CN103314574A - 固体摄像装置和固体摄像装置的驱动方法 - Google Patents
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Abstract
控制部（6）通过使读出用开关（SW1）为连接状态而使光电二极管（PD）的电荷输出到积分电路（Sn），之后，使读出用开关（SW1）为非连接状态。其后，使电压值从积分电路（Sn）向保持电路（Hn）输出。在实施了上述的输出动作后，并行地实施使积分用电容元件（C21）所保持的电荷放电并且使读出用开关（SW1）成为连接状态而使光电二极管（PD）所保持的电荷放电的动作、以及使保持电路（Hn）所保持的电压值依次输出的动作。由此，实现了能够解决由记忆效应所引起的技术问题、由延迟效应所引起的技术问题、以及由开关噪声所引起的技术问题的固体摄像装置、以及固体摄像装置的驱动方法。
Description
技术领域
本发明涉及固体摄像装置和固体摄像装置的驱动方法。
背景技术
在专利文献1中，记载了用于通过缩短由非晶体硅（amorphoussilicon）构成的平板（flat panel）X射线检测器中的读出时间来缩小延迟的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-110220号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
二维平板图像传感器由包含使用非晶体硅形成的光电二极管和开关元件的多个像素构成。若在利用该结构的二维平板图像传感器中加快帧率（frame rate），则会显著地呈现出在使由非晶体硅形成的例如场效应晶体管（Field Effect Transistor，以下称为“FET”）那样的开关元件成为非连接状态时电荷被瞬态地捕获（trap）的、所谓记忆效应。非晶质的非晶体硅是由于在FET的沟道（channel）捕获电荷的能级的密度高。因此，存在需要用于放出被捕获的电荷的稳定时间这样的问题（以下，称为“由记忆效应所引起的技术问题”）。此外，光电二极管所存储的电荷在规定的传送时间内不会被完全传送，具有与下一帧的数据重叠这样的问题（以下，称为“由延迟效应所引起的技术问题”）。
在无源像素型的结构中，采用依次扫描各行的滚动快门（rollingshutter）方式的情况下，交替地重复来自于光电二极管的信号按1行同时被传送到信号连接部的“保持期间”、以及这些被保持的信号按数列进行扫描并被读出的“读出期间”，但若为了加快帧率而缩短“保持期间”，则记忆效应和延迟效应会变得显著，成像滞后变得显著。
在专利文献1中，公开了为了解决由记忆效应和延迟效应所引起的问题而使积分电路的重置（reset）期间与传送光电二极管的电荷的采样期间的一部分重复的方法。然而，在按照专利文献1所公开的时序图进行驱动的情况下，会产生如下问题。即，在使FET成为连接状态时产生瞬态电荷，该瞬态电荷与从光电二极管传送的电荷重叠，但由于在该时序图中在瞬态电荷被重叠的状态下结束采样时间，因此，被重叠的瞬态电荷不能被消除（以下，称为“由开关噪声所引起的技术问题”）。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够解决由记忆效应所引起的技术问题、由延迟效应所引起的技术问题、以及由开关噪声所引起的技术问题的固体摄像装置、以及固体摄像装置的驱动方法。
解决技术问题的技术手段
本发明所涉及的固体摄像装置，具备由分别包含光电二极管的M×N个（M和N为2以上的整数）像素二维排列成M行N列而成的受光部、配设于各列中的每一列并经由读出用开关而与相对应的列的像素所包含的光电二极管相连接的N条读出用配线、具有分别与N条读出用配线连接并输出与经该读出用配线输入的电荷的量相对应的电压值的积分电路、经由输入用开关而与积分电路串联连接并保持从积分电路输出的电压值的保持电路、以及连接于保持电路并将保持电路所保持的电压值输出的输出用开关的信号连接部、以及、控制各像素的读出用开关和输入用开关的开闭动作并且控制输出用开关的开闭动作而使与在各像素的光电二极管产生的电荷的量相对应的电压值从保持电路依次输出的控制部，读出用开关是包含多晶硅的半导体开关，积分电路具有在读出用配线与保持电路之间串联连接的放大器、以及相对于放大器并联连接的积分用电容元件，控制部具有通过使读出用开关成为连接状态而使光电二极管的电荷输出到积分电路、之后、使读出用开关成为非连接状态、其后、使电压值从积分电路向保持电路输出的第1动作、使积分用电容元件所保持的电荷放电并且使读出用开关成为连接状态而使光电二极管所保持的电荷放电的第2动作、以及使保持电路所保持的电压值依次输出的第3动作，在实行了第1动作后，并行地实行第2动作与第3动作。
在本发明所涉及的固体摄像装置中，使读出用开关成为连接状态而将光电二极管的电荷输出到积分电路，之后，使读出用开关成为非连接状态。由此，能够由使读出用开关成为非连接状态时产生的具有反极性的瞬态电荷，来消除使读出用开关成为连接状态时所产生的瞬态电荷。因此，能够解决由开关噪声所引起的技术问题。
另外，使积分用电容元件所保持的电荷放电，并且使读出用开关成为连接状态来使光电二极管所保持的电荷放电。由此，可以与积分用电容元件的放电一起使将光电二极管的电荷输出到积分电路时残留在光电二极管的电荷放电。因此，能够解决由延迟效应所引起的技术问题。
另外，读出用开关是包含多晶硅的半导体开关。据此，能够解决由记忆效应所引起的技术问题。
另外，本发明所涉及的固体摄像装置的驱动方法，是具备由分别包含光电二极管的M×N个（M和N为2以上的整数）像素二维排列成M行N列而成的受光部、配设在各列中的每一列并经由读出用开关而与相对应的列的像素所包含的光电二极管相连接的N条读出用配线、具有与读出用配线串联连接的放大器和相对于放大器并联连接的积分用电容元件、并输出与经读出用配线输入的电荷的量相对应的电压值的积分电路、以及保持从积分电路输出的电压值的保持电路的固体摄像装置的驱动方法，该驱动方法具备通过使读出用开关成为连接状态而使光电二极管的电荷输出到积分电路、之后、使读出用开关成为非连接状态、其后、使电压值从积分电路向保持电路输出的第1步骤、使积分用电容元件所保持的电荷放电并且使读出用开关成为连接状态而使光电二极管所保持的电荷放电的第2步骤、以及使保持电路所保持的电压值依次输出的第3步骤，读出用开关是包含多晶硅的半导体开关，在第1步骤之后，并行地进行第2步骤与第3步骤。
在本发明所涉及的固体摄像装置的驱动方法中，使读出用开关成为连接状态而将光电二极管的电荷输出到积分电路，之后，使读出用开关成为非连接状态。由此，能够由使读出用开关成为非连接状态时产生的具有反极性的瞬态电荷，来消除使读出用开关成为连接状态时所产生的瞬态电荷。因此，能够解决由开关噪声所引起的技术问题。
另外，使积分用电容元件所保持的电荷放电，并且使读出用开关成为连接状态来使光电二极管所保持的电荷放电。由此，可以与积分用电容元件的放电一起使将光电二极管的电荷输出到积分电路时残留在光电二极管的电荷放电。因此，能够解决由延迟效应所引起的技术问题。
另外，读出用开关是包含多晶硅的半导体开关。据此，能够解决由记忆效应所引起的技术问题。
发明的效果
根据本发明的固体摄像装置和固体摄像装置的驱动方法，能够解决由记忆效应所引起的技术问题、由延迟效应所引起的技术问题、以及由开关噪声所引起的技术问题。
附图说明
图1是表示固体摄像装置的结构的平面图。
图2是表示固体摄像装置的像素部分的结构的平面图。
图3是表示沿着图2的I-I线的固体摄像装置的截面的侧截面图。
图4是表示本实施方式所涉及的固体摄像装置的内部结构的图。
图5是本实施方式所涉及的固体摄像装置的像素P、积分电路S和保持电路H各自的电路图。
图6是说明本实施方式所涉及的固体摄像装置的动作的时序图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明用于实施本发明的方式。再有，附图的说明中相同的要素用相同的符号表示，省略重复的说明。
本实施方式所涉及的固体摄像装置例如使用在医疗用X射线摄像系统中，特别是使用在齿科医疗中的通过全景摄影、头部摄影、CT摄影这样的摄像模式来对被检者的颌部的X射线图像进行摄像的系统中。因此，本实施方式的固体摄像装置具备在大面积的玻璃基板上堆积多晶硅而成的薄膜晶体管，与由单晶硅晶片制作的现有的固体摄像元件相比较，具有很宽的受光面积。图1～图3是表示本实施方式中的固体摄像装置1的结构的图。图1是表示固体摄像装置1的平面图，图2是放大了固体摄像装置1的一部分的平面图。此外，图3是图2的I-I线的侧截面图。再有，图1～图3中，为了容易理解而一并表示XYZ正交坐标系。
如图1所示，固体摄像装置1具备作入到玻璃基板7的主面的受光部10、信号连接部20、以及扫描移位寄存器40。再有，受光部10、信号连接部20、以及扫描移位寄存器40也可以分别形成在不同的玻璃基板7上。
如图2所示，受光部10由M×N个像素P二维排列成M行N列而构成。像素Pm,n位于第m行第n列。这里，m是1以上M以下的各整数，n是1以上N以下的各整数。再有，图2中，列方向与X轴方向一致，行方向与Y轴方向一致。M,N分别是2以上的整数。像素P具备光电二极管PD、开关SW1（读出用开关）。在开关SW1连接有第m行选择用配线ＬV,m。光电二极管PD经由开关SW1而连接于第n列读出用配线LO,n。
另外，如图3所示，光电二极管PD、开关SW1、以及第n列读出用配线LO,n形成在设置在玻璃基板7上的硅膜3的表面。此外，在光电二极管PD、开关SW1、第n列读出用配线LO,n之上，经由绝缘层5而设置有闪烁器4。光电二极管PD例如包含非晶体硅而构成。本实施方式的光电二极管PD具有由多晶硅构成的n型半导体层21、设置在n型半导体层21上的由非晶体硅构成的i型半导体层22、以及设置在i型半导体层22上的由非晶体硅构成的p型半导体层23。开关SW1是由多晶硅形成的FET，具有沟道区域11、配置在沟道区域11的一个侧面的源（source）区域12、配置在沟道区域11的另一个侧面的漏（drain）区域13、形成在沟道区域11上的栅极绝缘膜14和栅电极15。第n列读出用配线LO,n由金属形成。闪烁器4响应于入射的X射线而产生闪烁光并将X射线图像变换为光图像，将该光图像输出到受光部10。
构成读出用开关SW1的多晶硅可以是低温多晶硅。低温多晶硅是在100～600℃的处理温度下形成的多晶硅。由于100～600℃的处理温度的范围是可以使用无碱玻璃作为基板的温度范围，因此可以在玻璃基板上制造大面积的固体摄像装置1。无碱玻璃例如是具有0.3～1.2mm的厚度的板状玻璃，且是用作所谓基板（substrate）用玻璃的玻璃。该无碱玻璃几乎不含有碱成分，具有低膨胀率、高耐热性，并具有稳定的特性。另外，低温多晶硅系器件的迁移率是10～600cm2/Vs，能够比非晶体硅的迁移率（0.3～1.0cm2/Vs）大。即，可以降低ON（导通）电阻。
图3所示那样的像素P例如由如下那样的工序制造。首先，在玻璃基板7上将非晶体硅制膜。作为制膜方法，例如优选是等离子体CVD。然后，通过准分子激光退火将激光束依次照射到非晶体硅膜而将非晶体硅膜的整个面多晶硅化。如此，形成硅膜3。接着，在该多晶硅层的一部分的区域上，形成作为栅极绝缘膜14的SiO2膜，之后，在其上形成栅电极。接着，对应成为源区域12和漏区域13的区域实施离子注入工序。其后，实施多晶硅层的图案化，反复实施曝光和蚀刻，形成电极和接触孔等。另外，对应成为像素P的区域的硅膜3注入离子而作为n型，之后，在其上，依次层叠i型和p型的非晶体硅层（即i型半导体层22和p型半导体层23）而形成PIN型光电二极管PD，其后，形成成为绝缘膜5的钝化膜。
图1所示的信号连接部20保持与从受光部10的各像素P输出的电荷的量相对应的电压值，并依次输出该保持的电压值。扫描移位寄存器40控制各像素P，以使各像素P所存储的电荷按每行依次输出到信号连接部20。
接着，说明本实施方式所涉及的固体摄像装置1的详细的结构。图4是表示固体摄像装置1的内部结构的图。受光部10由M×N个像素P1,1～PM,N二维排列成M行N列而成。像素Pm,n位于第m行第n列。第m行的N个像素Pm,1～Pm,N分别通过第m行选择用配线LV,m而与扫描移位寄存器40连接。再有，图4中，扫描移位寄存器40包含在控制部6。第n列的M个像素P1,n～PM,n各自的输出端通过第n列读出用配线LO,n而与信号连接部20的积分电路Sn连接。
信号连接部20包含N个积分电路S1～SN和N个保持电路H1～HN。各积分电路Sn具有共同的结构。另外，各保持电路Hn具有共同的结构。各积分电路Sn具有与第n列读出用配线LO,n连接的输入端，存储输入到该输入端的电荷，并将与该存储电荷量相对应的电压值从输出端输出到保持电路Hn。N个积分电路S1～SN分别通过重置用配线LR而与控制部6连接。各保持电路Hn具有与积分电路Sn的输出端连接的输入端，保持输入到该输入端的电压值，并将该保持的电压值从输出端输出到电压输出用配线Lout。N个保持电路H1～HN分别通过保持用配线LH与控制部6连接。另外，各保持电路Hn通过第n列选择用配线LS,n与控制部6的读出移位寄存器41连接。
控制部6的扫描移位寄存器40将第m行选择控制信号Vsel（m）输出到第m行选择用配线LV,m，并将该第m行选择控制信号Vsel（m）分别提供给第m行的N个像素Pm,1～Pm,N。M个行选择控制信号Vsel（1）～Vsel（M）依次成为有效值。另外，控制部6的读出移位寄存器41将第n列选择控制信号Hshift（n）输出到第n列选择用配线LS,n，并将该第n列选择控制信号Hshift（n）提供给保持电路Hn。N个列选择控制信号Hshift（1）～Hshift（N）也依次成为有效值。
另外，控制部6将重置控制信号Reset输出到重置用配线LR，并将该重置控制信号Reset分别提供给N个积分电路S1～SN。控制部6将保持控制信号Hold输出到保持用配线LH，并将该保持控制信号Hold提供给N个保持电路H1～HN。
图5是固体摄像装置1的像素Pm,n、积分电路Sn和保持电路Hn各自的电路图。这里，表示了像素Pm,n的电路图来代表M×N个像素P1,1～PM,N，表示了积分电路Sn的电路图来代表N个积分电路S1～SN，另外，表示了保持电路Hn的电路图来代表N个保持电路H1～HN。即，表示了与第m行第n列的像素Pm,n和第n列读出用配线LO,n相关联的电路部分。
像素Pm,n包含光电二极管PD和读出用开关SW1。光电二极管PD的阳极端子接地，光电二极管PD的阴极端子经由读出用开关SW1而与第n列读出用配线LO,n连接。光电二极管PD产生与入射光强度相对应的量的电荷，并将该产生的电荷存储在接合电容部。读出用开关SW1被提供有从控制部6通过第m行选择用配线LV,m的第m行选择控制信号Vsel（m）。第m行选择控制信号Vsel（m）指示受光部10中的第m行的N个像素Pm,1～Pm,N各自的读出用开关SW1的开闭动作。
在该像素Pm,n中，当第m行选择控制信号Vsel（m）是低电平时，读出用开关SW1断开，在光电二极管PD产生的电荷不会输出到第n列读出用配线LO,n而被存储在接合电容部。另一方面，当第m行选择控制信号Vsel（m）是高电平时，读出用开关SW1闭合，之前在光电二极管PD产生并被存储在接合电容部的电荷，经读出用开关SW1而输出到第n列读出用配线LO,n。
第n列读出用配线LO,n与受光部10中的第n列的M个像素P1,n～PM,n各自的读出用开关SW1连接。第n列读出用配线LO,n将在M个像素P1,n～PM,n中的任一个像素的光电二极管PD产生的电荷经由该像素的读出用开关SW1读出，并传送到积分电路Sn。
积分电路Sn包含放大器A2、作为反馈电容部的积分用电容元件C21、以及放电用开关SW21。积分用电容元件C21和放电用开关SW21彼此并联连接，设置在放大器A2的输入端子与输出端子之间。放大器A2的输入端子与第n列读出用配线LO,n连接。
在放电用开关SW21被提供有从控制部6经重置用配线LR的重置控制信号Reset。重置控制信号Reset指示N个积分电路S1～SN各自的放电用开关SW21的开闭动作。
在该积分电路Sn中，当重置控制信号Reset为高电平时，放电用开关SW21闭合，反馈电容部（积分用电容元件C21）被放电，从积分电路Sn输出的电压值被初始化。另一方面，当重置控制信号Reset为低电平时，放电用开关SW21断开，输入到输入端的电荷被存储在反馈电容部（积分用电容元件C21），与该存储电荷量相对应的电压值从积分电路Sn输出。
保持电路Hn包含输入用开关SW31、输出用开关SW32和保持用电容元件C3。保持用电容元件C3的一端接地。保持用电容元件C3的另一端经由输入用开关SW31而与积分电路Sn的输出端连接，经由输出用开关SW32而与电压输出用配线Ｌout连接。在输入用开关SW31被提供有从控制部6通过保持用配线ＬH的保持控制信号Hold。保持控制信号Hold指示N个保持电路H1～HN各自的输入用开关SW31的开闭动作。在输出用开关SW32被提供有从控制部6通过第n列选择用配线LS,n的第n列选择控制信号Hshift（n）。第n列选择控制信号Hshift（n）指示保持电路Hn的输出用开关SW32的开闭动作。
在该保持电路Hn中，当保持控制信号Hold从高电平转到低电平时，输入用开关SW31从闭合状态转到断开状态，此时输入到输入端的电压值被保持在保持用电容元件C3。另外，当第n列选择控制信号Hshift（n）为高电平时，输出用开关SW32闭合，保持用电容元件C3所保持的电压值输出到电压输出用配线Ｌout。
控制部6在输出与受光部10中的第m行的N个像素Pm,1～Pm,N各自的受光强度相对应的电压值时，通过重置控制信号Reset指示在整个规定期间闭合N个积分电路S1～SN各自的放电用开关SW21后断开，之后，通过第m行选择控制信号Vsel（m）指示在整个规定期间闭合受光部10中的第m行的N个像素Pm,1～Pm,N各自的读出用开关SW1后断开。
读出用开关SW1断开后，控制部6通过保持控制信号Hold指示将N个保持电路H1～HN各自的输入用开关SW31从闭合状态转到断开状态。
然后，控制部6通过重置控制信号Reset指示将N个积分电路S1～SN各自的放电用开关SW21闭合，与此同时，通过第m行选择控制信号Vsel（m）指示在整个规定期间闭合受光部10中的第m行的N个像素Pm,1～Pm,N各自的读出用开关SW1。此外，与闭合放电用开关SW21的指示和闭合读出用开关SW1的指示并行地，通过列选择控制信号Hshift（1）～Hshift（N）指示依次仅在一定期间闭合N个保持电路H1～HN各自的输出用开关SW32。控制部6依次对各行进行以上那样的控制。
如此，控制部6控制受光部10中的M×N个像素P1,1～PM,N各自的读出用开关SW1的开闭动作，并且控制信号连接部20中的电压值的保持动作和输出动作。由此，控制部6使与在受光部10中的M×N个像素P1,1～PM,N各自的光电二极管PD产生的电荷的量对应的电压值作为帧数据而从信号连接部20反复输出。
本实施方式所涉及的固体摄像装置1的动作如以下那样。图6是说明本实施方式所涉及的固体摄像装置1的动作的时序图。再有，以下，与固体摄像装置1的动作一起说明本实施方式的固体摄像装置的驱动方法。
在图6中，从上往下依次表示：（a）指示N个积分电路S1～SN各自的放电用开关SW21的开闭动作的重置控制信号Reset；（b）、（c）指示受光部10中的第1和第2行的像素P1,1～P1,N,P2,1～P2,N各自的读出用开关SW1的开闭动作的第1行选择控制信号Vsel（1）和第2行选择控制信号Vsel（2）；（d）指示N个保持电路H1～HN各自的输入用开关SW31的开闭动作的保持控制信号Hold。
另外，在图6中，再接着依次表示：（e）指示保持电路H1的输出用开关SW32的开闭动作的第1列选择控制信号Hshift（1）；（f）指示保持电路Hn的输出用开关SW32的开闭动作的第n列选择控制信号Hshift（n）；（g）指示保持电路Hn的输出用开关SW32的开闭动作的第N列选择控制信号Hshift（N）。
在第1行的像素P1,1～P1,N的光电二极管PD产生并被存储在接合电容部的电荷的读出如以下那样进行。在时刻t10前，M个行选择控制信号Vsel（1）～Vsel（M）、N个列选择控制信号Hshift（1）～Hshift（N）、重置控制信号Reset和保持控制信号Hold分别成为低电平。
从时刻t10到时刻t11期间，从控制部6输出到重置用配线LR的重置控制信号Reset成为高电平，由此，在N个积分电路S1～SN各个中，放电用开关SW21变为连接状态，积分用电容元件C21被放电。
<第1动作（第1步骤）>
从时刻t11后的时刻t12到时刻t13的期间，从控制部6输出到第1行选择用配线ＬV,1的第1行选择控制信号Vsel（1）成为高电平，由此，受光部10中的第1行的N个像素P1,1～P1,N各自的读出用开关SW1成为连接状态。在N个像素P1,1～P1,N各自的光电二极管PD产生并存储在接合电容部的电荷通过读出用开关SW1和第n列读出用配线ＬO,1～ＬO,N而输出到积分电路S1～SN，并被存储在积分用电容元件C21。从积分电路S1～SN，输出与存储在积分用电容元件C21的电荷量相对应的大小的电压。再有，在时刻t13之后，第1行的N个像素P1,1～P1,N各自的读出用开关SW1成为非连接状态。
然后，从比时刻t13后的时刻t14到时刻t15的期间，从控制部6输出到保持用配线LH的保持控制信号Hold成为高电平，由此，在N个保持电路H1～HN各个中，输入用开关SW31成为连接状态。从积分电路S1～SN输出的电压的大小被保持电路H1～HN保持。
<第2动作（第2步骤）>
然后，从比时刻t15后的时刻t16到时刻t17的期间，从控制部6输出到重置用配线LR的重置控制信号Reset成为高电平，由此，N个积分电路S1～SN各个中，放电用开关SW21成为连接状态，积分用电容元件C21被放电。
另外，与这样的积分用电容元件C21的放电动作并行地，从比时刻t15后的时刻t18到时刻t19的期间，从控制部6输出到第1行选择用配线ＬV,1的第1行选择控制信号Vsel（1）成为高电平，由此，受光部10中的第1行的N个像素P1,1～P1,N各自的读出用开关SW1成为连接状态。在从时刻t12到时刻t13的期间，不从光电二极管PD输出而残存的电荷此时通过读出用开关SW1和第n列读出用配线ＬO,1～ＬO,N而输出到积分电路S1～SN，与被存储在积分用电容元件C21的电荷一起被放电。再有，图6所示的时序图中积分用电容元件C21的放电开始（时刻t16）之后像素P1,1～P1,N各自的光电二极管PD的放电开始（时刻t18），但像素P1,1～P1,N各自的光电二极管PD的放电开始之后积分用电容元件C21的放电也可以开始。另外，为了稳定地进行残留在光电二极管PD的电荷的放电，优选如图6所示，使读出用开关SW1成为非连接状态而结束像素P1,1～P1,N各自的光电二极管PD的放电（时刻t19），之后，使放电用开关SW21成为非连接状态而结束积分用电容元件C21的放电（时刻t17）。
<第3动作（第3步骤）>
此外，在本实施方式中，与上述的第2动作（第2步骤）并行地实行以下的第3动作（第3步骤）。即，从比时刻t15后的时刻t20到时刻t21的期间，从控制部6输出到列选择用配线ＬS,1～LS,N的列选择控制信号Hshift（1）～Hshift（N）依次仅在一定期间为高电平，由此，N个保持电路H1～HN各自的输出用开关SW32依次仅在一定期间成为连接状态，各保持电路H1～HN的保持用电容元件C3所保持的电压值经输出用开关SW32而依次输出到电压输出用配线Lout。
在本实施方式中，接着以上那样的关于第1行的动作，以后，从第2行至第M行进行同样的动作，得到表示1次摄像所得到的图像的帧数据。另外，若关于第M行动作结束，则再次在从第1行至第M行的范围进行同样的动作，得到表示下一图像的帧数据。如此，通过按一定周期重复同样的动作，表示受光部10受光的光图像的二维强度分布的电压值Vout被输出到电压输出用配线Ｌout，重复而得到帧数据。
根据上述的固体摄像装置1，在通过使读出用开关SW1成为连接状态来将光电二极管PD的电荷输出到积分电路Sn之后，由保持电路Hn保持来自于该积分电路Sn的输出电压值之前使读出用开关SW1成为非连接状态。由此，能够由使读出用开关SW1成为非连接状态时产生的具有反极性的瞬态电荷，来消除使读出用开关SW1成为连接状态时产生的瞬态电荷。因此，能够解决由开关噪声所引起的技术问题。
另外，使积分用电容元件C21所保持的电荷放电，并且使读出用开关SW1成为连接状态来使光电二极管PD所保持的电荷放电。由此，可以与积分用电容元件C21的放电一起使将光电二极管PD的电荷输出到积分电路Sn时残留在光电二极管PD的电荷放电。因此，能够解决由延迟效应所引起的技术问题。
此外，与实施上述的积分用电容元件C21所保持的电荷的放电和残留在光电二极管PD的电荷的放电的第2动作（第2步骤）并行地，实施使保持电路Hn所保持的电压值依次输出的第3动作（第3步骤）。由此，能够不降低帧率而能够高速地驱动固体摄像装置1。
另外，根据本实施方式，能够不附加新的电路而能够解决由开关噪声所引起的技术问题和由延迟效应所引起的技术问题。另外，根据本实施方式，能够将灵敏度的下降抑制在千分之一以下。
另外，优选，读出用开关SW1是包含多晶硅的半导体开关。多晶硅与非晶体硅相比较，掺杂能级的密度低，难以产生使开关成为非连接时的记忆效应。由此，能够解决由记忆效应所引起的技术问题。
另外，优选，如本实施方式那样，使读出用开关SW1成为非连接状态后，使放电用开关SW21成为非连接状态而结束积分用电容元件C21的放电。据此，能够稳定地进行残留在光电二极管的电荷的放电。
本发明的固体摄像装置、以及固体摄像装置的驱动方法不限于上述实施方式和结构例，可以有各种各样的变形。
在上述实施方式的固体摄像装置中，具备：由分别包含光电二极管的M×N个（M和N为2以上的整数）像素二维排列成M行N列而成的受光部、配设在各列中的每一列并经由读出用开关而与相对应的列的像素所包含的光电二极管相连接的N条读出用配线、具有分别与N条读出用配线连接并输出与经该读出用配线输入的电荷的量相对应的电压值的积分电路、经由输入用开关而与积分电路串联连接并保持从积分电路输出的电压值的保持电路、以及连接于保持电路并使保持电路所保持的电压值输出的输出用开关的信号连接部、以及、控制各像素的读出用开关和输入用开关的开闭动作并且控制输出用开关的开闭动作而使与在各像素的光电二极管产生的电荷的量相对应的电压值从保持电路依次输出的控制部，读出用开关是包含多晶硅的半导体开关，积分电路具有在读出用配线与保持电路之间串联连接的放大器、以及相对于放大器并联连接的积分用电容元件，控制部具有通过使读出用开关成为连接状态而使光电二极管的电荷输出到积分电路后使读出用开关成为非连接状态、其后、使电压值从积分电路向保持电路输出的第1动作、使积分用电容元件所保持的电荷放电并且使读出用开关成为连接状态而使光电二极管所保持的电荷放电的第2动作、以及使保持电路所保持的电压值依次输出的第3动作，在实行了第1动作后，并行地实行第2动作与第3动作。
再有，在这里所说的第2动作中，优选，使读出用开关成为非连接状态之后，结束积分用电容元件的放电。据此，能够稳定地进行残留在光电二极管的电荷的放电。
另外，在上述实施方式的固体摄像装置的驱动方法中，是具备由分别包含光电二极管的M×N个（M和N为2以上的整数）像素二维排列成M行N列而成的受光部、配设在各列中的每一列并经由读出用开关而与相对应的列的像素所包含的光电二极管相连接的N条读出用配线、具有与读出用配线串联连接的放大器和相对于放大器并联连接的积分用电容元件并输出与经读出用配线输入的电荷的量相对应的电压值的积分电路、以及保持从积分电路输出的电压值的保持电路的固体摄像装置的驱动方法，该驱动方法具备通过使读出用开关成为连接状态而使光电二极管的电荷输出到积分电路后使读出用开关成为非连接状态、其后、使电压值从积分电路向保持电路输出的第1步骤、使积分用电容元件所保持的电荷放电并且使读出用开关成为连接状态而使光电二极管所保持的电荷放电的第2步骤、以及使保持电路所保持的电压值依次输出的第3步骤，读出用开关是包含多晶硅的半导体开关，第1步骤之后，并行地进行第2步骤与第3步骤。
再有，在这里所说的第2步骤中，优选，使读出用开关成为非连接状态之后，结束积分用电容元件的放电。据此，能够稳定地进行残留在光电二极管的电荷的放电。
产业上的可利用性
本发明可以作为能够解决由记忆效应所引起的技术问题、由延迟效应所引起的技术问题、以及由开关噪声所引起的技术问题的固体摄像装置、以及固体摄像装置的驱动方法来利用。
符号的说明
1…固体摄像装置、6…控制部、10…受光部、20…信号连接部、PD…光电二极管、P…像素、SW1…读出用开关、SW31…输入用开关、SW32…输出用开关、Sn…积分电路、Hn…保持电路、C21…积分用电容元件、A2…放大器、LO,n…第n列读出用配线。
Claims (4)
1.一种固体摄像装置，其特征在于，
具备：
受光部，由分别包含光电二极管的M×N个像素二维排列成M行N列而成；
N条读出用配线，配设于各列中的每一列，经由读出用开关而与相对应的列的所述像素所包含的所述光电二极管相连接；
信号连接部，具有分别与所述N条读出用配线连接并输出与经该读出用配线输入的电荷的量相对应的电压值的积分电路、经由输入用开关而与所述积分电路串联连接并保持从所述积分电路输出的电压值的保持电路、以及连接于所述保持电路并将所述保持电路所保持的电压值输出的输出用开关；以及
控制部，控制各像素的所述读出用开关和所述输入用开关的开闭动作，并且控制所述输出用开关的开闭动作而使与在各像素的所述光电二极管产生的电荷的量相对应的电压值从所述保持电路依次输出，
所述读出用开关是包含多晶硅的半导体开关，
所述积分电路具有在所述读出用配线与所述保持电路之间串联连接的放大器、以及相对于所述放大器并联连接的积分用电容元件，
所述控制部具有通过使所述读出用开关为连接状态而使所述光电二极管的电荷输出到所述积分电路，之后，使所述读出用开关为非连接状态，其后，使电压值从所述积分电路向所述保持电路输出的第1动作；使所述积分用电容元件所保持的电荷放电并且使所述读出用开关成为连接状态而使所述光电二极管所保持的电荷放电的第2动作；以及使所述保持电路所保持的电压值依次输出的第3动作；在实行了所述第1动作后，并行地实行所述第2动作与所述第3动作，
其中，M和N为2以上的整数。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，
在所述第2动作中，使所述读出用开关成为非连接状态后，结束所述积分用电容元件的放电。
3.一种固体摄像装置的驱动方法，其特征在于，
所述固体摄像装置具备：
受光部，由分别包含光电二极管的M×N个像素二维排列成M行N列而成；
N条读出用配线，配设于各列中的每一列，经由读出用开关而与相对应的列的所述像素所包含的所述光电二极管相连接；
积分电路，具有与所述读出用配线串联连接的放大器和相对于所述放大器并联连接的积分用电容元件，并输出与经所述读出用配线输入的电荷的量相对应的电压值；以及
保持电路，保持从所述积分电路输出的电压值，
其中，M和N为2以上的整数，
所述驱动方法具备：
第1步骤，通过使所述读出用开关为连接状态而使所述光电二极管的电荷输出到所述积分电路，之后，使所述读出用开关成为非连接状态，其后，使电压值从所述积分电路向所述保持电路输出；
第2步骤，使所述积分用电容元件所保持的电荷放电，并且使所述读出用开关成为连接状态而使所述光电二极管所保持的电荷放电；以及
第3步骤，使所述保持电路所保持的电压值依次输出，
所述读出用开关是包含多晶硅的半导体开关，
在所述第1步骤之后，并行地进行所述第2步骤和所述第3步骤。
4.如权利要求3所述的固体摄像装置的驱动方法，其特征在于，
在所述第2步骤中，使所述读出用开关成为非连接状态后，结束所述积分用电容元件的放电。
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