文大部分和读取信号线之间，或者在所述》文大部分和电源之间提供用线的选择部分^ ' ' '''' ^
11. 根据权利要求1或3所述的放大型固态图像俘获设备，其中， 将所述电荷探测部分共同连接至沿垂直方向纟皮此相邻布置的两个到四 个^f象素部分。
12. 根据权利要求1所述的放大型固态图像俘获设备，其中，所述 的共享电荷探测部分的多个像素部分的数量为M(M是大于等于2的整 数)，并且所述快门控制部分包括(M-l)个OR电路向其输入快门 控制信号的第一OR电路A，其中，每一快门控制信号控制共享电荷探 测部分的多个像素部分中的两个像素部分中的对应的一个的初始快门 操作，并使所述的两个像素部分的每者的初始快门操作在较早的时间处 执行；向其输入快门控制信号的第二 OR电路A,其中，每一快门控制 信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的三个像素部分中的对 应的 一个的初始快门操作，并使所述三个像素部分中的每者的初始快门 操作在较早的时间处执行；……向其输入快门控制信号的第(M-2)OR 电路A,其中，所述快门控制信号控制共享电荷探测部分的多个像素部 分中的(M-l)个像素部分中的对应的一个的初始快门操作，并使所述(M-l)个像素部分中的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；以 及向其输入快门控制信号的第(M-l)OR电路A，其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分的多个Y象素部分中的对应的一个的初始快 门操作，其中，在共享电荷探测部分的多个像素部分中的 一个执行初始快门 操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且尚未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作，向共享所述电荷探测部分的多个像素部分中在最早的时间处执行 初始快门操作的像素部分提供用于控制所述像素部分的快门周期的快 门控制信号，向共享所述电荷探测部分的多个像素部分中在第二早的时间处执行初始快门操作的像素部分提供来自第一 OR电路A的输出信 号，向共享所述电荷探测部分的多个像素部分中在第三早的时间处执行 初始快门操作的像素部分提供来自第二 OR电路A的输出信号，......向共享所述电荷探测部分的多个像素部分中在第(M-l)早的时间处执行 初始快门操作的像素部分提供来自第(M-2) OR电路A的输出信号， 向共享所述电荷探测部分的多个像素部分中在最晚的时间处执行初始 快门操作的像素部分提供来自第(M-l) OR电路A的输出信号。
13.根据权利要求2所述的放大型固态图像俘获设备，其中，所述 的共享电荷探测部分的多个像素部分的数量为M(M是大于等于2的整 数)，并且所述快门控制部分包括(M-l)个OR电路A:向其输入快门控制信号的第一OR电路A, 其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的两 个像素部分中的对应的一个的初始快门操作，并使所述的两个像素部分 的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；向其输入快门控制信号的第二OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分的多 个像素部分中的三个像素部分中的对应的一个的初始快门操作，并使所 述三个像素部分中的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；......向其输入快门控制信号的第(M-2) OR电路A,其中，所述快门控制信号 控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的(M-l)个像素部分中的对 应的一个的初始快门#:作，并#_所述(M-l)个^象素部分中的每者的初 始快门操作在较早的时间处执行；以及向其输入快门控制信号的第 (M-l)OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分的 多个像素部分中的对应的 一个的初始快门操作；(M-2)个OR电路B:向其输入读取控制信号的第一 OR电路B, 其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的 (M-l)个4象素部分中的对应的一个读取才喿作，并且使所述(M-l)个 像素部分中的每者的读取操作在较晚的时间处执行；向其输入读取控制 信号的第二OR电路B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部 分的多个像素部分中的(M-2 )个像素部分中的对应的一个的读取操作， 并使所述(M-2)个像素部分中的每者的读取操作在较晚的时间处扭i 行；……向其输入了读取控制操作的第(M-3)OR电路B,其中，每一 读取控制信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的三个像素部 分中的对应的一个的读取操作，并使所述三个像素部分中的每者的读取 操作在较晚的时间处执行；以及向其输入了读取控制操作的第(M-2) OR电路B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的多个像 素部分中的两个像素部分中的对应的 一个的读取操作，并使所述两个像 素部分中的每者的读取操作在较晚的时间处执行；以及(M-l )个OR电路C:向其输入快门控制信号和来自第一 OR电路 B的输出信号的第一OR电路C,其中，所述快门控制信号控制共享电 荷探测部分的多个像素部分中的 一个像素部分的初始快门操作，并使所 述像素部分的初始快门操作在最早的时间处执行；向其输入来自第一 OR电路A的输出信号和来自第二 OR电路B的输出信号的笫二 OR电 路C;......向其输入来自第(M-3)OR电路A的输出信号和来自第(M-2)OR电路B的输出信号的第(M-2)OR电路C;向其输入来自第(M-2) OR电路A的输出信号和读取控制信号的第(M-l)OR电路C,其中， 所述读取控制信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的一个像 素部分的读取操作，并使所述像素部分的读取操作在最晚的时间处执行，在共享电荷探测部分的多个像素部分中的 一 个执行初始快门操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且尚未执 行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作，以及在共享所述电荷探测部分的多个像素部分中的 一个执行读取操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且先前已经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操作，向共享所述电荷探测部分的多个像素部分当中在最早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第一 OR电路C的输出信号，向共享所述电荷探测部分的多个像素部分当中在第二早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第二 OR电路C的输出信号，......向共享所述电荷探测部分的多个像素部分当中在第(M-2)早的时间处执行读取操作的 像素部分提供来自第(M-2) OR电路C的输出信号，向共享所述电荷 探测部分的多个像素部分当中在第(M-l)早的时间处执行读取操作的 像素部分提供来自第(M-l) OR电路C的输出信号，向共享所述电荷 探测部分的多个像素部分当中在最晚的时间处执行读取操作的像素部 分提供来自第(M-l ) OR电路A的输出信号。
14.根据权利要求3所述的放大型固态图像俘获设备，其中，共享 所述电荷探测部分的多个像素部分的数量为M (M是大于等于2的整 数)，所述快门控制部分包括(M-2)个OR电路B:向其输入读取控制信号的第一 OR电路B, 其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的 (M-l)个〗象素部分中的对应的一个读取操作，并且4吏所述(M-l)个 像素部分中的每者的读取操作在较晚的时间处执行；向其输入读取控制 信号的第二OR电路B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部 分的多个像素部分中的(M-2)个像素部分中的对应的一个的读取操作， 并使所述(M-2)个像素部分中的每者的读取操作在较晚的时间处执 行；......向其输入了读取控制操作的第(M-3)OR电路B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的多个像素部分中的三个像素部 分中的对应的一个的读取操作，并使所述三个像素部分中的每者的读取 操作在较晚的时间处执行；以及向其输入了读取控制操作的第(M-2) OR电路B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的多个像 素部分中的两个^象素部分中的对应的一个的读取操作，并4吏所述两个^象 素部分中的每者的读取操作在4交晚的时间处执行，在共享所述电荷探测部分的多个像素部分中的一个执行读取操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且先前已 经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操作，向共享所述电荷探测部分的多个像素部分当中在最早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第一 OR电路B的输出信号，向共享所 述电荷探测部分的多个像素部分当中在第二早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第二 O R电路B的输出信号，......向共享所述电荷探测部分的多个像素部分当中在第(M-3)早的时间处执行读取操作的 像素部分提供来自第(M-3) OR电路B的输出信号，向共享所述电荷 探测部分的多个像素部分当中在第(M-2)早的时间处执行读取操作的 像素部分提供来自第(M-2) OR电路B的输出信号，向共享所述电荷 探测部分的多个像素部分当中在第(M-l)早的时间处执行读取操作的 像素部分提供用于控制在最晚的时间处执行读取操作的像素部分的读 取控制信号。
15.根据权利要求12所述的放大型固态图像俘获设备，其中，共 享所述电荷探测部分的多个像素部分的数量为4,并且所述快门控制部 分包括三个OR电路A:向其输入快门控制信号的第一 OR电路A,其中， 每一快门控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部分中的两个像 素部分中的对应的一个的初始快门操作，并使所述的两个像素部分的每 者的初始快门操作在较早的时间处执行；向其输入快门控制信号的第二 OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分的四个像 素部分中的三个像素部分中的对应的 一个的初始快门才喿作，并使所述三 个像素部分中的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；向其输入快 门控制信号的第三OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷 探测部分的四个4象素部分中的对应的 一 个的初始快门才喿作，在共享电荷探测部分的四个像素部分中的 一 个执行初始快门操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且尚未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作，向共享所述电荷探测部分的四个像素部分中在最早的时间处执行 初始快门操作的像素部分提供用于控制所述像素部分的快门周期的快 门控制信号，向共享所述电荷探测部分的四个像素部分中在第二早的时 间处执行初始快门操作的像素部分提供来自第一 OR电路A的输出信 号，向共享所述电荷探测部分的四个像素部分中在第三早的时间处执行初始快门操作的像素部分提供来自第二 OR电路A的输出信号，向共享所述电荷探测部分的四个像素部分中在最晚的时间处执行初始快门操作的像素部分提供来自第三OR电路A的输出信号。
16.根据权利要求13所述的放大型固态图像俘获设备，其中，共 享所述电荷探测部分的多个像素部分的数量为4,并且所述快门控制部 分包括三个OR电路A:向其输入快门控制信号的第一OR电路A,其中， 每一快门控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部分中的两个像 素部分中的对应的 一个的初始快门操作，并使所述的两个像素部分的每 者的初始快门操作在较早的时间处执行；向其输入快门控制信号的第二 OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共享电荷探测部分的四个像 素部分中的三个像素部分中的对应的 一 个的初始快门操作，并使所述三 个像素部分中的每者的初始快门操作在较早的时间处执行；以及向其输 入快门控制信号的第三OR电路A,其中，每一快门控制信号控制共享 电荷探测部分的四个像素部分中的对应的一个的初始快门操作；两个OR电路B:向其输入读取控制信号的第一OR电路B,其中， 每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部分中的三个像素部分中的对应的 一个读取操作，并且使所述三个像素部分中的每者的 读取操作在较晚的时间处执行；以及向其输入读取控制信号的笫二 OR 电路B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部 分中的两个^f象素部分中的对应的一个的读取才桑作，并^f吏所述两个^象素中 的每者的读取操作在较晚的时间处执行；以及三个OR电路C:向其输入快门控制信号和来自第一 OR电路B的 输出信号的第一OR电路C,其中，所述快门控制信号控制共享电荷探 测部分的四个^f象素部分中的 一个《象素部分的初始快门操作，并使所述像 素部分的初始快门操作在最早的时间处执行；向其输入来自第一OR电 路A的输出信号和来自第二OR电路B的输出信号的第二OR电路C; 以及向其输入来自第二 OR电路A的输出信号和读取控制信号的第三 OR电路C,其中，所述读取控制信号控制共享电荷探测部分的四个像 素部分中的一个像素部分的读取操作，并使所述像素部分的读取操作在 最晚的时间处执行，在共享电荷探测部分的四个像素部分中的 一 个执行初始快门操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且尚未执 行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作，以及在共享所述电荷探测部分的四个像素部分中的 一 个执行读取操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且先前已 经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操作，向共享所述电荷探测部分的四个像素部分中在最早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第一 OR电路C的输出信号，向共享所述 电荷探测部分的四个像素部分中在第二早的时间处执行读取操作的像 素部分提供来自第二OR电路C的输出信号，向共享所述电荷探测部分 的四个像素部分中在第三早的时间处执行读取操作的像素部分提供来 自第三OR电路C的输出信号，向共享所述电荷探测部分的四个像素部 分中在最晚的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第三OR电路A 的输出信号。
17.根据权利要求14所述的放大型固态图像俘获设备，其中，共 享所述电荷探测部分的多个像素部分的数量为4,并且所述快门控制部 分包括两个OR电^各B:向其l俞入读取控制信号的第一OR电^各B,其中， 每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部分中的三个像素部分中的对应的一个读取操作，并且使所述三个像素部分中的每者的 读取4喿作在较晚的时间处执4t;以及向其输入读取控制信号的第二 OR 电路B,其中，每一读取控制信号控制共享电荷探测部分的四个像素部 分中的两个4象素部分中的对应的 一个的读取操作，并4吏所述两个4象素部 分中的每者的读取操作在较晚的时间处执行；并且在共享所述电荷探测部分的四个像素部分中的 一个执行读取操作时，为了对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且先前已 经执行了读取操作的其余像素部分执行额外的快门操作，向共享所述电荷探测部分的四个像素部分中在最早的时间处执行 读取操作的像素部分提供来自第一OR电路B的输出信号，向共享所述 电荷探测部分的四个像素部分中在第二早的时间处执行读取操作的像素部分提供来自第二OR电路B的输出信号，向共享所述电荷探测部分 的四个像素部分中在第三早的时间处执行读取操作的像素部分提供用 于控制在最晚的时间处执行读取操作的像素部分的读取控制信号。
18. —种将根据权利要求1到3中的任何一项所述的放大型固态图像俘获设备用于其图像俘获部分的电子信息装置。
全文摘要
根据本发明的放大型固态图像俘获设备具有多个像素部分，每一像素部分包括用于接收对象的光并对所述的对象的光执行光电转换的光电转换元件以及能够将信号电荷从所述光电转换元件传输至电荷探测部分的传输部分，将所述多个像素部分连接至每一电荷探测部分，所述放大型固态图像俘获设备将所述电荷探测部分处的电势作为每一像素部分的信号数据进行放大和读取，所述放大型固态图像俘获设备包括在共享所述电荷探测部分的多个像素部分中的一个执行初始快门操作时，快门控制部分，其用于对与所述的一个像素部分共享所述电荷探测部分并且尚未执行初始快门操作的其余像素部分执行额外的快门操作。
文档编号H04N5/335GK101247467SQ20081000401
公开日2008年8月20日 申请日期2008年1月16日 优先权日2007年1月16日
发明者渡边恭志 申请人:夏普株式会社