CN101433079B - 固体摄像装置 - Google Patents

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Abstract

固体摄像装置(1)包含摄像区域(10)、触发用光感应区域(20)、行选择部(30)、列选择部(40)、电压保持部(50)、输出部(60)及控制部(70)。在光入射前，利用触发用光感应区域(20)、积分电路(62)及触发用AD转换电路(64)读取触发用数据，根据该触发用数据检测光入射。在检测出光入射时，利用摄像区域(10)、电压保持部(50)、差运算电路(61)及摄像用AD转换电路(63)读取像素数据。

Description

固体摄像装置
技术领域
本发明涉及一种包含二维配置有多个像素的摄像区域的固体摄像装置，其中该多个像素分别具有产生与入射光量对应的量的电荷的光电二极管。
背景技术
固体摄像装置包含二维配置有分别具有光电二极管的多个像素的摄像区域，此外，存在包含AD转换电路的情况，该AD转换电路输出与在各像素的光电二极管所产生的电荷的量对应的数字值。在上述固体摄像装置中，像素数不断增加，此外，要求摄像之高速化。上述像素数的增加与摄像的高速化，一般将会带来固体摄像装置的耗电的增加。
专利文献1：日本特表2002-505002号公报
发明内容
然而，根据固体摄像装置的用途不同，有要抑制耗电的增加的情况、及进一步降低耗电的情况。例如，有要以长时间电池驱动固体摄像装置的情况、及因包含固体摄像装置的设备结构上的原因而要抑制发热的情况等。本发明为了解除上述问题而产生，其目的在提供一种即使是谋求像素数的增加或摄像的高速化的情况，也可抑制耗电的增大的固体摄像装置。
本发明的固体摄像装置的特征为包含：(1)摄像区域，其包含分别具有产生与入射光量对应的量的电荷的光电二极管和蓄积该电荷的电荷蓄积部的多个像素，且在电荷蓄积动作控制信号所指示的期间，在多个像素各个中，利用电荷蓄积部对由光电二极管产生的电荷进行蓄积；(2)触发(trigger)用光感应区域，其包含产生与入射光量对应的量的电荷的触发用光电二极管；(3)输出部，其在电荷蓄积动作控制信号所指示的期间之后，输出与蓄积在多个像素各个的电荷蓄积部中的电荷的量对应的作为数字值(以下称「像素数据」)，在不输出像素数据的期间，输出与由触发用光感应区域产生的电荷的量对应的作为数字值(以下称「触发用数据」)。而且，包含在该固体摄像装置中的输出部的特征在于：与输出像素数据时相比，在输出触发用数据输出时以低耗电动作。此外，输出部优选为，与输出像素数据时相比，在输出触发用数据时以低速或低输出位数动作。
在本发明的固体摄像装置中，包含在摄像区域中的多个像素分别具有产生与入射光量对应的量的电荷的光电二极管；和蓄积该电荷的电荷蓄积部。在电荷蓄积动作控制信号所指示的期间，利用电荷蓄积部蓄积在多个像素各个中由光电二极管产生的电荷蓄积。另一方面，即使在包含于触发用光感应区域中的触发用光电二极管中，也产生与入射光量对应的量的电荷。在电荷蓄积动作控制信号所指示的期间之后，从输出部输出与蓄积在多个像素各个电荷蓄积部中的电荷的量对应的数字值(像素数据)。此外，在不从输出部输出像素数据的期间，从输出部输出与由触发用光感应区域产生的电荷的量对应的数字值(触发用数据)。
如此，使输出像素数据的期间，和输出触发用数据的期间相区别。而且，与输出像素数据时相比，在输出触发用数据时以低耗电动作。输出部通过以低速或低输出位数动作，可以低耗电动作。
在本发明的固体摄像装置中，输出部包括：摄像用AD转换电路，其在电荷蓄积动作控制信号所指示的期间之后进行AD转换动作并输出像素数据；和触发用AD转换电路，其输出触发用数据；与摄像用AD转换电路相比，优选触发用AD转换电路以低耗电动作。此时，在从输出部输出像素数据的期间，摄像用AD转换电路动作，而触发用AD转换电路休止。另一方面，从输出部输出触发用数据之期间，触发用AD转换电路动作，而摄像用AD转换电路休止。
在本发明的固体摄像装置中，优选输出部将像素数据和触发用数据输出至公用的输出信号线。此时，像素数据及触发用数据以时间分割方式从输出部输出至公用的输出信号线，因此用于与外部设备之间输入输出信号等的配线的数量可以变少，例如在口腔内的X线摄像中使用时可靠性高。另外，优选从输出部输出至公用的输出信号线的像素数据和触发用数据为序列数据。
本发明的固体摄像装置，优选还包括控制部，其输入从输出部输出的触发用数据，并在该触发用数据的绝对值大于阈值时，产生对摄像区域的多个像素各个指示电荷蓄积动作的电荷蓄积动作控制信号。此时，根据从输出部输出的触发用数据，由控制部自动产生电荷蓄积动作控制信号。
在本发明的固体摄像装置中，优选触发用光感应区域包括，围绕摄像区域设置1个触发用光电二极管。此外，优选触发用光感应区域包括，设置在摄像区域的周围且相互连接的多个触发用光电二极管。利用上述构成，触发用光感应区域可高灵敏度检测光对于固体摄像装置的入射。
本发明的固体摄像装置即使在谋求像素数的增加或摄像的高速化的情况下，也可抑制耗电的增大。
附图说明
图1是本实施方式的固体摄像装置1的构成图。
图2是本实施方式的固体摄像装置1的输出部60的构成图。
图3是表示包含在本实施方式的固体摄像装置1中的像素Pm，n及保持电路Hn各个的电路构成图。
图4是表示包含在本实施方式的固体摄像装置1中的差运算电路61的电路构成图。
图5是表示包含在本实施方式的固体摄像装置1中的积分电路62的电路构成图。
图6是表示本实施方式的固体摄像装置1的动作的一例的定时图。
图7是固体摄像装置1的概略平面图。
图8是图7所示的触发用光感应区域20的箭头VIII—VIII剖面图。
图9是固体摄像装置1的概略平面图。
图10是表示图9所示的触发用光感应区域20的触发用光电二极管TD的电连接关系的电路图。
符号说明
1    固体摄像装置
10   摄像区域
20   触发用光感应区域
30   行选择部
40   列选择部
50   电压保持部
60   输出部
61   差运算电路
62   积分电路
63   摄像用AD转换电路
64   触发用AD转换电路
70   控制部
P1,1至PM，N像素
具体实施方式
以下参照附图详细说明用于实施本发明的最佳方式。另外，在图式的说明中对于相同的元件赋予相同符号，且省略重复的说明。
图1为本实施方式的固体摄像装置1的构成图。此图所示的固体摄像装置1包含，摄像区域(摄像用受光部)10、触发用光感应区域(触发用受光部)20、行选择部30、列选择部40、电压保持部50、输出部60及控制部70。另外，在此图中，省略元件间的配线予以简化。
摄像区域10用于对入射的光的像进行摄像，包含二维排列成M行N列的像素P1，1至PM，N。像素Pm，n位于第m行第n列。M×N个像素P1，1至PM，N具有公用的构成，具有用于产生与入射光量对应的量的电荷的光电二极管；及用于蓄积该电荷的电荷蓄积部。摄像区域10，在从控制部70输出的电荷蓄积动作控制信号指示的期间中，利用电荷蓄积部对在M×N个像素P1，1～PM，N的各个中由光电二极管产生的电荷进行蓄积。另外，M、N为2以上的整数，m为1以上M以下的整数，而n为1以上N以下的整数。
触发用光感应区域20，用于检测光的入射，包含产生与入射光量对应的量的电荷的触发用光电二极管。关于包含于触发用光感应区域20的触发用光电二极管的个数或配置可以有各种形式，但为了高灵敏度检测光的入射，优选包围摄像区域10而设置触发用光电二极管，此外，优选受光面积大。
优选触发用光感应区域20含有围绕如图所示的摄像区域10而设置的1个触发用光电二极管TD(参照图8)。
图7为固体摄像装置1的概略平面图，摄像区域10设定在半导体基板100的中央，且以包围摄像区域10的方式设有触发用光感应区域20。
图8为图7所示的触发用光感应区域20的箭头VIII—VIII剖面图，在N型半导体基板100的表面侧形成有P型半导体区域101，利用绝缘层102覆盖半导体基板100的表面，且上部电极103经由设置在绝缘层102上的接触孔与P型半导体区域101接触。在半导体基板100的背面设有下部电极104。在P型半导体区域101与N型半导体基板100的界面形成PN接合，由此构成1个触发用光电二极管TD。即，P型半导体区域101连续包围摄像区域10的周围。
还优选触发用光感应区域20包含，设置在摄像区域10的周围且相互并联连接的多个触发用光电二极管TD(参照图9)。
图9为固体摄像装置1的概略平面图，摄像区域10设定在半导体基板100的中央，且以包围摄像区域10的方式设有触发用光感应区域20。在图9所示的触发用光感应区域20的触发用光电二极管TD的箭头VIII—VIII剖面图与图8所示相同。
图10为表示图9所示的触发用光感应区域20的触发用光电二极管TD的电连接关系的电路图，触发用光电二极管TD的阳极通过由上部电极103构成的公用配线进行连接，阴极通过由下部电极104构成的公用电极接地。
再度参照图1。行选择部30，在控制部70的控制下，依次指定摄像区域10的各行，并将与蓄积在所指定的第m行的N个像素Pm，1至Pm，N各电荷蓄积部中的电荷的量相对应的电压值输出至电压保持部50。行选择部30包含M段的位移寄存器电路，可利用该位移寄存器电路的各段的输出位，依次指定摄像区域10的各行。
电压保持部50包含具有公用的构成的N个保持电路H1至HN。保持电路Hn与摄像区域10的第n列的M个像素P1，n至PM，n连接，输入从它们中任何一个像素Pm，n输出的电压值，且对其输入的电压值进行保持输出。保持电路Hn可保持表示重叠有杂音成分的信号成分的电压值，同时也可保持表示杂音成分的电压值。
列选择部40依次指定包含在电压保持部50的N个保持电路H1至HN，且将由其所指定的第n个保持电路Hn保持的电压值输出至输出部60。列选择部40包含N段的位移寄存器电路，可利用该位移寄存器电路的各段的输出位，依次指定N个保持电路H1至HN。
在从控制部70输出的电荷蓄积动作控制信号指示的期间，即使通过电荷蓄积部蓄积在各像素Pm，n中由光电二极管产生的电荷的期间之后，输出与蓄积在M×N个像素P1，1至PM，N各个中的电荷蓄积部的电荷的量相对应的数字值(像素数据)，此外，在不输出该像素数据的期间，输出与在触发用光感应区域20中产生的电荷的量对应的数字值(触发用数据)。输出部60，与输出像素数据时相比，并在输出触发用数据时以低耗电动作。
优选输出部60相公用的输出信号线Lout输出像素数据和触发用数据，此外，还优选将上述数据作为序列数据进行输出。在此情况下，可减少用于输出上述数据的配线的数量，有利于提高可靠性。
控制部70对固体摄像装置1的整体的动作进行控制。例如，控制部70对行选择部30的行选择动作、列选择部40的列选择动作、电压保持部50的数据保持动作、输出部60的像素数据及触发用数据的输出动作进行控制。此外，控制部70输入从输出部60输出的触发用数据，在该触发用数据的绝对值大于阈值时，输出对摄像区域10的各个像素Pm，1至Pm，N指示电荷蓄积动作的电荷蓄积动作控制信号。再者，控制部70输出，与输出部60的像素数据及触发用数据各个的各个位(bit)的输出定时同步的时钟信号CLK。
另外，也可以使对摄像区域10的各个像素Pm，1至Pm，N指示电荷蓄积动作的电荷蓄积动作控制信号，从控制部70直接供给至摄像区域10，也可为与施加在各像素Pm，n所包含的各晶体管的栅极端子上的控制信号(后述的Reset(m)信号、Trans(m)信号及Hold(m)信号)一同指示电荷蓄积动作。或者，也可以使电荷蓄积动作控制信号从控制部70供给至行选择部30，根据该电荷蓄积动作控制信号产生施加在各像素Pm，n所包含的各晶体管的栅极端子上的控制信号。
图2为包含在本实施方式的固体摄像装置1中的输出部60的构成图。该图所示的输出部60具有，差运算电路61、积分电路62、摄像用AD转换电路63、触发用AD转换电路64、开关SW61及开关SW62。
差运算电路61，从保持电路Hn输入表示重叠有杂音成分的信号成分的电压值，同时从保持电路Hn输入表示杂音成分的电压值，并输出与两者的差对应电压值。从该差运算电路61输出的电压值表示去除杂音成分后的信号成分。积分电路62输入并蓄积从触发用光感应区域20输出的电荷，输出与该蓄积电荷量对应的电压值。
摄像用AD转换电路63输入从差运算电路61输出的电压值，对该输入的电压值进行AD转换，输出作为该AD转换的结果的数字值(像素数据)。触发用AD转换电路64输入从积分电路62输出的电压值，对该输入的电压值进行AD转换，输出作为该AD转换的结果的数字值(触发用数据)。
摄像用AD转换电路63，在电荷蓄积动作控制信号指示的期间之后进行AD转换动作，并输出像素数据。触发用AD转换电路64，在摄像用AD转换电路63不输出像素数据的期间输出触发用数据。与摄像用AD转换电路63相比，触发用AD转换电路64以更低速或低输出位数动作。
开关SW61，利用从控制部70输出的sel_data信号进行控制而开闭动作，在闭合时，将从摄像用AD转换电路63输出的像素数据输出至输出信号线Lout。开关SW62，利用从控制部70输出的sel_信号进行控制而开闭动作，在闭合时，将从触发用转换电路64输出的触发用数据输出至输出信号线Lout。开关SW61及开关SW62不同时闭合。
另外，输出部60也可具有作为上述摄像用AD转换电路63及触发用AD转换电路64公用的1个AD转换电路。此时，AD转换电路在输出触发用数据之际，以比输出像素数据时更低速或低输出位数动作。例如AD转换电路若为管线(Pipe line)方式，则与输出像素数据时相比，在输出触发用数据时，动作的级数少。此外，例如，AD转换电路若为使用多个电容器的逐次比较方式，则与输出像素数据时相比，在输出触发用数据时，使用的电容器的个数少。
图3表示包含在本实施方式中的固体摄像装置1的像素Pm，n及保持电路Hn各个电路构成的图。另外，在此图中，在M×N个像素P1，1至PM，N之中，作为代表表示了像素Pm，n，在N个保持电路H1至HN之中，作为代表表示了保持电路Hn。
像素Pm，n为APS(Active Pixel Sensor：主动像素传感器)方式，包含光电二极管PD及5个MOS晶体管T1至T5。如该图所示，晶体管T1、晶体管T2及光电二极管PD依次串联连接，在晶体管T1的漏极(drain)端子输入基准电压Vb1，光电二极管PD的阳极端子接地。
晶体管T3及晶体管T4串联连接，在晶体管T3的漏极端子输入基准电压Vb2，晶体管T4的源极端子与配线Vline(n)连接。晶体管T1与晶体管T2的连接点经由晶体管T5与晶体管T3的栅极端子连接。此外，在配线Vline(n)上连接有定电流源。
在晶体管T1的栅极端子输入Reset(m)信号，在晶体管T2的栅极端子输入Trans(m)信号，在晶体管T4的栅极端子输入Address(m)信号，此外，在晶体管T5的栅极端子输入Hold(m)信号。在控制部70的控制下从行选择部30输出上述Reset(m)信号、Trans(m)信号、Address(m)信号及Hold(m)信号，对于第m行N个像素Pm，1至Pm，N公用输入。
当Reset(m)信号及Trans(m)信号为高电平时，光电二极管PD的接合电容部(电荷蓄积部：元件与光电二极管PD为同一个)放电，进一步，若Hold(m)信号也为高电平，则晶体管T3的栅极端子的电位被复位(reset)。之后，若Reset(m)信号、Trans(m)信号及Hold(m)信号成为低电平，则在光电二极管中产生的电荷蓄积到接合电容部。若Hold(m)信号为低电平，而Address(m)信号为高电平，则从像素Pm，n向配线Vline(n)输出噪声成分。再者，若Trans(m)信号、Hold(m)信号及Address(m)信号成为高电平，则向配线Vline(n)输出与蓄积在光电二极管PD的接合电容部中的电荷的量对应的电压值作为信号成分。
保持电路Hn包含2个电容器C1、C2及4个开关SW11、SW12、SW21、SW22。在此保持电路Hn中，开关SW11及开关SW12串联连接并设置在配线Vline(n)与配线Hline_s之间，电容器C1的一端与开关SW11和开关SW12之间的连接点连接，电容器C1的另一端接地。此外，开关SW21及开关SW22串联连接并设置在配线Vline(n)与配线Hline_n之间，电容器C2的一端与开关SW21与开关SW22之间的连接点连接，电容器C2的另一端接地。
在此保持电路Hn中，开关SW11根据从控制部70供给的set_s信号的电平开闭。开关SW21根据从控制部70供给的set_n信号的电平开闭。对于N个保持电路H1至HN公用输入set_s信号及set_n信号。开关SW12、SW22根据从控制部70供给的hshiht(n)信号的电平开闭。
在此保持电路Hn中，在set_n信号由高电平转为低电平，开关SW21开放时，从像素Pm，n输出到配线Vline(n)的噪声成分，在此之后由电容器C2保持为电压值out_n(n)。set_s信号从高电平转为低电平，开关SW11开放时，从像素Pm，n输出到配线Vline(n)的信号成分，在此之后由电容器C1保持为电压值out_s(n)。进一步，若hshiht(n)信号成为高电平，则开关SW12闭合，由电容器C1所保持的电压值out_s(n)输出至配线Hline_s，此外，开关SW22闭合，由电容器C2所保持的电压值out_n(n)即输出至配线Hline_n。上述电压值out_s(n)与电压值out_n(n)的差表示与在像素Pm，n的光电二极管PD中产生的电荷的量对应的电压值。
图4为表示包含在本实施方式的固体摄像装置1中的差运算电路61的电路构成的图。如该图所示，差运算电路61包含放大器A64至A66、开关SW64、SW65及电阻R1至R4。放大器A66的反转输入端子经由电阻R1与缓冲放大器A64的输出端子连接，并经由电阻R3与自己的输出端子连接。放大器A66的非反转输入端子经由电阻R2与缓冲放大器A65的输出端子连接，并经由电阻R4与接地电位连接。放大器A66的输出端子与摄像用AD转换电路63的输入端子连接。缓冲放大器A64的输入端子经由配线Hline_s与N个保持电路H1至HN连接，并经由开关SW64与接地电位连接。缓冲放大器A65的输入端子经由配线Hline_n而与N个保持电路H1至HN连接，且经由开关SW65与接地电位连接。
差运算电路61的开关SW64、SW65，根据hreset信号控制而开闭动作。通过使开关SW64闭合，使输入至缓冲放大器A64的输入端子的电压值复位。通过使开关SW65闭合，使输入到缓冲放大器A65的输入端子的电压值复位。开关SW64、SW65开放时，使从N个保持电路H1至HN的任一个保持电路Hn输出至配线Hline_s、Hline_n的电压值out_s(n)、out_n(n)输入到缓冲放大器A64、A65的输入端子。在设缓冲放大器A64、A65各自的放大率为1；4个电阻R1至R4各个电阻值相等时，从差运算电路61的输出端子输出的电压值，表示分别经由配线Hline_s及配线Hline_n输入的电压值的差。
图5为表示包含在本实施方式的固体摄像装置1中的积分电路62的电路构成的图。如该图所示，积分电路62包含放大器A67、电容器C67及开关SW67。电容器C67及开关SW67相互并联连接，并设置在放大器A67的反转输入端子与输出端子之间。放大器A67的反转输入端子与触发用光感应区域20连接。放大器A67的非反转输入端子与基准电位Vb连接。放大器A67的输出端子与触发用AD转换电路64的输入端子连接。积分电路62的开关SW67利用reset-trig信号控制而开闭动作。通过使开关SW67闭合，使电容器C67放电，而使从积分电路62输出的电压值复位。开关SW67开放时，从触发用光感应区域20输出的电荷蓄积在电容器C67，并从积分电路62输出与该蓄积电荷量对应的电压值。
接着，说明本实施方式的固体摄像装置1的动作的一例。图6为表示本实施方式的固体摄像装置1的动作的一例的定时图。固体摄像装置1在控制部70的控制下动作。在此图中，从上依次显示(a)入射至固体摄像装置1的光的强度、(b)从控制部70输出的时钟信号CLK、(c)从输出部60输出至输出信号线Lout的数字信号Dout(像素数据Ddata(m)或触发用数据Dtrig)、(d)从控制部70输出的电荷蓄积动作控制信号、(e)由触发用光感应区域20、积分电路62及触发用AD转换电路64进行的触发用数据读取动作、(f)基于摄像区域10、电压保持部50、差运算电路61及摄像用AD转换电路63的像素数据读取动作。
在此图中，对于摄像区域10的第m行，将从摄像用AD转换电路63输出的数字值(像素数据)表示为Ddata(m)，将从触发用AD转换电路64输出的数字值(触发用数据)表示为Dtrig。时刻t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6表示从控制部70输出的时钟信号CLK的下降时刻。此外，在时刻t0前及时刻t7后，光并未入射至固体摄像装置1，而从时刻t0至时刻t7为止的期间，光入射至固体摄像装置1。
在对固体摄像装置1接通电源瞬间之后的一定期间中，从控制部70输出的电荷蓄积动作控制信号为高电平。而且，在该电荷蓄积动作控制信号转为低电平之后，从摄像区域10经由电压保持部50、差运算电路61、摄像用AD转换电路63及开关SW61，从输出部60输出1帧的像素数据。此时输出的像素数据无意义，但通过使电荷蓄积动作控制信号在接通电源后的一定期间为高电平，使摄像区域10的各像素Pm，n或其它电路复位，可进行以后的正常动作。
然后，在时刻t0前，与触发用光感应区域20的受光量对应的触发用数据Dtrig，经由积分电路62、触发用AD转换电路64及开关SW61从输出部60输出。从控制部70输出的时钟信号CLK成为与触发用数据的各位的输出定时同步。再者，在控制部70中，判定其触发用数据Dtrig的绝对值小于阈值，判断光未入射到固体摄像装置1(或入射光量较固定电平小)，而使电荷蓄积动作控制信号仍为低电平。
此外，时刻t0前，使摄像区域10的像素P1，1至PM，N各个仍为复位状态。即，使从行选择部30供给至各像素Pm，n的Reset(m)信号、Trans(m)信号及Hold(m)信号均为高电平，晶体管T1、T2、T5成为导通(ON)状态，使光电二极管PD的接合电容部(电荷蓄积部)放电，使晶体管T3的栅极端子的电位复位。此外，摄像用AD转换电路63处于休止状态，开关SW61开放。
若在时刻t0后光开始入射到固体摄像装置1，则在控制部70中，判定从输出部60输出的触发用数据Dtrig的绝对值大于阈值，判断为光入射到固体摄像装置1(或入射光量为固定电平以上)，而使电荷蓄积动作控制信号转为高电平。
接着，从电荷蓄积动作控制信号转为高电平之后的时钟信号CLK的下降时刻t3，直到电荷蓄积动作控制信号转为低电平之后的时钟信号CLK的下降时刻t6为止的期间，在摄像区域10的各像素Pm，n中，Reset(m)信号、Trans(m)信号及Hold(m)信号成为低电平，晶体管T1、T2、T5成为断开(OFF)状态，光电二极管产生的电荷蓄积到接合电容部。
从该时刻t3到时刻t6的期间，与触发用光感应区域20的受光量对应的触发用数据Dtrig，经由积分电路62、触发用AD转换电路64及开关SW61从输出部60输出。从控制部70输出的时钟信号CLK成为与触发用数据的各位的输出定时同步。此外，摄像用AD转换电路63处于休止状态，开关SW61开放。
另外，可根据此时输出的触发用数据来监视累计的入射光量。再者，可根据该监视的累积的入射光量，将摄像区域10的电荷蓄积的时间(即电荷蓄积动作控制信号设为高电平的期间)设定为适当值。此外，可在该监视的入射光量成为小于固定电平的时刻，使电荷蓄积动作控制信号为低电平。或者，在可预先预测入射光量时，可根据该预测值将电荷蓄积时间设定为适当值。
在从电荷蓄积动作控制信号转为低电平之后的时钟信号CLK的下降时刻t6到时刻t7的期间，在摄像区域10的各像素Pm，n中，Reset(m)信号及Address(m)信号成为低电平，晶体管T1、T4成为断开状态，此外，Trans(m)信号及Hold(m)信号成为高电平，晶体管T2、T5成为导通状态。由此，至此为止使蓄积在接合电容部中的电荷，经由晶体管T2、T5移动至晶体管T3的栅极端子并进行保持(hold)。但由于晶体管T4为断开状态，因此与电荷蓄积量对应的电压值不会有从各像素Pm，n输出至配线Vline(n)
在从该时刻t6到时刻t7的期间，摄像用AD转换电路63及触发用AD转换电路64的任一个均为休止状态，均不从输出部70输出像素数据及触发用数据的任一者。此外，不从控制部70输出时钟信号CLK。
在接下来的时刻t7至时刻t9的期间，从输出部60输出与位于摄像区域60的第1行的N个像素P1，1至P1，N的电荷蓄积量对应的N个像素数据Ddata(1)。具体而言，从时刻t7至时刻t8的期间，仅在摄像区域10的第1行，Address(1)信号成为低电平，晶体管T4成为导通状态，与位于第1行的各像素P1，n的电荷蓄积量对应的电压值输出至配线Vline(n)，并利用电压保持部50的保持电路Hn进行保持。再者，从时刻t8到时刻t9的期间，从各保持电路Hn依次输出的电压值经由差运算电路61输入到摄像用AD转换电路63进行AD转换，从摄像用AD转换电路63经由开关SW61依次输出N个像素数据Dtata(1)。在该时刻t7至时刻t9的期间，从控制部70输出的时钟信号CLK成为与像素用数据的各位的输出定时同步。触发用AD转换电路64处于休止状态，而开关SW62开放。
在接下来的时刻t9至时刻t11的期间，与位于摄像区域10的第2行的N个像素P2，1至P2，N中的电荷蓄积量对应的N个像素数据Ddata(2)从输出部60输出。具体而言，从时刻t9至时刻t10的期间，仅在摄像区域10的第2行，Address(2)信号成为低电平，晶体管T4成为导通状态，与位于第2行的各像素P2，n中的电荷蓄积量对应的电压值输出至配线Vline(n)，且利用电压保持部50的保持电路Hn进行保持。接着，从时刻t10到时刻t11的期间，从各保持电路Hn依次输出的电压值经由差运算电路61输入到摄像用AD转换电路63进行AD转换，从摄像用AD转换电路63经由开关SW61依次输出N个像素数据Ddata(2)。在该时刻t9至时刻t11的期间，从控制部70输出的时钟信号CLK成为与像素用数据的各位的输出定时同步。触发用AD转换电路64处于休止状态，开关SW62开放。
以后也以相同方式，从摄像区域10的第3行到第M行，依次将与第m行的N个像素Pm，1至Pm，N的电荷蓄积量对应的N个像素数据Ddata(m)从输出部60输出。如上所述，从摄像区域10经由电压保持部50、差运算电路61、摄像用AD转换电路63及开关SW61，从输出部60输出1帧的像素数据Ddata(1)至Ddata(M)。再者，在输出1帧的像素数据之后，在此返回与时刻t0前相同的状态。
如上所述，在本实施方式的固体摄像装置1中，设有摄像用AD转换电路63及触发用AD转换电路64，上述2个AD转换电路63、64不同时动作。在监视是否有光入射到固体摄像装置1的期间，以及在检测出该光入射之后，将在摄像区域10的各像素Pm，n中由光电二极管产生的电荷蓄积到接合电容部的期间中，摄像用AD转换电路63休止，触发用AD转换电路64动作。当摄像区域10的Pm，n中在电荷蓄积后读取像素数据的期间中，触发用AD转换电路64休止，摄像用AD转换电路63动作。
用于读取像素数据的摄像用AD转换电路63要求高速动作，而且要求一定数以上的输出位数，因此耗电大。在摄像用AD转换电路63动作时从控制部70输出的时钟信号CLK与像素数据的各位的输出定时同步，而成为高频率。例如，此时，时钟信号的频率为80MHz，像素数据为14位，耗电为500mW。
相对于此，用于读取触发用数据的触发用AD转换电路64可以低速动作，或者输出位数可较少，因此耗电小。在触发用AD转换电路64动作时从控制部70输出的时钟信号CLK与触发用数据的各位的输出定时同步，成为低频率。例如，此时，时钟信号的频率为1MHz，而触发用数据为8位，耗电为25mW。
本实施方式的固体摄像装置1可在如下所述的用途时发挥效果。即，固体摄像装置1，通过在摄像区域10及触发用光感应区域20各个受光面上设置闪烁器(scintillator)，而可利用闪烁器将入射的X线转换为可见光，利用摄像区域10或触发用光感应区域20的光电二极管接收该可见光，由此，可对入射的X线进行摄像。设有上述闪烁器的固体摄像装置1可用于口腔内的X线摄像。
在固体摄像装置1用于口腔内的X线摄像时，应摄像的X线的入射期间极短，而固体摄像装置1必须捕捉X线入射定时进行该X线摄像。因此，固体摄像装置1在X线入射前，利用触发用光感应区域20、积分电路62及触发用AD转换电路64读取触发用数据，根据该触发用数据检测X线入射。而且，如果固体摄像装置1在检测出X线入射，则通过摄像区域10、电压保持部50、差运算电路61及摄像用AD转换电路63读取像素数据。如上所述，固体摄像装置1可捕捉X线入射定时而进行该X线摄像。
如此，在固体摄像装置1用于口腔内的X线摄像时，在X线入射前可使摄像用AD转换电路64休止，并仅在X线入射时使摄像用AD转换电路64动作即可。因此，该固体摄像装置1即使在实现像素数的增加或摄像的高速化时，也可抑制耗电的增大。
此外，固体摄像装置1用于口腔内的X线摄像时，优选使像素数据及触发用数据输出至公用的输出信号线Lout，此外，还优选将上述数据作为序列数据进行输出。在这些情况下，可削减用于输出这些数据的配线的数量，而可提升可靠性。
再者，固体摄像装置1，在检测出光入射之后，可在摄像区域10的M×N个像素P1，1至PM，N各个中，在同一期间内利用电荷蓄积部蓄积由光电二极管产生的电荷，在该电荷蓄积之后，可对各像素Pm，n将像素数据依次从输出部60输出。因此，即使入射光量的时间性变化快时，也可在所有像素中捕捉同一期间的入射光量，可进行高精确度的摄像。
本发明并不限于上述实施方式，也可作各种的变形。例如，在上述实施方式中，控制部70产生电荷蓄积动作控制信号，然而也可在固体摄像装置之外另外设置根据触发用数据产生电荷蓄积动作控制信号的外部设备。此时，从固体摄像装置的输出部将触发用数据输出至外部设备，并根据该输出的触发用数据，利用外部设备产生电荷蓄积动作控制信号，再将该产生的电荷蓄积动作控制信号从外部设备供给至固体摄像装置。
如上所述，在基于触发用数据与阈值的大小比较的光入射检测时，可在外部设备中灵活地调整其阈值。此外，可在外部设备灵活地调整电荷蓄积动作控制信号指示电荷蓄积的期间(即，利用电荷蓄积部蓄积在各像素中由光电二极管产生的电荷的期间)，而可容易对应广范围的入射光量分布。
上述固体摄像装置包括：触发用光感应区域20；摄像区域10，其具有多个像素，并在第1期间(t3-t6)中蓄积由像素P(m，n)产生的电荷；和输出部60，其输出来自触发用光感应区域20的作为数字值的触发用数据(Dtrig)，并在不同于第1期间(t3-t6)的第2期间(t8-t9)中输出来自摄像区域10的作为数字值的像素数据(Ddata)，与输出像素用数据(Dtrig)时相比，在输出触发用数据(Ddata)时以低耗电动作。因此，可减低整体的耗电。
此外，输出部60，在与第1期间(t3-t6)重复的期间中，输出来自触发用光感应区域20的触发用数据(Dtrig)。在本例中，由于在与进行蓄积的第1期间重复的期间输出触发用数据，因此可缩短从电荷蓄积到数据输出的整体的期间。

Claims (6)

1.一种固体摄像装置，其特征在于，包括：
摄像区域，其包含多个像素，所述多个像素分别具有用于产生与入射光量对应的量的电荷的光电二极管以及用于蓄积该电荷的电荷蓄积部，在电荷蓄积动作控制信号所指示的期间，在所述多个像素每个中，利用所述电荷蓄积部对由所述光电二极管产生的电荷进行蓄积；
触发用光感应区域，其包含产生与入射光量对应的量的电荷的触发用光电二极管；和
输出部，其在所述电荷蓄积动作控制信号所指示的所述期间之后，输出与蓄积在所述多个像素各个的所述电荷蓄积部中的电荷的量对应的作为数字值的像素数据，在不输出所述像素数据的期间，输出与由所述触发用光感应区域产生的电荷的量对应的作为数字值的触发用数据，
所述输出部，与输出所述像素数据时相比，通过在输出所述触发用数据时以低速或低输出位数动作，从而以低耗电动作。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
所述输出部包括：摄像用AD转换电路，其在所述电荷蓄积动作控制信号所指示的所述期间之后进行AD转换动作并输出所述像素数据；和触发用AD转换电路，其输出所述触发用数据；
与所述摄像用AD转换电路相比，所述触发用AD转换电路以低耗电动作。
3.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
所述输出部将所述像素数据和所述触发用数据输出至公用的输出信号线。
4.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
还包括控制部，其输入从所述输出部输出的所述触发用数据，并在该触发用数据的绝对值大于阈值时，产生对所述摄像区域的所述多个像素各个指示电荷蓄积动作的所述电荷蓄积动作控制信号。
5.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
所述触发用光感应区域包括，围绕所述摄像区域设置的1个触发用光电二极管。
6.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
所述触发用光感应区域包括，设置在所述摄像区域的周围且相互连接的多个触发用光电二极管。
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