CN103053155B - 拍摄装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的拍摄装置具有：多个像素；垂直驱动部；垂直信号线；采样保持部，其按照采样控制信号采样并保持与各垂直信号线的信号相应的信号，并且按照水平驱动信号将该被保持的信号向水平信号线供给；水平驱动部，其用于向所述采样保持部供给水平驱动信号；水平驱动控制部，其用于供给与读取从采样保持部到水平信号线的信号有关的多种脉冲信号。在从各水平消隐期间的开始时刻(t6)到由所述采样控制信号确定的最后的信号采样时刻(t13)的期间中的、至少一部分的期间(t9-t12)，所述水平驱动控制部向水平驱动部供给虚拟脉冲信号(φGH)、(φHCLK1)、(φHCLK2)、(φRSTH)。

Description

拍摄装置
技术领域
本发明涉及拍摄装置。
背景技术
例如，在下述专利文献1公开的固态拍摄元件中，二维地配置的多个像素分别具有光电转换部、用于将从所述光电转换部传输来的电荷转换为电压的电荷电压转换部、用于将电荷从所述光电转换部传输到所述电荷电压转换部的传输部、用于输出与所述电荷电压转换部的电压相应的信号的放大部及用于将所述电荷电压转换部的电压复位的复位部。
在这样的固态拍摄元件中，具有垂直扫描电路，该垂直扫描电路相对于二维配置的多个像素，向每行像素供给用于驱动该像素的多种驱动信号(例如对传输部进行通断的2值的信号、对复位部进行通断的2值的信号)(例如下述专利文献1)。一般情况下，该垂直扫描电路具有：移位寄存器及其他的数字电路；将由上述电路获得的信号转换为具有必要的驱动能力等的信号后作为所述驱动信号输出的缓冲电路等输出电路。
另外，在这样的固态拍摄元件中，具有：垂直信号线，其与多个像素的各列相对应地设置，供给相对应的列的像素的输出信号；采样保持部，其将与所述各垂直信号线的信号相应的信号按照采样控制信号采样并保持，并且将该保持的信号按照水平扫描信号向水平信号线供给；水平扫描部，其向所述采样保持部供给所述水平扫描信号。
在使用这样的固态拍摄元件的拍摄装置中，作为控制所述固态拍摄元件的控制部，使用具有水平驱动控制部的控制部，该水平驱动控制部供给与从所述采样保持部向所述水平信号线读取信号有关的多种脉冲信号。
专利文献1：日本特开平11-122532号公报
发明内容
但是，在所述那样以往的拍摄装置中，在前次的拍摄图像为高亮度的被摄体的情况下，有时发生在下次的拍摄图像中映入前次的被摄体像的残像现象。
本发明是鉴于上述事实而做成的，其目的在于提供能减少残像现象的拍摄装置。
作为用于解决所述课题的手段，提示以下的各技术方案。第1技术方案的拍摄装置具有：二维配置的多个像素；垂直驱动部，其向所述多个像素供给驱动该像素的驱动信号；垂直信号线，其与所述多个像素的各列相对应地设置，供给所述像素信号；采样保持部，其按照采样控制信号对供给到所述各垂直信号线的所述像素信号进行采样并保持，并且按照水平驱动信号将该被保持的信号向水平信号线供给；水平驱动部，其向所述采样保持部供给所述水平驱动信号；水平驱动控制部，其供给与从所述采样保持部向所述水平信号线读取所述像素信号有关的多种脉冲信号，所述多个像素分别具有：光电转换部；电荷电压转换部，其将从所述光电转换部传输来的电荷转换为电压；传输部，其将电荷从所述光电转换部传输到所述电荷电压转换部；放大部，其输出与所述电荷电压转换部的电压相应的像素信号；复位部，其将所述电荷电压转换部的电压复位。而且，所述垂直驱动部中的、控制所述复位部的电路利用与所述水平驱动部相同的电源工作。所述水平驱动控制部在各水平读取期间向所述水平驱动部供给所述多种脉冲信号。在从各水平消隐期间的开始时刻到由所述采样控制信号确定的信号采样时刻中的该水平消隐期间的最后的信号采样时刻的期间中的、至少一部分的期间，所述水平驱动控制部向所述水平驱动部供给虚拟脉冲信号。
第2技术方案的拍摄装置以所述第1技术方案为基础，所述虚拟脉冲信号是与所述多种脉冲信号中的1种以上的脉冲信号相同的信号。
第3技术方案的拍摄装置以所述第2技术方案为基础，所述1种以上的脉冲信号包括用于向所述水平驱动部供给并使所述水平驱动部生成所述水平驱动信号的至少1种脉冲信号。
第4技术方案的拍摄装置以所述第3技术方案为基础，所述水平驱动部包括移位寄存器部，所述至少1种脉冲信号包括驱动所述移位寄存器部的驱动时钟信号。
第5技术方案的拍摄装置以所述第1至第4任一技术方案为基础，所述水平驱动控制部在所述信号采样时刻使所述虚拟脉冲信号停止。
第6技术方案的拍摄装置以所述第1至第5任一技术方案为基础，所述各水平消隐期间的所述信号采样时刻包括：第二采样时刻，其对包含在所述像素光电转换后的光信息在内的光信号进行采样；第一采样时刻，其对包含应从所述光信号中减去的噪音成分的差分用信号进行采样，从临近各水平消隐期间的所述第一采样时刻之前的所述1种以上的脉冲信号及所述虚拟脉冲信号的任一信号停止的时刻到该水平消隐期间的所述第一采样时刻的期间的长度，与从临近各水平消隐期间的所述第二采样时刻之前的所述1种以上的脉冲信号及所述虚拟脉冲信号的任一信号停止的时刻到所述第二采样时刻的期间的长度相同。
第7技术方案的拍摄装置以所述第1至第6技术方案为基础，在所述各水平消隐期间，在从该水平消隐期间的最后的信号采样时刻到该水平消隐期间的结束时刻的期间中的至少一部分的期间，所述垂直驱动部向所述复位部供给控制所述复位部的驱动信号，以使所述复位部进行复位动作。
第8技术方案的拍摄装置具有：二维配置的多个像素；垂直驱动部，其向所述多个像素供给驱动该像素的驱动信号；垂直信号线，其与所述多个像素的各列相对应地设置，供给所述像素信号；采样保持部，其按照采样控制信号对供给到所述各垂直信号线的所述像素信号进行采样并保持，并且按照水平驱动信号将该被保持的信号向水平信号线供给，所述多个像素分别具有：光电转换部；电荷电压转换部，其将从所述光电转换部传输来的电荷转换为电压；传输部，其将电荷从所述光电转换部传输到所述电荷电压转换部；放大部，其输出与所述电荷电压转换部的电压相应的像素信号；复位部，其将所述电荷电压转换部的电压复位。而且，在该拍摄装置中，在所述各水平消隐期间，在从该水平消隐期间的最后的信号采样时刻到该水平消隐期间的结束时刻的期间中的至少一部分的期间，所述垂直驱动部向所述复位部供给控制所述复位部的驱动信号，以使所述复位部进行复位动作。
第9技术方案的拍摄装置以所述第8技术方案为基础，具有：水平驱动部，其向所述采样保持部供给所述水平驱动信号；水平驱动控制部，其供给与从所述采样保持部向所述水平信号线读取信号有关的多种脉冲信号。而且，所述垂直驱动部中的、控制所述复位部的电路利用与所述水平驱动部相同的电源工作。
第10技术方案的拍摄装置以所述第1至第9任一技术方案为基础，所述多个像素中，沿列方向依次排列有所述光电转换部的每两个以上的规定数的像素共有所述电荷电压转换部、所述放大部及所述复位部。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的拍摄装置的概略框图。
图2是表示图1中的固态拍摄元件的概略构成的电路图。
图3是表示图1中的1个像素的寄生电容等的电路图。
图4是表示本发明的第一实施方式的拍摄装置的动作的时序图。
图5是表示比较例的拍摄装置的动作的时序图。
图6是随时间放大地表示图4所示的时序图的一部分的时序图。
图7是示意性地表示浮动电容部的电位与垂直信号线的电位的关系的图。
图8是表示本发明的第二实施方式的拍摄装置的固态拍摄元件的概略构成的电路图。
图9是表示在本发明的第二实施方式的拍摄装置中依次进行的各动作期间的图。
图10是表示图9中的全像素复位期间、曝光期间及第一行的像素单元的下侧的像素的读取期间的时序图。
图11是表示图9中的第一行的像素单元的上侧的像素的读取期间的时序图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的拍摄装置。
第一实施方式
图1是表示本发明的第一实施方式的拍摄装置1的概略框图。本实施方式的拍摄装置1构成为电子照相机。
在本实施方式的拍摄装置1中安装有拍摄透镜2。该拍摄透镜2通过透镜控制部2a驱动焦距、光圈。该拍摄透镜2的像空间配置有固态拍摄元件3的拍摄面。
固态拍摄元件3被从拍摄控制部4输出的控制信号驱动而输出信号。从固态拍摄元件3输出的信号经由信号处理部5及A/D转换部6处理之后暂时蓄积在存储器7。存储器7与总线8相连接。总线8还连接有透镜控制部2a、拍摄控制部4、微处理器9、焦点运算部10、记录部11、图像压缩部12及图像处理部13等。微处理器9连接有释放按钮等的操作部9a。另外，在上述的记录部11能自由拆装地安装有记录介质11a。
虽未图示，但拍摄控制部4由时序发生器等构成，用于向固态拍摄元件3的垂直扫描电路22(参照图2)及水平扫描电路23(参照图2)等供给后述的控制信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φHSTR、φRSTH、φVCLK1、φVCLK2、φVSTR、φTVS、φTVN等，来控制固态拍摄元件3。
图2是表示图1中的固态拍摄元件3的概略构成的电路图。
在本实施方式中，固态拍摄元件3与一般的CMOS型固态拍摄元件相同，具有二维状地配置的多个像素21(在图2中仅示出2×2个像素21。)、垂直扫描电路(垂直驱动部)22、水平扫描电路(水平驱动部)23、与像素21的各列相对应地设置并供给相对应的列的像素21的输出信号(像素信号)的垂直信号线24、与各垂直信号线24相连接的恒电流源25。另外，不言而喻，像素21的数量并不限定。
各像素21与一般的CMOS型固态拍摄元件相同，具有作为生成并蓄积与入射光相应的电荷的光电转换部的光电二极管PD、作为将从光电二极管PD传输来的电荷转换为电压的电荷电压转换部的浮动电容部FD、作为从光电二极管PD向浮动电容部FD传输电荷的电荷传输部的传输晶体管TX、作为输出与浮动电容部FD的电压相应的像素信号的放大部的放大晶体管AMP、作为使浮动电容部FD的电压复位的复位部的复位晶体管RES、作为用于选择该像素21的选择部的选择晶体管SEL，上述各部如图2所示地相连接。另外，在本实施方式中，像素21的晶体管AMP、TX、RES、SEL全部是nMOS晶体管。各像素21利用第一电源进行工作，各放大晶体管AMP也利用所述第一电源进行工作。在图2中，AVDD是所述第一电源的电源电位，AGND是所述第一电源的接地电位。
实际上，如图3所示，在各像素21中，在浮动电容部FD(放大晶体管AMP的栅极)和驱动信号φRES的驱动信号线之间存在有寄生电容CRES。图3是表示图2中的1个像素21的寄生电容CRES等的电路图。
再次参照图2，传输晶体管TX的栅极按各像素行与引导来自垂直扫描电路22的传输驱动信号φTX的驱动信号线相连接。复位晶体管RES的栅极按各像素行与引导来自垂直扫描电路22的驱动信号φRES的驱动信号线相连接。选择晶体管SEL的栅极按各像素行与引导来自垂直扫描电路22的驱动信号φSEL的驱动信号线相连接。
光电二极管PD根据入射光的光量(被摄体光)生成信号电荷。传输晶体管TX在传输脉冲(驱动信号)φTX的高电平期间导通，将蓄积于光电二极管PD的信号电荷传输至浮动电容部FD。复位晶体管RES在复位脉冲(驱动信号)φRES的高电平期间导通，使浮动电容部FD复位。
放大晶体管AMP的漏极与所述第一电源的电源电位AVDD相连接，栅极与浮动电容部FD相连接，源极与选择晶体管SEL的漏极相连接，从而构成源极跟随电路，该源极跟随电路构成恒电流源25，将与各垂直信号线24相对应地设置的晶体管TD作为负载。各晶体管TD的漏极与各垂直信号线24相连接，各晶体管TD的源极与所述第一电源的接地电位AGND相连接。各晶体管TD的栅极共通地相连接，并被提供有由连接在所述第一电源的电源电位AVDD与接地电位AGND之间的电阻RL及晶体管TS构成的恒电流设定电路获得的恒定电压。由此，在与垂直信号线24相对应的像素21的选择晶体管SEL导通时，恒电流源25使该垂直信号线24中流动电流。该电流是该像素21的放大晶体管AMP的源极跟随偏压电流。
放大晶体管AMP根据浮动电容部FD的电压值经由选择晶体管SEL向垂直信号线24输出电压。选择晶体管SEL在选择脉冲(驱动信号)φSEL的高电平期间导通，将放大晶体管AMP的源极与垂直信号线24相连接。
垂直扫描电路22接收作为由来自拍摄控制部4的各脉冲信号构成的垂直驱动控制信号的、2相的垂直驱动时钟信号φVCLK1、φVCLK2及垂直启动脉冲信号φVSTR，向每行像素21分别输出选择脉冲φSEL、复位脉冲φRES及传输脉冲φTX。在图2中，n表示是第n行的像素的信号。在本实施方式中，垂直扫描电路22由信号生成电路30和缓冲电路B1～B3构成。信号生成电路30包括移位寄存器及其他的数字电路，接收来自拍摄控制部4的所述垂直驱动控制信号，按各像素行生成分别与选择脉冲φSEL、复位脉冲φRES及传输脉冲φTX相对应的信号。因此，信号生成电路30包括所有垂直扫描电路22的缓冲电路B1～B3以外的数字电路。缓冲电路B1～B3按各像素行设置。各缓冲电路B1与各像素行相对应，将与复位脉冲φRES相对应的来自信号生成电路30的信号转换为具有必要的驱动能力等的复位脉冲φRES，并将其输出。各缓冲电路B2与各像素行相对应，将与传输脉冲φTX相对应的来自信号生成电路30的信号转换为具有必要的驱动能力等的传输脉冲φTX，并将其输出。各缓冲电路B3与各像素行相对应，将与选择脉冲φSEL相对应的来自信号生成电路30的信号转换为具有必要的驱动能力等的选择脉冲φSEL，并将其输出。在本实施方式中，缓冲电路B1～B3构成输出用于驱动像素21的3种驱动信号φRES、φTX、φSEL的驱动输出电路。
在本实施方式中，垂直扫描电路22的信号生成电路30及缓冲电路B1～B3利用与所述第一电源(接地电位AGND及电源电位AVDD)不同的另一系统的第二电源进行工作。在图2中，DVDD是所述第二电源的电源电位，DGND是所述第二电源的接地电位。
水平扫描电路23接收由来自拍摄控制部4的各脉冲信号构成的水平驱动控制信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φHSTR，并按每列输出水平扫描信号(水平驱动信号)φH。在图2中，m表示是第m列的像素的信号。在本实施方式中，水平扫描电路23具有：移位寄存器部31，其从拍摄控制部4接收2相的水平驱动时钟信号φHCLK1、φHCLK2及水平启动脉冲信号φHSTR而被驱动；选通部33，其由按各列设置的“与”门电路32构成，通过按照来自拍摄控制部4的选通控制信号φGH对移位寄存器部31的各段的输出信号进行选通而生成水平扫描信号φH。各“与”门电路32的一个输入端子共通地相连接，并被输入选通控制信号φGH。各“与”门电路32的另一输入端子被输入各移位寄存器部31的各级的输出信号。选通控制信号φGH是用于设定水平扫描信号φH的脉冲宽度等的脉冲信号。从各“与”门电路32的输出端子输出各列的水平扫描信号φH。由以上的说明可知，水平驱动控制信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φHSTR为用于供给到水平扫描电路23而使水平扫描电路23生成水平扫描信号φH的脉冲信号。
水平扫描电路23与垂直扫描电路22相同，利用所述第二电源(接地电位DGND及电源电位DVDD)进行工作。
另外，该固态拍摄元件3具有采样保持部27，该采样保持部27按照采样控制信号φTVN、φTVS采样并保持与各垂直信号线24的信号相应的信号，并且按照水平扫描信号φH将该被保持的信号供给到水平信号线26N、26S。在本实施方式中，采样保持部27具有：与各垂直信号线24相对应地设置的光信号用蓄积电容CS及暗信号用蓄积电容CN；光信号用采样开关TVS，其按照光信号用采样控制信号φTVS使包含在像素21光电转换后的光信息的光信号蓄积于光信号用蓄积电容CS；暗信号用采样开关TVN，其按照暗信号用采样控制信号φTVN使包含应从所述光信号减去的噪音成分的差分用信号即所谓暗信号蓄积于暗信号用蓄积电容CN；光信号用水平传输开关THS，其按照水平扫描信号φH将蓄积于光信号用蓄积电容CS的光信号供给到光信号用水平信号线26S；暗信号用水平传输开关THN，其按照水平扫描信号φH将蓄积于暗信号用蓄积电容CN的暗信号供给到暗信号用水平信号线26N。水平信号线26S、26N分别连接有输出放大器APS、APN。在本实施方式中，开关TVS、TVN、THS、THN都是nMOS晶体管。
各光信号用采样开关TVS的栅极共通地相连接，在此从拍摄控制部4供给光信号用采样控制信号φTVS。当根据光信号用采样控制信号φTVS导通光信号用采样开关TVS时，垂直信号线24的光信号蓄积于相对应的光信号用蓄积电容CS。而且，根据光信号用采样开关TVS截止的时刻(即、φTVS的下降沿时刻)的垂直信号线24的信号的电平，决定蓄积于光信号用蓄积电容CS的光信号的电平。即，光信号用采样控制信号φTVS的下降沿时刻为光信号的采样时刻。
各暗信号用采样开关TVN的栅极共通地相连接，并从拍摄控制部4对此供给暗信号用采样控制信号φTVN。当根据暗信号用采样控制信号φTVN导通暗信号用采样开关TVN时，垂直信号线24的暗信号蓄积于相对应的暗信号用蓄积电容CN。而且，根据暗信号用采样开关TVN截止的时刻(即、φTVN的下降沿时刻)的垂直信号线24的信号的电平，决定蓄积于暗信号用蓄积电容CN的暗信号的电平。即，暗信号用采样控制信号φTVN的下降沿时刻为暗信号的采样时刻。
光信号用水平传输开关THS及暗信号用水平传输开关THN的栅极按各列共通地相连接，并从水平扫描电路23对所述栅极供给有相对应的列的水平扫描信号φH。当根据各列的水平扫描信号φH使各列的水平传输开关THS、THN导通时，相对应的列的分别蓄积于光信号用蓄积电容CS及暗信号用蓄积电容CN的光信号及暗信号分别输出到光信号用水平信号线26S及暗信号用水平信号线26N，分别通过输出放大器APS、APN向图1中的信号处理部5输出。输出放大器APS、APN利用所述第一电源(接地电位AGND及电源电位AVDD)进行工作。
另外，该固态拍摄元件3具有水平线复位晶体管RSTS、RSTN，该水平线复位晶体管RSTS、RSTN用于按照各个水平线复位控制信号φRSTH将水平信号线26S、26N复位为规定电位VREF。在本实施方式中，水平线复位晶体管RSTS、RSTN都是nMOS晶体管。水平线复位晶体管RSTS、RSTN的栅极共通地相连接，并从拍摄控制部4对所述栅极供给水平线复位控制信号φRSTH。当根据水平线复位控制信号φRSTH导通水平线复位晶体管RSTS、RSTN时，水平信号线26S、26N分别复位为规定电位VREF。水平线复位控制信号φRSTH与水平驱动控制信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φHSTR相同，为与读取从采样保持部27到水平信号线26S、26N的信号有关的脉冲信号。
虽未图示，但信号处理部5利用差动放大器等获得输出放大器APS、APN的输出之间的差分。由此，能实现相关双采样，从该外部信号处理部获得作为图像信号的除去了固定模式噪声等的光信息信号。另外，这样的获得差分的差动放大器等也可以搭载于固态拍摄元件3。
在本实施方式中，拍摄控制部4的、起到用于供给与读取从采样保持部27到水平信号线26S、26N的信号有关的脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φHSTR、φRSTH的功能的部分构成水平驱动控制部。在本实施方式中，在从各水平消隐期间的开始时刻到由采样控制信号φTVN、φTVS确定的信号采样时刻中的该水平消隐期间的最后的信号采样时刻的期间中的、至少一部分期间，该水平驱动控制部(即拍摄控制部4)作为虚拟脉冲信号向水平扫描电路23供给与多种脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φHSTR、φRSTH中的1种以上的脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH相同的信号。该点参照图4见后详述。
另外，在图4及以下的说明中，对分别与脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH相对应的虚拟脉冲信号也分别标注相同的符号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH。信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH中的、水平扫描期间(水平读取期间)内的部分为本来的脉冲信号(与从采样保持部27向水平信号线26S、26N读取信号有关的脉冲信号)，而水平消隐期间内的部分为虚拟脉冲信号。
图4是表示本实施方式的拍摄装置1的读取动作的一例的时序图。在图4中，用内部带×的四方形表示的期间表示控制信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH以高频反复产生脉冲信号的期间。在该期间中，对这些控制信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH按时间序列放大地表示该期间的一部分的期间时，与图6所示的波形相同。如能从图6中理解的那样，这些控制信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH具有相同的频率，脉冲宽度、相位设定为如图6所示。另外，虽未图示，水平启动脉冲信号φHSTR将低电平作为定常状态，仅在后述的各水平扫描期间的开始时为高电平的单脉冲。在图4中，虽未明示，但在由内部带×的四边形表示的期间以外的期间，控制信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH分别停止，固定在高电平或低电平。
在本实施方式中，如图4所示，进行了全像素复位之后，机械快门(未图示)仅打开规定的曝光期间而在各像素21的光电二极管PD的电荷蓄积层蓄积电荷之后，逐行对应的1水平期间依次进行，从而逐行地依次选择，各行依次进行相同的动作。图4主要表示全像素复位期间、曝光期间及与第一行的像素21有关的1水平期间进行、接着与第二行的像素21有关的1水平期间进行的情况下的动作。另外，在全像素复位期间，所有行的复位脉冲φRES同时暂时为高电平，并且所有行的φTX同时暂时为高电平。
上述点在以下说明的图5中也同样。图5是表示与本实施方式的拍摄装置1比较的比较例的拍摄装置的读取动作的时序图。在图5中，对与图4中的信号相同或相对应的信号等标注同一符号。
该比较例的拍摄装置与本实施方式的拍摄装置1的不同之处仅在于拍摄控制部4的控制及水平扫描电路23的控制。
具体而言，在本实施方式中，在第一行的水平期间的水平消隐期间中的期间t9-t12，供给有虚拟脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH(参照图4中的[5])，在其他的水平期间也相同，与此相对，在该比较例中，如图5所示，在第一行的水平期间的水平消隐期间中的期间t9-t12，也是上述脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH被停止，其他的水平期间也同样。另外，在本实施方式中，在第一行的水平期间的水平消隐期间中的期间t14-t15，复位脉冲φRES(1)为高电平(参照图4中的[6])，其他的水平期间也同样，与此相对，在该比较例中，如图5所示，在第一行的水平期间的水平消隐期间中的期间t14-t15，复位脉冲φRES(1)为低电平，其他的水平期间也相同。随着这些差异，在本实施方式与比较例中，如图4及图5所示，所述第二电源的接地电位DGND和复位脉冲φRES的电位不同。如能从图2及图3中理解的那样，复位脉冲φRES的低电平从接地电位DGND供给。
本实施方式与所述比较例的差异仅为上述点，因此，为了容易理解，首先参照图5说明所述比较例的拍摄装置的读取动作。
期间t1-t16是与第一行的像素21有关的1水平期间。其中，期间t1-t6为水平扫描期间(水平读取期间)，期间t6-t16为水平消隐期间。在该比较例中，在水平扫描期间t1-t6，供给高频的脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH，而在水平消隐期间t6-t16，脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH停止。
在时刻t1后的期间t3-t4，复位脉冲φRES(1)为高电平，复位晶体管RES导通。另一方面，在水平期间t1-t16中的其余期间t1-t3、t4-t16，复位脉冲φRES(1)为低电平，第一行的复位晶体管RES截止。在时刻t1后且从时刻t3前的时刻t2开始的期间t2-t16，选择脉冲φSEL(1)为高电平，第一行的选择晶体管导通。通过第一行的选择晶体管SEL导通，第一行的放大晶体管AMP的源极与垂直信号线24相连接。
在期间t4-t8，第一行的选择晶体管SEL导通，同时第一行的复位晶体管RES截止，从而第一行的像素21的放大晶体管AMP的栅极电压成为浮动状态，第一行的像素21的复位电平出现于垂直信号线24。此时，在从时刻t4后的时刻t5开始的时刻t8前的时刻t7结束的期间t5-t7，暗信号用采样脉冲(控制信号)φTVN变化为高电平，暗信号用采样开关TVN导通。由此，第一行的像素21的暗信号蓄积于暗信号用蓄积电容CN。该动作相对于第一行的各列的像素21同时并列地执行。而且，根据暗信号用采样开关TVN截止的时刻(即、φTVN的下降沿时刻t7)的垂直信号线24的信号的电平决定蓄积于暗信号用蓄积电容CN的暗信号的电平。即，暗信号用采样控制信号φTVN的下降沿时刻t7为暗信号的采样时刻。
接着，在期间t8-t10，第一行的传输脉冲φTX(1)变化为高电平，第一行的传输晶体管TX导通。利用第一行的传输晶体管TX的导通，由第一行的像素21的光电二极管PD光电转换而蓄积的信号电荷被传输到相对应的浮动电容部FD。由此，浮动电容部FD的电压成为与被传输来的电荷量相应的电压，该电压附加给放大晶体管AMP的栅极电极。结果，包括第一行的像素21的光信息的电平出现在垂直信号线24。此时，在期间t8-t10之后的期间t11-t13，光信号用采样脉冲(控制信号)φTVS变化为高电平，光信号用采样开关TVS导通。由此，第一行的像素21的光信号蓄积于光信号用蓄积电容CS。该动作相对于第一行的各列的像素21同时并列地执行。而且，根据光信号用采样开关TVS截止的时刻(即、φTVS的下降沿时刻t13)的垂直信号线24的信号的电平，决定蓄积于光信号用蓄积电容CS的光信号的电平。即，光信号用采样控制信号φTVS的下降沿时刻t13为光信号的采样时刻。
这样，在水平期间t1-t16，进行第一行的像素21的输出信号的采样，针对各列在暗信号用蓄积电容CN蓄积第一行的像素21的暗信号，在光信号用蓄积电容CS蓄积有第一行的像素21的光信号。
在水平期间t1-t16的下一个水平期间的水平扫描期间，利用由来自水平扫描电路23的水平扫描信号φH进行的水平扫描，将暗信号用水平传输开关THN及光信号用水平传输开关THS与各垂直信号线24相对应地依次导通，分别蓄积于蓄积电容CN、CS的暗信号及光信号与各垂直信号线24相对应地分别读取到暗信号用水平信号线26N及光信号用水平信号线26S，分别通过输出放大器APN、APS向信号处理部5输出。信号处理部5利用差动放大器等获得输出放大器APS、APN的输出之间的差分。由此，进行相关双采样(CDS)，从信号处理部5获得作为图像信号的除去了固定模式噪声等的光信息信号。
而且，在时刻t16以后的水平期间，在第二行进行与关于第一行在水平扫描期间t1～t16进行的动作相同的动作，以后也反复同样的动作。
但是，在该比较例中，如前所述，在水平扫描期间t1-t6，供给高频的脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH，而在水平消隐期间t6-t16，脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH停止。供给高频的脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH期间，利用IR压降(布线等的电阻成分引起的电位下降)，DGND电位(复位晶体管RES的截止电位)向正极侧变动，利用复位晶体管RES的栅极的寄生电容CRES的耦合，第一行的像素21的浮动电容部FD(1)也同样地动作(参照图5中的[1])。
在脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH停止后的期间t6-t16，DGND电位一定时间后返回0V，利用复位晶体管RES的栅极的寄生电容CRES的耦合，第一行的像素21的浮动电容部FD(1)的电位也同样地下降到原来的电位(参照图5中的[2])。
因此，从暗信号的采样时刻t7到光信号的采样时刻，第一行的像素21的浮动电容部FD(1)也逐渐下降。因此，作为光信号采样的电位(时刻t13的电位)比作为暗信号采样的电位(时刻t7的电位)低(参照图5中的[3])。因此，所述的CDS的结果为正极输出。以上的点在其他行的像素21也同样，因此，画面整体泛白。
而且，根据前帧的照射光量，读取当前帧时的浮动电容部FD的电位不同，读取前帧以高亮度照射的像素21的当前帧时的浮动电容部FD的电位低于读取前帧以低亮度照射的像素21的当前帧的浮动电容部FD的电位(参照图5中的[4])。这是由于，在全像素复位，浮动电容部FD不能完全复位。
因此，当前帧以低亮度照射的像素21的暗信号电位(t7时刻的浮动电容部FD(1)的电位)为VDL、前帧以低亮度照射的像素21的光信号电位(t13时刻的浮动电容部FD(1)的电位)为VSL、前帧以高亮度照射的像素21的暗信号电位(t7时刻的浮动电容部FD(1)的电位)为VDH、前帧以高亮度照射的像素21的光信号电位(t13时刻的浮动电容部FD(1)的电位)为VSH时，VDL＞VSL、VDH＞VSH、VDL＞VDH、VSL＞VSH的关系成立。
浮动电容部FD的电位是放大晶体管AMP的栅极电位。若选择晶体管SEL导通，放大晶体管AMP的源极与垂直信号线24相连接，则接收了按照放大晶体管AMP的放大特性的放大作用的电位出现在垂直信号线24。图7是示意性地表示选择晶体管SEL导通的状态下的浮动电容部FD的电位与垂直信号线的电位的关系的图。放大晶体管AMP反映不具有理想的完全的线形特性，浮动电容部FD的电位与垂直信号线电位的关系不是完全的线形关系而具有非线形性。
如图7所示，分别与所述的浮动电容部FD的电位VDL、VSL、VDH、VSH相对应地获得垂直信号线电位的VDL’、VSL’、VDH’、VSH’。从图7能理解到，即使是ΔVH＝ΔVL，受所述的非线形性的影响，也是ΔVH’＞ΔVL’。但是，VDL-VSL＝ΔVL、VDH-VSH＝ΔVH、VDL’-VSL’＝ΔVL’、VDH’-VSH’＝ΔVH’。
因此，作为前帧以低亮度照射的像素21的本次的所述的CDS的结果的图像，在画面整体泛白的程度较小，另一方面，作为前帧以高亮度照射的像素21的本次的所述的CDS的结果的图像，在画面整体泛白的程度较大。结果，前帧以高亮度照射的像素21相对于周围的像素21(前帧以低亮度照射的像素21)能看见泛白，产生残像现象。
以上是所述比较例的产生残像现象的原理。作为产生这样的残像现象的原理的研究结果，本发明人发现通过采用(i)及(ii)中的至少一者，与上述比较例相比能减少残像现象，(i)减小ΔVH、ΔVL；(ii)减小读取前帧以高亮度照射的像素21的当前帧时的浮动电容部FD的电位与读取前帧以低亮度照射的像素21的当前帧时的浮动电容部FD的电位之间的差(以下称作“读取时的FD电位差”。)。若采用所述(i)，即使不采用所述(ii)，由于ΔVL’和ΔVH’的差变小(参照图7)，因此，与所述比较例相比，能减少残像现象。若采用所述(ii)，VDL与VDH之差及VSL与VSH之差变小，进而ΔVL’与ΔVH’之差变小(参照图7)，因此，与所述比较例相比，能减少残像现象。若采用所述(i)、(ii)两者，能进一步减少残像现象。
在本实施方式中，如前所述，与所述比较例不同，在第一行的水平期间的水平消隐期间中的期间t9-t12，供给虚拟脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH(参照图4中的[5])，在其他的水平期间也相同。在供给该高频的脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH期间，利用IR压降，DGND电位(复位晶体管RES的截止电位)向正侧变动。因此，采用本实施方式，在期间t9-t12，供给虚拟脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH，从而如从图4中也能理解的那样采用所述(i)。因此，采用本实施方式，与所述比较例相比，能减少残像现象。
虚拟脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH不限定于期间t9-t12，只要是期间t6-t13的至少一部分的期间即可，在其他的水平期间也同样。当然，虚拟脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH优选如本实施方式这样在信号采样时刻t7、t13停止。在该情况下，能防止由虚拟脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH引起的噪音成分混入采样的信号，由此能提高SN比。
另外，优选是从临近暗信号的采样时刻t7(第一采样时刻)之前的脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH停止的时刻t6到时刻t7的期间t6-t7的长度TA，与从临近光信号的采样时刻t13(第二采样时刻)之前的从脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH停止的时刻t12到时刻t13的期间t12-t13的长度TB相同。在该情况下，能进一步减小ΔVH、ΔVL，能进一步减少残像现象。
另外，作为供给的虚拟脉冲信号，不是所有信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH，只要供给其中的1个以上的任意的信号即可。另外，作为供给的虚拟脉冲信号，不限于与多种脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φHSTR、φRSTH中的1种以上的脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH相同，例如可以是任意的反复脉冲信号。在上述情况下，也能获得同样的残像减少效果。另外，所述反复脉冲信号只要在例如在水平扫描电路23供给有脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φHSTR、φRSTH中的1种以上的脉冲信号的部位供给即可。
另外，在本实施方式中，如前所述，与所述比较例不同，在第一行的水平期间的水平消隐期间中的期间t14-t15，第一行的复位脉冲φRES(1)为高电平(参照图4中的[6])，在其他的水平期间也同样。因此，采用本实施方式，第一行的浮动电容部FD(1)的复位更接近完全，结果，采用所述(ii)(参照图4中的[7])。因此，采用本实施方式，从该点看，与所述比较例相比也能减少残像现象。
也可以代替在期间t14-t15第一行的复位脉冲φRES(1)为高电平，在期间t13-t16中的至少一部分的任意期间，复位脉冲φRES(1)为高电平。在该情况下，也能获得同样的残像减少效果。
另外，也可以为，在期间t14-t15，第一行的复位脉冲φRES(1)为高电平，而其他行的复位脉冲φRES为低电平，但在期间t14-t15及其他的各水平期间的相当于期间t14-t15的期间，优选所有行的复位脉冲φRES为高电平，所有行的复位晶体管RES导通。在该情况下，能进一步减小读取时的FD电位差，能进一步减少残像现象。
另外，在本实施方式中，如前所述，采用所述(i)、(ii)两者，但在本发明中也可以仅采用其中一者。即，在本实施方式中，在期间t9-t12，不供给虚拟脉冲信号φGH、φHCLK1、φHCLK2、φRSTH，在其他的水平期间也同样。另外，在本实施方式中，也可以为，在期间t14-t15，复位脉冲φRES(1)为低电平，在其他的水平期间也同样。
之前参照图4说明的动作主要与在静止画拍摄模式下进行的读取动作有关。在连拍模式的情况下，与之前说明的读取动作同样的动作连续地进行。另外，在动画拍摄模式下，在该动作开始时进行全像素复位后，在打开机械快门的状态下，反复进行帧的读取。此时，各帧的读取，关于所有行(或者间拔的行)基本上进行图4中的t1以后的动作，进行所谓的旋转快门动作。
第二实施方式
图8是表示本发明的第二实施方式的拍摄装置的固态拍摄元件53的概略构成的电路图，与图2相对应。在图2中，表示2×2个像素21，而在图8中，表示4×2个像素(2×2个像素单元BL)。在图8中，对与图2中的要素相同或相对应的要素标注相同的符号，省略其重复的说明。
本实施方式的拍摄装置与所述第一实施方式的拍摄装置1的不同之处在于代替图2所示的固态拍摄元件3，采用图8所示的固态拍摄元件53。
固态拍摄元件53与固态拍摄元件3的不同之处在于下述两点：针对在列方向上相邻的两个像素21，该两个像素21共有1组的浮动电容部FD、放大晶体管AMP、复位晶体管RES及选择晶体管SEL；垂直扫描电路22代替如图4所示的控制信号φSEL、φRES、φTX而输出后述的图10及图11所示的控制信号φSEL、φRES、φTXA、φTXB，具有输出上述信号的缓冲电路B1～B4。缓冲电路B4与缓冲电路B1～B3相同，利用DVDD及DGND进行工作。
在图8中，将共有1组的浮动电容部FD、放大晶体管AMP、复位晶体管RES及选择晶体管SEL的两个像素21作为像素单元BL表示。另外，在图8中，像素单元BL内的下侧的像素21的光电二极管PD及传输晶体管TX分别用符号PDA、TXA表示，像素单元BL内的上侧的像素21的光电二极管PD及传输晶体管TX分别用符号PDB、TXB表示，将两者区别开。另外，使供给到传输晶体管TXA的栅极的控制信号为φTXA，使供给到传输晶体管TXB的栅极电极的控制信号为φTXB，将两者区别开。另外，在图2中，n等表示像素行，但在图8中，n等表示像素单元BL的行。像素单元BL的1行相当于像素21的两行。
图9是表示在本发明的第二实施方式的拍摄装置中依次进行的各动作期间的图。图10是表示图9中的全像素复位期间、曝光期间及第一行的像素单元BL的下侧的像素21的读取期间(1水平期间)的时序图。图11是表示图9中的第一行的像素单元BL的上侧的像素21的读取期间(1水平期间)的时序图。在图10及图11中，对与图4中的要素相同或相对应的要素标注相同的符号，并省略其重复的说明。
在本实施方式中，如图9所示，进行全像素复位后，机械快门(未图示)仅打开规定的曝光期间，在各像素21的光电二极管PDA、PDB的电荷蓄积层蓄积有电荷之后，第一行的像素单元BL的下侧的像素21的读取期间(1水平期间)、第一行的像素单元BL的上侧的像素21的读取期间(1水平期间)、第二行的像素单元BL的下侧的像素21的读取期间(1水平期间)、第二行的像素单元BL的上侧的像素21的读取期间(1水平期间)依次进行，并且，在第3行的像素单元中，同样的读取期间也依次进行。另外，在本实施方式中，如图10所示，在全像素复位期间，在所述第一实施方式中，代替全像素行的φTX为高电平，全像素单元行的φTXA、φTXB为高电平。
在图10中，在分别与图4中的时刻t1～t16相对应的时刻分别标注相同的符号t1～t16。在图11中，对分别与图中的时刻t1～t16相对应的时刻标注符号t1’～t16’。第一行的像素单元BL的下侧的像素21的读取期间的结束时刻t16和第一行的像素单元BL的上侧的像素21的读取期间的开始时刻t1’为同一时刻。在本实施方式中，如图10所示，在第一行的像素单元BL的下侧的像素21的读取期间中的期间t8-t10，φTXA(1)为高电平，而φTXB(1)为低电平。另外，如图11所示，在第一行的像素单元BL的上侧的像素21的读取期间中的期间t8’-t10’，φTXA(1)为低电平，而φTXB(1)为高电平。
采用本实施方式，也能获得与所述第一实施方式相同的优点。另外，关于所述第一实施方式说明的各种变形和同样的变形也可以应用于本实施方式。另外，在本实施方式中，针对在列方向上相邻的两个像素21，该两个像素21共有1组的浮动电容部FD、放大晶体管AMP、复位晶体管RES及选择晶体管SEL，但在本发明中，例如，针对在列方向上相邻的3个以上的规定数的像素21，该规定数的像素21共有1组的浮动电容部FD、放大晶体管AMP、复位晶体管RES及选择晶体管SEL。
根据以上详细的说明，可知实施方式的特征点及优点。这是指权利要求在不脱离其精神及范围的范围内涉及到所述那样的实施方式的特征点及优点。另外，只要是在该技术领域中具有通常的知识的人，应该能容易地想到所有的改良及变更，具有发明性的实施方式的范围不用于限定所述，也能通过实施方式公开的范围包含的适当的改良物及均等物实施。
附图标记的说明
1拍摄装置
3，53固态拍摄元件
4拍摄控制部
21像素
22垂直扫描电路
23水平扫描电路
24垂直信号线
27采样保持部

Claims (11)

1.一种拍摄装置，其特征在于，该拍摄装置具有：
二维配置的多个像素，其分别具有：光电转换部；将从所述光电转换部传输来的电荷转换为电压的电荷电压转换部；将电荷从所述光电转换部传输到所述电荷电压转换部的传输部；输出与所述电荷电压转换部的电压相应的像素信号的放大部；将所述电荷电压转换部的电压复位的复位部；
垂直驱动部，其向所述多个像素供给驱动该像素的驱动信号；
垂直信号线，其与所述多个像素的各列相对应地设置，供给所述像素信号；
采样保持部，其按照采样控制信号对供给到所述各垂直信号线的所述像素信号进行采样并保持，并且按照水平驱动信号将该被保持的信号向水平信号线供给；
水平驱动部，其向所述采样保持部供给所述水平驱动信号；
水平驱动控制部，其供给与从所述采样保持部向所述水平信号线读取所述像素信号有关的多种脉冲信号，
所述垂直驱动部中的、控制所述复位部的电路利用与所述水平驱动部相同的电源工作，
所述水平驱动控制部在各水平读取期间向所述水平驱动部供给所述多种脉冲信号，
在从各水平消隐期间的开始时刻到由所述采样控制信号确定的信号采样时刻中的该水平消隐期间的最后的信号采样时刻的期间中的、至少一部分的期间，所述水平驱动控制部向所述水平驱动部供给虚拟脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的拍摄装置，其特征在于，
所述虚拟脉冲信号是与所述多种脉冲信号中的1种以上的脉冲信号相同的信号。
3.根据权利要求2所述的拍摄装置，其特征在于，
所述1种以上的脉冲信号包括用于被供给到所述水平驱动部并使所述水平驱动部生成所述水平驱动信号的至少1种脉冲信号。
4.根据权利要求3所述的拍摄装置，其特征在于，
所述水平驱动部包括移位寄存器部，
所述至少1种脉冲信号包括驱动所述移位寄存器部的驱动时钟信号。
5.根据权利要求1所述的拍摄装置，其特征在于，
所述水平驱动控制部在所述信号采样时刻使所述虚拟脉冲信号停止。
6.根据权利要求2所述的拍摄装置，其特征在于，
所述各水平消隐期间的所述信号采样时刻包括：第二采样时刻，其对包含在所述像素光电转换后的光信息在内的光信号进行采样；第一采样时刻，其对包含应从所述光信号中减去的噪音成分在内的差分用信号进行采样，
从临近各水平消隐期间的所述第一采样时刻之前的所述1种以上的脉冲信号及所述虚拟脉冲信号的任一信号停止的时刻到该水平消隐期间的所述第一采样时刻的期间的长度，与从临近各水平消隐期间的所述第二采样时刻之前的所述1种以上的脉冲信号及所述虚拟脉冲信号的任一信号停止的时刻到所述第二采样时刻的期间的长度相同。
7.根据权利要求1所述的拍摄装置，其特征在于，
在所述各水平消隐期间，在从该水平消隐期间的最后的信号采样时刻到该水平消隐期间的结束时刻的期间中的至少一部分的期间，所述垂直驱动部向所述复位部供给控制所述复位部的驱动信号，以使所述复位部进行复位动作。
8.根据权利要求1所述的拍摄装置，其特征在于，
所述多个像素中，沿列方向依次排列有所述光电转换部的每两个以上的规定数的像素，共有所述电荷电压转换部、所述放大部及所述复位部。
9.一种拍摄装置，其特征在于，该拍摄装置具有：
二维配置的多个像素，其分别具有：光电转换部；将从所述光电转换部传输来的电荷转换为电压的电荷电压转换部；从所述光电转换部向所述电荷电压转换部传输电荷的传输部；输出与所述电荷电压转换部的电压相应的像素信号的放大部；将所述电荷电压转换部的电压复位的复位部；
垂直驱动部，其对所述多个像素供给用于驱动该像素的驱动信号；
垂直信号线，其与所述多个像素的各列相对应地设置，供给所述像素信号；
采样保持部，其按照采样控制信号对与所述各垂直信号线的信号相应的所述像素信号进行采样并保持，并且按照水平驱动信号将该被保持的信号向水平信号线供给，
在所述各水平消隐期间，在从该水平消隐期间的最后的信号采样时刻到该水平消隐期间的结束时刻的期间中的至少一部分的期间，所述垂直驱动部向所述复位部供给控制所述复位部的驱动信号，以使所述复位部进行复位动作。
10.根据权利要求9所述的拍摄装置，其特征在于，该拍摄装置具有：
水平驱动部，其向所述采样保持部供给所述水平驱动信号；
水平驱动控制部，其供给与从所述采样保持部向所述水平信号线读取信号有关的多种脉冲信号，
所述垂直驱动部中的、控制所述复位部的电路利用与所述水平驱动部相同的电源工作。
11.根据权利要求9所述的拍摄装置，其特征在于，
所述多个像素中，沿列方向依次排列有所述光电转换部的每两个以上的规定数的像素，共有所述电荷电压转换部、所述放大部及所述复位部。
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