CN108605107A - 固态成像装置、固态成像装置的驱动方法以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本技术涉及能够在不使图像质量劣化的情况下扩展固态成像装置的动态范围的固态成像装置、固态成像装置的驱动方法以及电子设备。固态成像装置包括：像素阵列部，其中布置有多个单位像素；和驱动部，其被配置成控制单位像素的操作。单位像素包括：第一光电转换部；第二光电转换部，其灵敏度低于第一光电转换部的灵敏度；电荷累积部，其被配置成累积由第二光电转换部产生的电荷，所述电荷累积部的对电极连接到可变电压电源；电荷‑电压转换部；第一传输栅极部，其被配置成将电荷从第一光电转换部传输到电荷‑电压转换部；和第二传输栅极部，其被配置成将电荷‑电压转换部的电位和电荷累积部的电位彼此耦合。在电荷累积部中累积由第二光电转换部产生的电荷的至少一部分时间段内，驱动部使可变电压电源的电压低于当读出基于累积在电荷累积部中的电荷的信号时的电压。本发明适用于固态成像装置。

Description

固态成像装置、固态成像装置的驱动方法以及电子设备

技术领域

本技术涉及一种固态成像装置、固态成像装置的驱动方法以及电子设备，更具体地，涉及能够扩展动态范围的固态成像装置、固态成像装置的驱动方法以及电子设备。

背景技术

迄今为止，已经出现了各种类型的固态成像装置的动态范围扩展技术。

例如，已知一种时间分割系统(time-division system)，其中以不同的灵敏度以时间分割方式进行拍摄并且对以时间分割方式拍摄的多个图像进行合成。

此外，例如，已知一种空间分割系统(space-division system)，其中设置有具有不同灵敏度的光接收元件并且对在具有不同灵敏度的光接收元件中拍摄的多个图像进行合成，从而扩展动态范围(例如，参见专利文献1和2)。

此外，例如，已知一种像素内存储器系统(intra-pixel memory system)，其中在每个像素中设置有用于累积从光电二极管溢出的电荷的存储器并且增大了在一个曝光时间段中能够累积的电荷量，从而扩展动态范围(例如，参照专利文献3)。

[引用列表]

[专利文献]

专利文献1：日本专利No.3071891

专利文献2：JP 2006-253876A

专利文献3：日本专利No.4317115

发明内容

技术问题

在时间分割系统或空间分割系统中，增加分割数量，从而使得能够扩展动态范围。然而，另一方面，当分割数量增加时，由于伪影的产生、分辨率的降低等导致图像质量劣化。

此外，在像素内存储器系统的情况下，由于存储器的容量有限，所以可以扩展的动态范围存在限制。

鉴于上述情况，本技术能够在不使图像质量劣化的情况下，使固态成像装置的动态范围得到扩展。

解决问题的技术方案

本技术第一方面的固态成像装置包括：像素阵列部，其中布置有多个单位像素；和驱动部，所述驱动部被配置成控制所述单位像素的操作。所述单位像素包括：第一光电转换部；第二光电转换部，所述第二光电转换部的灵敏度低于所述第一光电转换部的灵敏度；电荷累积部，所述电荷累积部被配置成累积由所述第二光电转换部产生的电荷，所述电荷累积部的对电极连接到可变电压电源；电荷-电压转换部；第一传输栅极部，所述第一传输栅极部被配置成将电荷从所述第一光电转换部传输到所述电荷-电压转换部；和第二传输栅极部，所述第二传输栅极部被配置成将所述电荷-电压转换部的电位和所述电荷累积部的电位彼此耦合。在所述电荷累积部中累积由所述第二光电转换部产生的电荷的至少一部分时间段内，所述驱动部使所述可变电压电源的电压低于当读出基于累积在所述电荷累积部中的电荷的信号时的电压。

可以在所述可变电压电源中设定第一电压和低于所述第一电压的第二电压，并且可以通过低通滤波器输出所述第一电压。

所述低通滤波器可以包括设置有所述固态成像装置的芯片内的电阻器以及安装到所述芯片外部的电容器。

可以在所述可变电压电源中设定第一电压和低于所述第一电压的第二电压，并且可以通过采样保持电路输出所述第一电压。

所述采样保持电路可以包括设置有所述固态成像装置的芯片内的开关以及安装到所述芯片外部的电容器。

所述单位像素可以进一步包括：第三传输栅极部，所述第三传输栅极部被配置成将电荷从所述第二光电转换部传输到所述电荷累积部；和溢出路径，所述溢出路径将从所述第二光电转换部溢出的电荷传输到所述电荷累积部，所述溢出路径形成在所述第三传输栅极部的栅电极的下部。

所述驱动部可以包括：信号产生部，所述信号产生部被配置成产生所述第一传输栅极部的栅极信号和所述第三传输栅极部的栅极信号，并将这些栅极信号中的任一者输出到共用的第一信号线；和切换部，所述切换部被配置成将通过所述第一信号线输入的所述第一传输栅极部的栅极信号输出到第二信号线，并将通过所述第一信号线输入的所述第三传输栅极部的栅极信号输出到第三信号线。

所述第二光电转换部和所述电荷累积部可以在未通过传输栅极部的情况下彼此连接。

所述单位像素可以进一步包括连接在所述第二传输栅极部与所述电荷-电压转换部之间的第四传输栅极部。

所述驱动部可以包括：信号产生部，所述信号产生部被配置成产生所述第二传输栅极部的栅极信号和所述第四传输栅极部的栅极信号，并将这些栅极信号中的任一者输出到共用的第四信号线；和切换部，所述切换部被配置成将通过所述第四信号线输入的所述第二传输栅极部的栅极信号输出到第五信号线，并将通过所述第四信号线输入的所述第四传输栅极部的栅极信号输出到第六信号线。

利用所述驱动部，在读出基于由所述第一光电转换部产生的电荷的第一数据信号的情况下，可以使所述第二传输栅极部处于非导通状态。在读出基于由所述第二光电转换部产生的电荷的第二数据信号的情况下，可以使所述第二传输栅极部处于导通状态。

所述驱动部可以进行控制，使得在读出所述第一数据信号的情况下，在所述电荷-电压转换部被复位的状态下读出第一复位信号之后，读出所述第一数据信号，并且在读出所述第二数据信号的情况下，在读出所述第二数据信号之后，在所述电荷-电压转换部的电位和所述电荷累积部的电位彼此耦合的区域被复位的状态下读出第二复位信号。

可以进一步设置有信号处理部，所述信号处理部用于产生作为所述第一数据信号与所述第一复位信号之间的差的第一差信号以及作为所述第二数据信号与所述第二复位信号之间的差的第二差信号，在所述第一差信号的值等于或小于预定阈值的情况下，使用所述第一差信号作为所述单位像素的像素信号，且在所述第一差信号的值超过所述阈值的情况下，使用所述第二差信号作为所述单位像素的像素信号。

可以进一步设置有信号处理部，所述信号处理部用于产生作为所述第一数据信号与所述第一复位信号之间的差的第一差信号以及作为所述第二数据信号与所述第二复位信号之间的差的第二差信号，并以基于所述第一差信号的值设定的合成比率来合成所述第一差信号和所述第二差信号，从而产生所述单位像素的像素信号。

电荷累积部的对电极连接到可变电压电源。在这种情况下，驱动部可以在电荷累积在电荷累积部中的时段间内，比读出基于累积在电荷累积部中的电荷的信号的时间段内，更多地降低施加在电荷累积部的对电极上的电压。

在本技术第二方面的固态成像装置的驱动方法中，所述固态成像装置包括布置有多个单位像素的像素阵列部。所述单位像素包括：第一光电转换部；第二光电转换部，所述第二光电转换部的灵敏度低于所述第一光电转换部的灵敏度；电荷累积部，所述电荷累积部被配置成累积由所述第二光电转换部产生的电荷，所述电荷累积部的对电极连接到可变电压电源；电荷-电压转换部；第一传输栅极部，所述第一传输栅极部被配置成将电荷从所述第一光电转换部传输到所述电荷-电压转换部；和第二传输栅极部，所述第二传输栅极部被配置成将所述电荷-电压转换部的电位和所述电荷累积部的电位彼此耦合。所述方法包括：在所述电荷累积部中累积由所述第二光电转换部产生的电荷的至少一部分时间段内，通过所述固态成像装置，使所述可变电压电源的电压低于当读出基于累积在所述电荷累积部中的电荷的信号时的电压。

本技术第三方面的电子设备包括固态成像装置，所述固态成像装置包括：像素阵列部，其中布置有多个单位像素；和驱动部，所述驱动部被配置成控制所述单位像素的操作。所述单位像素包括：第一光电转换部；第二光电转换部，所述第二光电转换部的灵敏度低于所述第一光电转换部的灵敏度；电荷累积部，所述电荷累积部被配置成累积由所述第二光电转换部产生的电荷，所述电荷累积部的对电极连接到可变电压电源；电荷-电压转换部；第一传输栅极部，所述第一传输栅极部被配置成将电荷从所述第一光电转换部传输到所述电荷-电压转换部；和第二传输栅极部，所述第二传输栅极部被配置成将所述电荷-电压转换部的电位和所述电荷累积部的电位彼此耦合。在所述电荷累积部中累积由所述第二光电转换部产生的电荷的至少一部分时间段内，所述驱动部使所述可变电压电源的电压低于当读出基于累积在所述电荷累积部中的电荷的信号时的电压。所述电子设备进一步包括信号处理部，所述信号处理部被配置成处理来自所述固态成像装置的信号。

在本技术的第一方面或第三方面中，电荷从第一光电转换部传输到电荷-电压转换部。由第二光电转换部产生的电荷累积在电荷累积部中。电荷-电压转换部的电位和电荷累积部的电位相互耦合。

在本技术的第二方面中，由第二光电转换部产生的电荷累积在电荷累积部中。在读出基于由第一光电转换部产生的电荷的第一数据信号的情况下，第二传输栅极部变为非导通状态。第一光电转换部中累积的电荷被传输到电荷-电压转换部。在读出基于由第二光电转换部产生的电荷的第二数据信号的情况下，第二传输栅极部变为导通状态。因此，电荷-电压转换部的电位和电荷累积部的电位相互耦合。

本发明的有益效果

根据本技术的第一方面至第三方面，能够在不使图像质量劣化的情况下扩展固态成像装置的动态范围。

附图说明

图1是示出应用本技术的CMOS图像传感器的构成概要的系统构成图。

图2是示出应用本技术的CMOS图像传感器的另一系统构成的系统构成图(部分1)。

图3是示出应用本技术的CMOS图像传感器的另一系统构成的系统构成图(部分2)。

图4是示出本技术第一实施方案中的单位像素的构成例的电路图。

图5是说明图4的单位像素曝光开始时的操作的时序图。

图6是说明从图4的单位像素开始读出时的操作的时序图。

图7是示出本技术第一实施方案中的单位像素的变形例的电路图。

图8是示出本技术第二实施方案中的单位像素的构成例的电路图。

图9是说明图8的单位像素曝光开始时的操作的时序图。

图10是说明从图8的单位像素开始读出时的操作的时序图。

图11是示出本技术第三实施方案中的单位像素的构成例的电路图。

图12是说明图11的单位像素曝光开始时的操作的时序图。

图13是说明从图11的单位像素开始读出时的操作的时序图。

图14是示出本技术第四实施方案中的单位像素的构成例的电路图。

图15是说明图14的单位像素曝光开始时的操作的时序图。

图16是说明从图14的单位像素开始读出时的操作的时序图。

图17是示出本技术第五实施方案中的单位像素的构成例的电路图。

图18是说明图17的单位像素曝光开始时的操作的时序图。

图19是说明从图17的单位像素开始读出时的操作的时序图。

图20是示出本技术第六实施方案中的单位像素的构成例的电路图。

图21是示出在可变电压电源的高电平侧产生电压的部分的第一构成例的电路图。

图22是示出在可变电压电源的高电平侧产生电压的部分的第二构成例的电路图。

图23是说明图20的单位像素曝光开始时的操作的时序图。

图24是说明从图20的单位像素开始读出时的操作的时序图。

图25是示意性地示出图20的单位像素的曝光时间段与可变电压电源的电源电压之间的关系的流程图。

图26是说明信号处理的入射光量-输出的特性图(部分1)。

图27是说明信号处理的入射光量-输出的特性图(部分2)。

图28是示出图1的垂直驱动部的构成例的一部分的框图。

图29是示出固态成像装置的使用例的图。

图30是示出电子设备的构成例的框图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述用于实施本发明的方式(以下，描述为“实施方案”)。应当指出的是，现在将按以下顺序进行描述。

1.应用本技术的固态成像装置

2.第一实施方案

3.第二实施方案(其中使施加到电荷累积部的对电极(counter electrode)的电压可变的示例1)

4.第三实施方案(其中删除了第三传输栅极部的示例)

5.第四实施方案(其中使读出高灵敏度数据信号时的转换效率可变的示例)

6.第五实施方案(其中使读出高灵敏度数据信号时的转换效率可变且删除了第三传输栅极部的示例)

7.第六实施方案(其中使施加到电荷累积部的对电极的电压可变的示例2)

8.与噪声去除处理和算术运算处理有关的说明

9.变形例

10.固态成像装置的使用例

<1.应用本技术的固态成像装置>

{1-1.基本的系统构成}

图1是示出应用本技术的固态成像装置(例如，作为一种X-Y地址型固态成像装置的CMOS图像传感器)的构成概要的系统构成图。这里，CMOS图像传感器是指通过应用CMOS工艺或通过部分使用CMOS工艺制造的图像传感器。

根据本应用例的CMOS图像传感器10具有形成在半导体基板(芯片)(未示出)上的像素阵列部11以及与该像素阵列部11集成在同一半导体基板上的外围电路部。例如，外围电路部包括垂直驱动部12、列处理部13、水平驱动部14和系统控制部15。

CMOS图像传感器10进一步设置有信号处理部18和数据存储部19。信号处理部18和数据存储部19可以安装在与CMOS图像传感器10相同的基板上，或者可以布置在与CMOS图像传感器10不同的基板上。此外，由信号处理部18和数据存储部19执行的各种处理可以是由设置在与CMOS图像传感器10不同的基板上的外部信号处理部(例如，数字信号处理器(DSP：Digital Signal Processor)电路或软件)执行的各种处理。

像素阵列部11具有如下构成，其中单位像素(以下，在一些情况下简称为“像素”)被布置在行方向和列方向上(即，以矩阵方式二维布置)，各单位像素具有光电转换部，所述光电转换部产生与接收的光量相对应的电荷并在其中累积电荷。这里，行方向是指像素行中的像素的阵列方向(即，水平方向)，列方向是指像素列中的像素的阵列方向(即，垂直方向)。稍后将详细描述单位像素的具体电路构成和像素结构。

在像素阵列部11中，对于矩阵形状的像素阵列，像素驱动线16针对每个像素行沿着行方向进行布线，垂直信号线17针对每个像素列沿着列方向进行布线。像素驱动线16发送当从像素读出信号时根据其进行驱动的驱动信号。虽然在图1中，作为像素驱动线16，示出了一条配线，但是像素驱动线16的数量绝不仅限于一条。各像素驱动线16的一端连接到与垂直驱动部12的行对应的各个输出端。

垂直驱动部12包括移位寄存器、地址解码器等，并且在所有像素中，垂直驱动部12以行为单位等同时驱动像素阵列部11的各个像素。即，垂直驱动部12与用于控制该垂直驱动部12的系统控制部15一起构成用于控制像素阵列部11的各个像素的操作的驱动部。虽然在图示中省略了垂直驱动部12的具体结构，但是通常，垂直驱动部12具有两个扫描系统：读出扫描系统和扫出扫描系统(sweep scanning system)。

用于从单位像素读出信号的读出扫描系统以行为单位顺序地选择性地扫描像素阵列部11的单位像素。从单位像素读出的信号是模拟信号。扫出扫描系统在读出扫描之前一曝光时间对由读出扫描系统执行读出扫描的读出行执行扫出扫描。

由扫出扫描系统执行的扫出扫描产生以下结果：从读出行的单位像素的光电转换部扫出不必要的电荷，从而使所述光电转换部复位。然后，由扫出扫描系统扫出不必要的电荷(复位)，从而执行所谓的电子快门操作。这里，电子快门操作是指丢弃累积在光电转换部中的电荷以重新开始曝光(开始累积电荷)的操作。

由读出扫描系统执行的读出操作读出的信号对应于通过最后的读出操作或者在电子快门操作中或之后接收的光的光量。然后，从最后的读出操作的读出时刻或电子快门操作的扫出时刻到当前读出操作的读出时刻之间的时间段变成了单位像素中的电荷的曝光时间段。

从被垂直驱动部12选择性地扫描的像素行的各个单位像素输出的信号通过每个像素列的各个垂直信号线17被输入到列处理部13。对于像素阵列部11的每个像素列，列处理部13对通过各个垂直信号线17从所选行的像素输出的信号执行预定的信号处理，并在其中暂时保存信号处理后的像素信号。

具体地，列处理部13执行至少噪声去除处理(例如，相关双采样(CDS：CorrelatedDouble Sampling)处理或双数据采样(DDS：Double Data Sampling)处理)作为信号处理。例如，通过执行CDS处理，去除了复位噪声和诸如像素内的放大晶体管的阈值分散(threshold value dispersion)等像素特有的固定模式噪声(fixed pattern noise)。例如，除了噪声去除处理之外，列处理部13还能够被赋予AD(模拟-数字)转换功能，并且能够将模拟像素信号转换为数字信号，从而输出所产生的数字信号。

水平驱动部14包括移位寄存器、地址解码器等，并且依次选择与列处理部13的像素列对应的单位电路。通过水平驱动部14进行的选择性的扫描产生以下结果：使得依次输出经过了列处理部13中的每个单位电路的信号处理的像素信号。

系统控制部15包括用于产生各种定时信号的定时发生器(timing generator)等。系统控制部15基于由所述定时发生器产生的各种定时对垂直驱动部12、列处理部13、水平驱动部14等进行驱动控制。

信号处理部18至少具有算术运算处理功能，并且对从列处理部13输出的像素信号执行诸如算术运算处理等的各种信号处理。在信号处理部18中执行信号处理时，数据存储部19在其中暂时存储该处理所需的数据。

{1-2.其他的系统构成}

应用本技术的CMOS图像传感器10绝不仅限于具有上述系统构成的一种。其他的系统构成可以包括以下系统构成。

例如，可以给出具有如图2所示的系统构成的CMOS图像传感器10A，其中数据存储部19布置在列处理部13的后级，并且从列处理部13输出的像素信号经由数据存储部19被提供给信号处理部18。

此外，也可以给出具有如图3所示的系统构成的CMOS图像传感器10B，其中列处理部13具有用于对像素阵列部11的每列或每多列进行AD转换的AD转换功能，并且数据存储部19和信号处理部18与列处理部13并行设置。

<2.第一实施方案>

接着，将参照图4～图7描述本技术的第一实施方案。

{单位像素100A的电路构成}

图4是示出布置在图1～图3的像素阵列部11中的单位像素100A的构成例的电路图。

单位像素100A包括第一光电转换部101、第一传输栅极部102、第二光电转换部103、第二传输栅极部104、第三传输栅极部105、电荷累积部106、复位栅极部107、浮动扩散(FD：floating diffusion)部108、放大晶体管109和选择晶体管110。

此外，对于单位像素100A，作为图1～图3的各个像素驱动线16，例如，针对每个像素行布置多条驱动线。然后，从图1～图3的垂直驱动部12通过多条驱动线提供各种驱动信号TGL、TGS、FCG、RST和SEL。这些驱动信号中的每一个都是脉冲信号，其中因为单位像素100A的每个晶体管是NMOS晶体管，所以高电平状态(例如，电源电压VDD)是激活状态，低电平状态(例如，负电位)是非激活状态。

例如，第一光电转换部101包括具有PN结的光电二极管。第一光电转换部101产生与所接收的光量对应的电荷，并在其中累积如此产生的电荷。

第一传输栅极部102连接在第一光电转换部101与FD部108之间。驱动信号TGL被施加到第一传输栅极部102的栅电极。当驱动信号TGL变为激活状态时，第一传输栅极部102变为导通状态。因此，累积在第一光电转换部101中的电荷通过第一传输栅极部102被传输到FD部108。

例如，第二光电转换部103与第一光电转换部101的情况类似地包括具有PN结的光电二极管。第二光电转换部103产生与所接收的光量对应的电荷，并在其中累积如此产生的电荷。

当将第一光电转换部101和第二光电转换部103彼此进行比较时，第一光电转换部101的光接收面的面积较宽，灵敏度较高，而第二光电转换部103的光接收面的面积较窄，灵敏度较低。

第二传输栅极部104连接在电荷累积部106与FD部108之间。驱动信号FCG被施加到第二传输栅极部104的栅电极。当驱动信号FCG变为激活状态时，第二传输栅极部104变为导通状态。因此，电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合。

第三传输栅极部105连接在第二光电转换部103与电荷累积部106之间。驱动信号TGS被施加到第三传输栅极部105的栅电极。当驱动信号TGS变为激活状态时，第三传输栅极部105变为导通状态。因此，累积在第二光电转换部103中的电荷通过第三传输栅极部105被传输到电荷累积部106或者被传输到电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合的区域。

此外，在第三传输栅极部105的栅电极的下部，电位稍微深。因此，形成溢出路径，用于传输电荷量超过第二光电转换部103的饱和电荷量的电荷，以使该电荷从第二光电转换部103溢出到电荷累积部106。应当指出的是，在下文中，形成在第三传输栅极部105的栅电极的下部的溢出路径被简称为第三传输栅极部105的溢出路径。

例如，电荷累积部106包括电容器，并且电荷累积部106连接在第二传输栅极部104与第三传输栅极部105之间。电荷累积部106的对电极连接到用于提供电源电压VDD的电源VDD。电荷累积部106在其中累积从第二光电转换部103传输的电荷。

复位栅极部107连接在电源VDD与FD部108之间。驱动信号RST被施加到复位栅极部107的栅电极。当驱动信号RST变为激活状态时，复位栅极部107变成导通状态，并且FD部108的电位被复位到电源电压VDD的电平。

FD部108使电荷经受电荷-电压转换，以获得电压信号，并输出所得到的电压信号。

放大晶体管109的栅电极连接到FD部108，其漏电极连接到电源VDD。因此，放大晶体管109变成用于读出存储在FD部108中的电荷的读出电路(所谓的源极跟随器电路(source follower circuit))的输入部。即，放大晶体管109的源极通过选择晶体管110连接到垂直信号线17，从而与连接到所述垂直信号线17的一端的恒流源111一起构成源极跟随器电路。

选择晶体管110连接在放大晶体管109的源电极与垂直信号线17之间。驱动信号SEL被施加到选择晶体管110的栅电极。当驱动信号SEL变为激活状态时，选择晶体管110变为导通状态，并且单位像素100A变为选择状态。因此，从放大晶体管109输出的像素信号通过选择晶体管110被输出到垂直信号线17。

应当指出的是，在下文中，驱动信号变为激活状态也被称为驱动信号接通(ON)，驱动信号变为非激活状态也被称为驱动信号关闭(OFF)。此外，在下文中，栅极部或晶体管变为导通状态也被称为栅极部或晶体管接通(ON)，栅极部或晶体管变为非导通状态也被称为栅极部或晶体管关闭(OFF)。

{单位像素100A的操作}

接着，将参照图5和图6的时序图描述单位像素100A的操作。

(单位像素100A曝光开始时的操作)

首先，将参照图5的时序图描述单位像素100A曝光开始时的操作。例如，该处理针对像素阵列部11的每个像素行或每多个像素行按预定的扫描顺序进行。应当指出的是，图5示出了水平同步信号XHS和驱动信号SEL、RST、TGS、FCG和TGL的时序图。

首先，在时刻t1处，输入水平同步信号XHS，开始单位像素100A的曝光处理。

接着，在时刻t2处，驱动信号FCG接通，并且第二传输栅极部104接通。因此，电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合。

接着，在时刻t3处，驱动信号RST和TGS都接通，并且复位栅极部107和第三传输栅极部105都接通。因此，累积在第二光电转换部103中的电荷通过第三传输栅极部105被传输到电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合的区域。然后，使进行耦合的区域复位。

接着，在时刻t4处，驱动信号RST和TGS均关闭，并且复位栅极部107和第三传输栅极部105均关闭。因此，开始第二光电转换部103中的电荷累积，并且开始曝光时间段。

接着，在时刻t5处，驱动信号FCG关闭，并且第二传输栅极部104关闭。因此，电荷累积部106开始累积从第二光电转换部103溢出以通过第三传输栅极部105的溢出路径传输的电荷。

接着，在时刻t6处，驱动信号RST和TGL都接通，并且复位栅极部107和第一传输栅极部102都接通。因此，累积在第一光电转换部101中的电荷通过第一传输栅极部102被传输到FD部108。然后，使FD部108复位。

接着，在时刻t7处，驱动信号RST和TGL关闭，并且复位栅极部107和第一传输栅极部102关闭。因此，开始第一光电转换部101中的电荷累积。

然后，在时刻t8处，输入水平同步信号XHS。

(从单位像素100A读出时的操作)

接着，将参照图6的时序图描述从单位像素100A读出像素信号时的操作。例如，该处理在自从对像素阵列部11的每个像素行或每多个像素行执行图5的处理后起的预定时间之后按预定的扫描顺序进行。应当指出的是，图6示出了水平同步信号XHS和驱动信号SEL、RST、TGS、FCG和TGL的时序图。

首先，在时刻t21处，输入水平同步信号XHS，并且开始单位像素100A的读出时间段。

接着，在时刻t22处，驱动信号RST接通，并且复位栅极部107接通。因此，FD部108的电位被复位到电源电压VDD的电平。

接着，在时刻t23处，驱动信号RST关闭，并且复位栅极部107关闭。

接着，在时刻t24处，驱动信号SEL和FCG都接通，并且选择晶体管110和第二传输栅极部104都接通。因此，单位像素100A变成选择状态，并且电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合。

接着，在时刻t25处，驱动信号TGS接通，并且第三传输栅极部105接通。因此，累积在第二光电转换部103中的电荷被传输到电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合的区域。然后，在曝光时间段期间第二光电转换部103和电荷累积部106中的各者中累积的电荷累积在电位彼此耦合的区域中。

在时刻t25处，开始像素信号的读出，并且曝光时间段结束。

接着，在时刻t26处，驱动信号TGS关闭，并且第三传输栅极部105关闭。因此，停止来自第二光电转换部103的电荷传输。

接着，在时刻t26与时刻t27之间的时刻ta处，基于电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合的区域的电位的信号SL通过放大晶体管109和选择晶体管110被输出到垂直信号线17。信号SL是在曝光时间段期间在第二光电转换部103中产生并且基于累积在第二光电转换部103和电荷累积部106中的各者中的电荷的信号。此外，信号SL变成了基于在曝光时间段期间在第二光电转换部103和电荷累积部106中的各者中累积的电荷被累积在电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合的区域中的状态下的耦合区域的电位的信号。因此，在读出信号SL时，用于电荷进行电荷-电压转换的电容变成了电荷累积部106和FD部108组合而获得的电容。

应当指出的是，在下文中，也将信号SL称为低灵敏度数据信号SL。

接着，在时刻t27处，驱动信号RST接通，并且复位栅极部107接通。因此，使电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合的区域复位。

接着，在时刻t28处，驱动信号FCG关闭，并且第二传输栅极部104关闭。

接着，在时刻t29处，驱动信号RST关闭，并且复位栅极部107关闭。

接着，在时刻t30处，驱动信号FCG接通，并且第二传输栅极部104接通。因此，电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合。

接着，在时刻t30与时刻t31之间的时刻tb处，基于电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合的区域的电位的信号NL通过放大晶体管109和选择晶体管110被输出到垂直信号线17。该信号NL变成了基于在将电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合的区域复位的状态下的耦合区域的电位的信号。

应当指出的是，在下文中，也将信号NL称为低灵敏度复位信号NL。

接着，在时刻t31处，驱动信号FCG关闭，并且第二传输栅极部104关闭。

接着，在时刻t32处，驱动信号RST接通，并且复位栅极部107接通。因此，FD部108的电位被复位到电源电压VDD的电平。

接着，在时刻t33处，驱动信号RST关闭，并且复位栅极部107关闭。

接着，在时刻t33与时刻t34之间的时刻tc处，基于FD部108的电位的信号NH通过放大晶体管109和选择晶体管110被输出到垂直信号线17。信号NH变成基于复位状态下的FD部108的电位的信号。

应当指出的是，在下文中，也将信号NH称为高灵敏度复位信号NH。

接着，在时刻t34处，驱动信号TGL接通，并且第一传输栅极部102接通。因此，在曝光时间段期间在第一光电转换部101中产生并累积的电荷通过第一传输栅极部102被传输到FD部108。

接着，在时刻t35处，驱动信号TGL关闭，并且第一传输栅极部102关闭。因此，从第一光电转换部101到FD部108的电荷传输停止。

接着，在时刻t35与时刻t36之间的时刻td处，基于FD部108的电位的信号SH通过放大晶体管109和选择晶体管110被输出到垂直信号线17。信号SH是基于在曝光时间段期间在第一光电转换部101中产生并累积的电荷的信号。此外，信号SH变成基于在曝光时间段期间在第一光电转换部101中累积的电荷被累积在FD部108中的状态下的FD部108的电位的信号。因此，在读出信号SH时电荷经受电荷-电压转换的电容变成FD部108的电容，因而变得比在时刻ta处读出低灵敏度数据信号SL时的电容小。

应当指出的是，在下文中，也将信号SH称为高灵敏度数据信号SH。

接着，在时刻t36处，驱动信号SEL关闭，并且选择晶体管110关闭。因此，单位像素100A变成非选择状态。

接着，在时刻t37处，输入水平同步信号XHS，并且从单位像素100A读出像素信号的时间段结束。

{单位像素100B的电路构成}

图7是示出作为图4的单位像素100A的变形例的单位像素100B的构成例的电路图。应当指出的是，在图7中，与图4中的部分相对应的部分用相同的附图标记表示，且在此适当地省略对其的描述。

当将单位像素100B与图4的单位像素100A进行比较时，电荷累积部106的对电极的连接位置与图4的单位像素100A中的情况不同。即，在单位像素100B中，电荷累积部106的对电极接地。

应当指出的是，与单位像素100A的情况类似，单位像素100B根据图5和图6所示的时序图操作。

<3.第二实施方案>

接着，将参照图8～图10来描述本技术的第二实施方案。

{单位像素100C的电路构成}

图8是示出布置在图1～图3的像素阵列部11中的单位像素100C的构成例的电路图。应当指出的是，在图8中，与图4中的部分相对应的部分用相同的附图标记表示，且在此适当地省略对其的描述。

当将单位像素100C与图4的单位像素100A进行比较时，单位像素100C与图4的单位像素100A的不同之处在于，电荷累积部106的对电极和复位栅极部107各自连接到可变电压电源VCB，而不是电源VDD。例如，可变电压电源VCB的电源电压VCB被设定为高电平的电压VH或低电平的电压VL。例如，电压VH被设定为与电源电压VDD类似的电平，电压VL被设定为接地电平。

{单位像素100C的操作}

接着，将参照图9和图10的时序图来描述单位像素100C的操作。

(单位像素100C曝光开始时的操作)

首先，将参照图9的时序图来描述单位像素100C曝光开始时的操作。例如，该处理针对像素阵列部11的每个像素行或每多个像素行按预定的扫描顺序进行。应当指出的是，图9示出了水平同步信号XHS、驱动信号SEL、电源电压VCB以及驱动信号RST、TGS、FCG和TGL的时序图。

首先，在时刻t1处，输入水平同步信号XHS，并且开始单位像素100C的曝光处理。

接着，在时刻t2处，电源电压VCB从电压VL变到电压VH。

然后，在从时刻t3到时刻t8的时间段内，在将电源电压VCB保持设定为电压VH的同时，进行与图5的从时刻t2到时刻t7类似的操作。

接着，在时刻t9处，电源电压VCB从电压VH变到电压VL。

然后，在时刻t10处，输入水平同步信号XHS。

(从单位像素100C读出时的操作)

接着，将参照图10的时序图来描述从单位像素100C读出像素信号时的操作。例如，该处理在自从对像素阵列部11的每个像素行或每多个像素行执行图9的处理后起的预定时间之后按预定的扫描顺序进行。应当指出的是，图10示出了水平同步信号XHS、驱动信号SEL、电源电压VCB以及驱动信号RST、TGS、FCG和TGL的时序图。

首先，在时刻t21处，输入水平同步信号XHS，并且开始单位像素100C的读出时间段。

接着，在时刻t22处，电源电压VCB从电压VL变到电压VH。

然后，在从时刻t23到时刻td的时间段内，进行与图6的从时刻t22到时刻td类似的操作，在时刻t37处，驱动信号SEL关闭，使得选择晶体管110关闭。因此，单位像素100C变成非选择状态。此外，电源电压VCB从电压VH变到电压VL。

接着，在时刻t38处，输入水平同步信号XHS，并且从单位像素100C读出像素信号的时间段结束。

在单位像素100C中，在曝光开始之后直到读出开始在电荷累积部106中累积电荷的时间段期间，电源电压VCB被设定为电压VL。因此，在电荷累积部106中累积电荷的时间段施加到电荷累积部106的电场松弛，并且抑制了电荷累积部106中出现暗电流。

<4.第三实施方案>

接着，将参照图11～图13来描述本技术的第三实施方案。

{单位像素100D的电路结构}

图11是示出布置在图1～图3的像素阵列部11中的单位像素100D的构成例的电路图。应当指出的是，在图11中，与图4中的部分相对应的部分用相同的附图标记表示，且在此适当地省略对其的描述。

当将单位像素100D与图4的单位像素100A进行比较时，单位像素100D与图4的单位像素100A的不同之处在于，删除了第三传输栅极部105。即，第二光电转换部103没有通过第三传输栅极部105而是直接连接到电荷累积部106。因此，在第二光电转换部103中产生的电荷被传输到电荷累积部106并累积在电荷累积部106中。

此外，取代驱动信号TGL，驱动信号TRG被施加到第一传输栅极部102。应当指出的是，驱动信号TRG是与驱动信号TGL类似的信号。

{单位像素100D的操作}

接着，将参照图12和图13的时序图来描述单位像素100D的操作。

(单位像素100D曝光开始时的操作)

首先，将参照图12的时序图来描述单位像素100D曝光开始时的操作。例如，该处理针对像素阵列部11的每个像素行或每多个像素行按预定的扫描顺序进行。应当指出的是，图12示出了水平同步信号XHS以及驱动信号SEL、RST、FCG和TRG的时序图。

首先，在时刻t1处，输入水平同步信号XHS，并且开始单位像素100D的曝光处理。

接着，在时刻t2处，驱动信号FCG接通，并且第二传输栅极部104接通。因此，电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合。

接着，在时刻t3处，驱动信号RST接通，并且复位栅极部107接通。因此，电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合的区域被复位。

接着，在时刻t4处，驱动信号RST关闭，并且复位栅极部107关闭。因此，开始第二光电转换部103中的电荷累积，并且曝光时间段开始。

接着，在时刻t5处，驱动信号FCG关闭，并且第二传输栅极部104关闭。因此，电荷累积部106开始累积从第二光电转换部103传输到其中的电荷。

接着，在时刻t6处，驱动信号RST和TRG都接通，并且复位栅极部107和第一传输栅极部102都接通。因此，累积在第一光电转换部101中的电荷通过第一传输栅极部102被传输到FD部108。然后，FD部108被复位。

接着，在时刻t7处，驱动信号RST和TRG都关闭，并且复位栅极部107和第一传输栅极部102都关闭。因此，开始第一光电转换部101中的电荷累积。

然后，在时刻t8处，输入水平同步信号XHS。

(从单位像素100D读出时的操作)

接着，将参照图13的时序图来描述在从单位像素100D读出像素信号时的操作。例如，该处理在自从对像素阵列部11的每个像素行或每多个像素行执行图12的处理后起的预定时间段之后按预定的扫描顺序进行。应当指出的是，图13示出了水平同步信号XHS以及驱动信号SEL、RST、FCG和TRG的时序图。

首先，在时刻t21处，输入水平同步信号XHS，开始单位像素100D的读出时间段。

接着，在时刻t22处，驱动信号RST接通，并且复位栅极部107接通。因此，FD部108的电位被复位到电源电压VDD的电平。

接着，在时刻t23处，驱动信号RST关闭，并且复位栅极部107关闭。

接着，在时刻t24处，驱动信号SEL和FCG都接通，并且选择晶体管110和第二传输栅极部104都接通。因此，单位像素100D变成选择状态，电荷累积部106的电位与FD部108的电位彼此耦合。然后，在曝光时间段期间由第二光电转换部103产生并累积在电荷累积部106中的电荷累积在耦合区域中。

在时刻t24处，开始像素信号的读出，且曝光时间段结束。

此后，在从时刻ta到时刻tc的时间段内，进行与图6的从时刻ta到时刻tc的时间段内进行的操作类似的操作。

接着，在时刻t32处，驱动信号TRG接通，并且第一传输栅极部102接通。因此，在曝光时间段期间在第一光电转换部101中产生并累积的电荷通过第一传输栅极部102被传输到FD部108。

接着，在时刻t33处，驱动信号TRG关闭，并且第一传输栅极部102关闭。因此，从第一光电转换部101到FD部108的电荷传输结束。

之后，在从时刻td到时刻t35的时间段内，进行与图6的从时刻td到时刻t37的时间段内进行的操作类似的操作，然后，从单位像素100D读出像素信号的时间段结束。

由于在单位像素100D中，删除了第二传输栅极部104，所以提高了构成单位像素100D的元件的布置的面积效率。例如，可以增加第一光电转换部101的光接收表面的面积，并且可以提高第一光电转换部101的灵敏度。

<5.第四实施方案>

接着，将参照图14～图16来描述本技术的第四实施方案。

{单位像素100E的电路构成}

图14是示出布置在图1～图3的像素阵列部11中的单位像素100E的构成例的电路图。应当指出的是，在图14中，与图4中的部分相对应的部分用相同的附图标记表示，且在此适当地省略对其的描述。

当将图14的单位像素100E与图4的单位像素100A进行比较时，单位像素100E与图4的单位像素100A的不同之处在于增加了第四传输栅极部151。第四传输栅极部151连接在第二传输栅极部104和复位栅极部107与FD部108之间。驱动信号FDG被施加到第四传输栅极部151的栅电极。当驱动信号FDG变为激活状态时，第四传输栅极部151变为导通状态，并且第二传输栅极部104、复位栅极部107和第四传输栅极部151之间中的节点152的电位与FD部108的电位彼此耦合。

{单位像素100E的操作}

接着，将参照图15和图16的时序图来描述单位像素100E的操作。

(单位像素100E曝光开始时的操作)

首先，将参照图15的时序图来描述单位像素100E曝光开始时的操作。例如，该处理针对像素阵列部11的每个像素行或每多个像素行按预定的扫描顺序进行。应当指出的是，图15示出了水平同步信号XHS以及驱动信号SEL、FDG、RST、TGS、FCG和TGL的时序图。

首先，在时刻t1处，输入水平同步信号XHS，并且开始单位像素100E的曝光处理。

接着，在时刻t2处，驱动信号FDG和FCG都接通，并且第四传输栅极部151和第二传输栅极部104都接通。因此，电荷累积部106的电位、FD部108的电位和节点152的电位彼此耦合。

之后，在从时刻t3到时刻t8的时间段内，在驱动信号FDG保持接通且第四传输栅极部151保持接通的同时，进行与图5的从时刻t3到时刻t8的时间段内进行的操作类似的操作。

(从单位像素100E读出时的操作)

接着，将参照图16的时序图来描述从单位像素100E读出像素信号时的操作。例如，该处理在自从对像素阵列部11的每个像素行或每多个像素行执行图15的处理后起的预定时间之后按预定的扫描顺序进行。应当指出的是，图16示出了水平同步信号XHS以及驱动信号SEL、FDG、RST、TGS、FCG和TGL的时序图。

首先，在时刻t21处，输入水平同步信号XHS，开始单位像素100E的读出时间段。

接着，在时刻t22处，驱动信号FDG接通，并且第四传输栅极部151接通。因此，FD部108的电位和节点152的电位彼此耦合。

此后，在从时刻t23到时刻tb的时间段内，进行与图6的从时刻t22到时刻tb的时间段内进行的操作类似的操作，然后，在时刻t32处，驱动信号FCG和FDG都关闭，并且第二传输栅极部104和第四传输栅极部151都关闭。此外。驱动信号RST接通，并且复位栅极部107接通。

接着，在时刻t33处，驱动信号FDG接通，并且第四传输栅极部151接通。因此，FD部108的电位和节点152的电位彼此耦合。此外，由于复位栅极部107接通，所以耦合区域被复位。

接着，在时刻t34处，驱动信号FDG关闭，并且第四传输栅极部151关闭。

之后，在从时刻tc到时刻td的时间段内，进行与图6的从时刻tc到时刻td的时间段内进行的操作类似的操作，然后，在时刻t37处，驱动信号RST关闭，并且复位栅极部107关闭。

之后，在从时刻t38到时刻t39的时间段内，进行与图6的从时刻t36到时刻t37的时间段内进行的操作类似的操作，然后，单位像素100E的读出时间段结束。

<6.第五实施方案>

接着，将参照图17～图19来描述本技术的第五实施方案。

{单位像素100F的电路构成}

图17是示出布置在图1～图3的像素阵列部11中的单位像素100F的构成例的电路图。应当指出的是，在图17中，与图14中的部分相对应的部分用相同的附图标记表示，且在此适当地省略对其的描述。

当将单位像素100F与图14的单位像素100E进行比较时，单位像素100F与图14的单位像素100E的不同之处在于删除了第三传输栅极部105。即，第二光电转换部103没有通过第三传输栅极部105而是直接连接到电荷累积部106。因此，单位像素100F具有这样的构成：第四传输栅极部151被添加到图11的单位像素100D。

{单位像素100F的操作}

接着，将参照图18和图19的时序图来描述单位像素100F的操作。

(单位像素100F曝光开始时的操作)

首先，将参照图18的时序图来描述单位像素100F曝光开始时的操作。例如，该处理针对像素阵列部11的每个像素行或每多个像素行按预定的扫描顺序进行。应当指出的是，图18示出了水平同步信号XHS以及驱动信号SEL、FDG、RST、FCG和TRG的时序图。

首先，在时刻t1处，输入水平同步信号XHS，并且开始单位像素100F的曝光处理。

接着，在时刻t2处，驱动信号FDG和FCG都接通，并且第四传输栅极部151和第二传输栅极部104都接通。因此，电荷累积部106的电位、FD部108的电位和节点152的电位彼此耦合。

之后，当在从时刻t3到时刻t8的时间段内，驱动信号FDG保持接通，并且第四传输栅极部151保持接通的同时，进行与图12的从时刻t3到时刻t8的时间段内进行的操作类似的操作。

(从单位像素100F读出时的操作)

接着，将参照图19的时序图来描述从单位像素100F读出像素信号时的操作。例如，该处理在自从对像素阵列部11的每个像素行或每多个像素行执行图18的处理后起的预定时间之后按预定的扫描顺序进行。应当指出的是，图19示出了水平同步信号XHS以及驱动信号SEL、FDG、RST、FCG和TRG的时序图。

首先，在时刻t21处，输入水平同步信号XHS，开始单位像素100F的读出时间段。

接着，在时刻t22处，驱动信号FDG接通，并且第四传输栅极部151接通。因此，FD部108的电位和节点152的电位彼此耦合。

之后，在从时刻t23到时刻tb的时间段内，进行与图13的从时刻t22到时刻tb的时间段内进行的操作类似的操作，并且在从时刻t30到时刻t37的时间段内，进行与图16的从时刻t32到时刻t39的时间段内进行的操作类似的操作。此后，单位像素100F的读出时间段结束。

<7.第六实施方案>

接着，将参照图20～图25来描述本技术的第六实施方案。

{单位像素100G的电路构成}

图20是示出布置在图1～图3的像素阵列部11中的单位像素100G的构成例的电路图。应当指出的是，在图20中，与图14中的部分相对应的部分用相同的附图标记表示，且在此适当地省略对其的描述。

当将单位像素100G与图14的单位像素100E进行比较时，单位像素100G与图14的单位像素100E的不同之处在于，电荷累积部106的对电极的连接位置不同。即，单位像素100G与图14的单位像素100E的不同之处在于，在单位像素100G中，电荷累积部106的对电极连接到可变电压电源FCVDD。例如，可变电压电源FCVDD的电源电压FCVDD被设定为高电平的电压FCH或低电平的电压FCL。例如，电压FCH被设定为与电源电压VDD近似相同的电平，并且电压FCL被设定为预定的中间电位。

{产生可变电压电源FCVDD的电压FCH的部分的构成例}

图21和图22示出了产生可变电压电源FCVDD的电压FCH的部分的构成例。

在图21的示例中，产生可变电压电源FCVDD的电压FCH的部分包括电源VDD、电阻器201和电容器202。电阻器201连接在电源VDD与设置有CMOS图像传感器10的芯片型焊盘203之间。电阻器201的连接到焊盘203的那侧的一端也连接到垂直驱动部12。电容器202是连接到焊盘203的外部电容器，并且连接在焊盘203与地面之间。

然后，电阻器201和电容器202构成低通滤波器。电压FCH通过低通滤波器输出以被提供给垂直驱动部12。因此，抑制了电压FCH的高频噪声，大大提高了电源抑制比(PSRR：power supply rejection ratio)。

图22的示例与图21的示例的不同之处在于，代替电阻器201连接的是开关211，代替电容器202连接的是电容器212。开关211和电容器212构成采样保持电路。电压FCH通过采样保持电路被输出以被提供给垂直驱动部12。

然后，例如，系统控制部15控制开关211，以便调节电容器212的电荷积累量，从而调节电压FCH。即，可变电压电源FCVDD的电压FCH由电容器212中累积的电荷来规定。因此，抑制了电压FCH的高频噪声，大大提高了PSRR。

{单位像素100G的操作}

接着，将参照图23～图25的时序图来描述单位像素100G的操作。

(单位像素100G曝光开始时的操作)

首先，将参照图23的时序图来描述单位像素100G曝光开始时的操作。例如，该处理针对像素阵列部11的每个像素行或每多个像素行按预定的扫描顺序进行。应当指出的是，图23示出了水平同步信号XHS、驱动信号SEL、FDG、RST、TGS、FCG和TGL以及电源电压FCVDD的时序图。

在从时刻t1到时刻t7的时间段内，进行与图15的从时刻t1到时刻t7的时间段内进行的操作类似的操作。应当指出的是，在此时间段内，电源电压FCVDD保持设定为电压FCH。

在时刻t8处，电源电压FCVDD从电压FCH变到FCL。

然后，在时刻t9处，输入水平同步信号XHS。

(从单位像素100G读出时的操作)

接着，将参照图24的时序图来描述从单位像素100G读出像素信号时的操作。例如，该处理在自从对像素阵列部11的每个像素行或每多个像素行执行图23的处理后起的预定时间之后按预定的扫描顺序进行。应当指出的是，图24示出了水平同步信号XHS、驱动信号SEL、FDG、RST、TGS、FCG和TGL以及电源电压FCVDD的时序图。

首先，在时刻t21处，输入水平同步信号XHS，开始单位像素100G的读出时间段。

接着，在时刻t22处，驱动信号FDG接通，并且第四传输栅极部151接通。因此，FD部108的电位和节点152的电位彼此耦合。此外，电源电压FCVDD从电压FCL变到电压FCH。

之后，在从时刻t23到时刻t39的时间段内，进行与图16的从时刻t23到时刻t39的时间段内进行的操作类似的操作，然后，从单位像素100G读出像素信号的时间段结束。

(单位像素100G的曝光时间段与电源电压FCVDD之间的关系)

图25的时序图示意性地示出了单位像素100G的曝光时间段与可变电压电源FCVDD的电源电压FCVDD之间的关系。

图25上侧的时序图示意性地示出了依次从顶部起的从像素阵列部11的第一行到最后一行的每一行中的单位像素100G的曝光时间段与电源电压FCVDD之间的关系。具体地，用字符串“L→H”表示的虚线示出了每行中的电源电压FCVDD从电压FCL变到电压FCH的时刻。用字符串“H→L”表示的虚线示出了每行中的电源电压FCVDD从电压FCH变到电压FCL的时刻。用字符串“读出”表示的实线示出了在每行中从单位像素100G读出像素信号的时刻。用字符串“曝光开始”表示的实线示出了每行中的单位像素100G的曝光开始的时刻。

图25下侧的时序图示出了像素阵列部11中最后一行的电源电压FCVDD的时序图。

如该时序图中所示，在像素阵列部11中的每一行中开始单位像素100G的曝光之后，电源电压FCVDD从电压FCH变到电压FCL。此外，在从像素阵列部11中的每一行中的单位像素100G读出像素信号之前，电源电压FCVDD从电压FCL变到电压FCH。因此，在每行中的单位像素100G的曝光时间段期间的近似整个时间段，电源电压FCVDD保持设定为电压FCL。因此，在电荷累积部106中累积由第二光电转换部103产生的电荷的时间段施加到电荷累积部106的电场松弛，并且抑制了电荷累积部106中出现暗电流。

应当指出的是，改变电源电压FCVDD的时刻绝不仅限于上述示例。具体地，例如，仅需要在电荷累积部106中累积由第二光电转换部103产生的电荷的至少一部分时间段内，电源电压FCVDD被设定为低于当读出基于电荷累积部106中累积的电荷的信号时的电压。

例如，在单位像素100G的第二光电转换部103开始曝光之后的任意时刻，电源电压FCVDD都可以从电压FCH变到电压FCL。然而，在第二光电转换部103开始曝光之后，期望在尽可能早的时刻，电源电压FCVDD从电压FCH变到电压FCL。

此外，例如，在读出单位像素100G的低灵敏度复位信号NL之前的任意时刻，电源电压FCVDD都可以从电压FCL变到电压FCH。然而，期望在尽可能接近单位像素100G的低灵敏度复位信号NL的读出时刻的时刻，电源电压FCVDD从电压FCL变到电压FCH。

此外，例如，在从单位像素100G读出像素信号结束之后开始曝光之前的时间段内，电源电压FCVDD可以保持设定为电压FCL。例如，在图24的时刻t38处，电源电压FCVDD可以从电压FCH变到电压FCL，并且在图23的时刻t2处，电源电压FCVDD可以从电压FCL变到电压FCH。

<8.关于噪声去除处理和算术运算处理的说明>

从上述的单位像素100A～100F按照低灵敏度数据信号SL、低灵敏度复位信号NL、高灵敏度复位信号NH和高灵敏度数据信号SH的顺序向垂直信号线17输出信号。然后，在诸如图1～图3所示的列处理部13和信号处理部18等后级的信号处理部中，对低灵敏度数据信号SL、低灵敏度复位信号NL、高灵敏度复位信号NH和高灵敏度数据信号SH执行预定的噪声去除处理和信号处理。以下，将给出关于后级的列处理部13中的噪声去除处理以及信号处理部18中的算术运算处理的示例的描述。

{噪声去除处理}

首先，将对由列处理部13执行的噪声去除处理进行描述。

(噪声去除处理的处理示例1)

首先，将对噪声去除处理的处理示例1进行描述。

首先，列处理部13获得低灵敏度数据信号SL与低灵敏度复位信号NL之间的差，从而产生低灵敏度差信号SNL。因此，获得低灵敏度差信号SNL＝低灵敏度数据信号SL–低灵敏度复位信号NL。

接着，列处理部13获得高灵敏度数据信号SH与高灵敏度复位信号NH之间的差，从而产生高灵敏度差信号SNH。因此，获得高灵敏度差信号SNH＝高灵敏度数据信号SH-高灵敏度复位信号NH。

以这种方式，在处理示例1中，执行DDS处理，对于低灵敏度信号SL和NL，利用该处理虽然去除了像素特有的固定模式噪声(例如，像素内的放大晶体管中的阈值分散)，但没有去除复位噪声。对于高灵敏度信号SH和NH，执行CDS处理，利用该处理去除了复位噪声以及像素特有的固定模式噪声(例如，像素内的放大晶体管中的阈值分散)。

此外，由于处理示例1采用不需要使用帧存储器的算术运算处理，因此，它具有简化电路构成并降低成本的优点。

(噪声去除处理的处理示例2)

接着，将给出关于噪声去除处理的处理示例2的描述。

在处理示例2中，由于使用与前一帧相关联的信息，所以需要诸如帧存储器等存储装置。因此，例如，处理示例2的算术运算处理在信号处理部18中使用数据存储部19作为存储装置并且使用外部DSP电路中的帧存储器来执行。

具体地，首先，列处理部13获得低灵敏度数据信号SL与前一帧中的低灵敏度复位信号NLA之间的差，从而产生低灵敏度差信号SNL。因此，获得低灵敏度差信号SNL＝低灵敏度数据信号SL-低灵敏度复位信号NLA。

接着，列处理部13获得高灵敏度数据信号SH与高灵敏度复位信号NH之间的差，从而产生高灵敏度差信号SNH。因此，获得高灵敏度差信号SNH＝高灵敏度数据信号SH–高灵敏度复位信号NH。

以这种方式，在处理示例2中，也针对低灵敏度信号SL和NL执行CDS处理，利用该处理去除了复位噪声以及像素特有的固定模式噪声(例如，像素内的放大晶体管中的阈值分散)。因此，尽管需要诸如帧存储器等存储装置，但是与处理示例1相比，提供了可以在很大程度上抑制复位噪声的优点。

{像素信号的算术运算处理}

接着，将对上述第一至第三实施方案中的在信号处理部18中的像素信号的算术运算处理进行描述。

(像素信号的算术运算处理的处理示例1)

首先，将描述像素信号的算术运算处理的处理示例1。

首先，当低灵敏度差信号SNL落入预定的范围内时，信号处理部18针对每个像素、每多个像素、每种颜色、共享像素单位内的每个特定像素或者所有像素将高灵敏度差信号SNH与低灵敏度差信号SNL的比率计算为增益，从而产生增益表。然后，信号处理部18计算低灵敏度差信号SNL和所述增益表的乘积，且该乘积作为低灵敏度差信号SNL的校正值。

这里，当增益为G且低灵敏度差信号SNL的校正值(以下称为校正低灵敏度差信号)为SNL’时，增益G和校正低灵敏度差信号SNL’可以分别基于以下表达式(1)和(2)获得。

G＝SNH/SNL＝(Cfd+Cfc)/Cfd...(1)

SNL’＝G×SNL...(2)

这里，Cfd是FD部108的电容值，且Cfc是电荷累积部106的电容值。因此，增益G相当于电容比。

图26示出了低灵敏度差信号SNL、高灵敏度差信号SNH和校正低灵敏度差信号SNL’中的每者与入射光量之间的关系。

接着，如图27的A所示，信号处理部18使用预先设定的预定阈值Vt。阈值Vt是在光学响应特性中光学响应特性为线性的高灵敏度差信号SNH饱和之前的区域中预先设定的。

然后，在高灵敏度差信号SNH不超过预定的阈值Vt的情况下，信号处理部18输出所述高灵敏度差信号SNH作为处理目标像素的像素信号SN。即，在SNH<Vt的情况下，获得像素信号SN＝高灵敏度差信号SNH。

另一方面，在高灵敏度差信号SNH超过预定的阈值Vt的情况下，信号处理部18输出低灵敏度差信号SNL的校正低灵敏度差信号SNL’作为处理目标像素的像素信号SN。即，在Vt≤SNH的情况下，获得像素信号SN＝校正低灵敏度差信号SNL’。

(像素信号的算术运算处理的处理示例2)

接着，将对像素信号的算术运算处理的处理示例2进行描述。

具体地，如图27的B所示，信号处理部18在高灵敏度差信号SNH的预定范围内以预先设定的比率将校正低灵敏度差信号SNL’和高灵敏度差信号SNH进行合成，并将合成信号输出为像素信号SN。

例如，如下所述，信号处理部18在以预定阈值Vt作为基准的前后范围内逐步改变校正低灵敏度差信号SNL’与高灵敏度差信号SNH的合成比率。如上所述，预定的阈值Vt是在光学响应特性中光学响应特性为线性的高灵敏度差信号SNH饱和之前的区域中预先设定的值。

在SNH<Vt×0.90的情况下，SN＝SNH。

在Vt×0.90≤SNH<Vt×0.94的情况下，SN＝0.9×SNH+0.1×SNL’。

在Vt×0.94≤SNH<Vt×0.98的情况下，SN＝0.7×SNH+0.3×SNL’。

在Vt×0.98≤SNH<Vt×1.02的情况下，SN＝0.5×SNH+0.5×SNL’。

在Vt×1.02≤SNH<Vt×1.06的情况下，SN＝0.3×SNH+0.7×SNL’。

在Vt×1.06≤SNH<Vt×1.10的情况下，SN＝0.1×SNH+0.9×SNL’。

在Vt×1.10≤SNH的情况下，SN＝SNL’。

应当指出的是，如上所述，由于在第四和第五实施方案中，高灵敏度数据信号SH和高灵敏度复位信号NH读出时的电容是可变的，所以上述表达式(1)中的增益G的值随着电容的值而发生变化。

执行如上所述的算术运算处理，从而使得信号能够从低照度时的信号更平稳地切换到高照度时的信号。

此外，在CMOS图像传感器10、10A和10B中，电荷累积部106设置在低灵敏度第二光电转换部103中，从而能够提高低灵敏度数据信号SL饱和的电平。因此，在保持动态范围的最小值的同时，能够增大动态范围的最大值，从而能够扩展动态范围。

例如，在车载图像传感器中，在某些情况下会产生LED闪烁的现象，其中诸如LED光源等闪烁被摄体不能在闪烁时刻处进行成像。造成LED闪烁的原因是因为，例如，过去的图像传感器的动态范围低，并且需要针对各被摄体改变曝光时间。

即，为了应对具有各种照度的被摄体，过去的图像传感器针对具有低照度的被摄体，延长曝光时间，针对具有高照度的被摄体，缩短曝光时间。因此，即使在低动态范围的情况下，变得也可以应对具有各种照度的被摄体。另一方面，在由于不管曝光时间如何读出速度都是恒定的，所以以比读出时间短的单位设定曝光时间的情况下，尽管在曝光时间之外的时间段入射到光电转换部上的光被光电转换为电荷，但是所得到的电荷会被排出而不被读出。

另一方面，采用如上所述的CMOS图像传感器10、10A和10B，能够扩展动态范围，并且能够使曝光时间设定为较长。因此，能够抑制LED闪烁的发生。

此外，采用CMOS图像传感器10、10A和10B，可以防止在如上所述根据时间分割系统或空间分割系统增加分割数量的情况下引起的伪影的产生和分辨率的降低。

<9.变形例>

尽管在以上描述中，已经示出了其中在一个像素内设置有具有不同灵敏度的两个光电转换部的示例，但是也可以在一个像素内设置三个以上的光电转换部。在这种情况下，仅需要在具有最高灵敏度的光电转换部中不设置电荷累积部，而至少在具有最低灵敏度的光电转换部中设置电荷累积部。此外，如果满足这个条件，则也可以设置具有相同灵敏度的两个以上的光电转换部。

此外，尽管在上述实施方案中，已经通过以本技术应用到其中单位像素布置成矩阵的CMOS图像传感器的情况为例进行了描述，但是本技术绝不仅限于应用于CMOS图像传感器。即，本技术可以应用于其中单位像素以二维方式布置成矩阵的X-Y地址型的所有固态成像装置。

此外，本技术不仅可以应用到用于检测可见光的入射光量的分布以将该分布拍摄为图像的固态成像装置，还可以应用到用于将红外线、X射线或粒子等的入射量的分布拍摄为图像的所有固态成像装置。

应当指出的是，固态成像装置可以具有形成为单个芯片的形式或者其中成像部、信号处理部或光学系统被封装在一起的具有成像功能的模块状形式。

此外，在图5、图9、图15和图23的每个时序图中，驱动信号TGL和驱动信号TGS各自接通的时刻彼此偏移。因此，它们两者的信号线的一部分可以被共用。

另一方面，尽管在图15、图16、图18、图19、图23和图24的时序图中，示出了驱动信号FDG和驱动信号FCG各自接通的时间段彼此重叠的示例，但是也可以防止两个信号各自接通的时间段彼此重叠。换句话说，驱动信号FDG和驱动信号FCG各自接通的时刻也可以彼此偏移。然后，驱动信号FDG和驱动信号FCG各自接通的时刻彼此偏移，从而使得它们两者的信号线的一部分能够被共用。

图28示出了在图20的单位像素100G中驱动信号TGL和驱动信号TGS各自接通的时刻彼此偏移且驱动信号FDG和驱动信号FCG各自接通的时刻彼此偏移的情况下图1的CMOS图像传感器10的垂直驱动部12的构成例。应当指出的是，图28示出了像素阵列部11的一行的构成例。

垂直驱动部12包括地址锁存电路301、信号产生电路302、驱动部303、切换部304、驱动部305和驱动部306。驱动部303包括放大器311a～311c。切换部304包括切换电路321a和321b。驱动部305包括放大器331a和331b。驱动部306包括放大器341a和341b。

地址锁存电路301基于从系统控制部15提供的地址信号来选择成为驱动目标的像素阵列部11的行。

信号产生电路302产生提供给由地址锁存电路301选择的行的驱动信号TGL、TGS、FDG、FCG、RST和SEL以及电源电压FCVDD。

应当指出的是，由于驱动信号TGL和驱动信号TGS接通的时刻彼此不同，所以信号产生电路302不会同时产生驱动信号TGL和驱动信号TGS，而是会在不同的时刻一个接一个地产生这两个信号。然后，信号产生电路302通过共用信号线向切换电路321a提供驱动信号TGL或驱动信号TGS。

此外，由于驱动信号FDG和驱动信号FCG接通的时刻彼此不同，所以信号产生电路302不会同时产生驱动信号FDG和驱动信号FCG，但是会在不同的时刻一个接一个地产生这两个信号。然后，信号产生电路302通过共用信号线向切换电路321b提供驱动信号FDG或驱动信号FCG。

此外，信号产生电路302分别通过不同的信号线向放大器311a、放大器311b和放大器311c提供驱动信号RST和SEL以及电源电压FCVDD。

放大器311a放大驱动信号RST，并且向成为驱动目标的行的单位像素100G提供所得到的驱动信号RST。

放大器311b放大驱动信号SEL，并且向成为驱动目标的行的单位像素100G提供所得到的驱动信号SEL。

放大器311c放大电源电压FCVDD，并且向成为驱动目标的行的单位像素100G提供所得到的电源电压FCVDD。

切换电路321a基于从系统控制部15提供的切换脉冲，选择驱动部305的放大器331a作为驱动信号TGL的供给目的地，并将驱动信号TGL提供给放大器331a。此外，切换电路321a基于从系统控制部15提供的切换脉冲，选择驱动部306的放大器341a作为驱动信号TGS的供给目的地，并将驱动信号TGS提供给放大器341a。此时，驱动信号TGL和驱动信号TGS分别通过不同的信号线被提供给放大器331a和放大器341a。

切换电路321b基于从系统控制部15提供的切换脉冲，选择驱动部305的放大器331b作为驱动信号FDG的供给目的地，并将驱动信号FDG提供给放大器331b。此外，切换电路321b基于从系统控制部15提供的切换脉冲，选择驱动部306的放大器341b作为驱动信号FCG的供给目的地，并将驱动信号FCG提供给放大器341b。此时，驱动信号FDG和驱动信号FCG分别通过不同的信号线被提供给放大器331b和放大器341b。

放大器331a放大驱动信号TGL，并且向成为驱动目标的行的单位像素100G提供所得到的驱动信号TGL。

放大器331b放大驱动信号TGS，并且向成为驱动目标的行的单位像素100G提供所得到的驱动信号TGS。

放大器341a放大驱动信号FDG，并且向成为驱动目标的行的单位像素100G提供所得到的驱动信号FDG。

放大器341b放大驱动信号FCG，并且向成为驱动目标的行的单位像素100G提供所得到的驱动信号FCG。

以这种方式，驱动信号TGL和驱动信号TGS的信号线被共用，驱动信号FDG和驱动信号FCG的信号线在信号产生电路302与切换电路321a之间被共用，从而能够使信号线的数量减少。因此，在单位像素100G中，可以抑制由于栅极部和晶体管的数量增加而导致的CMOS图像传感器10的面积增加。

应当指出的是，驱动信号TGL和驱动信号TGS的组合以及驱动信号FDG和驱动信号FCG的组合中的仅一种的信号线可以被共用。

此外，上述实施方案可以尽可能地彼此组合。例如，在图4的单位像素100A、图11的单位像素100D和图17的单位像素100F中，电荷累积部106的对电极可以连接到可变电压电源FCVDD。

<10.固态成像装置的使用例>

图29是示出上述固态成像装置的使用例的图。

例如，如下所述，上述固态成像装置可以用于如下感测诸如可见光、红外线、紫外线和X射线等光的各种情况。

用于拍摄鉴赏用的图像的设备，例如数码相机或具有相机功能的便携式设备。

用于交通的设备，例如，为了诸如自动停车等安全驾驶或识别驾驶员状态等而用于对车辆的前方、后方、周围、车辆内部等进行成像的车载传感器、用于监视车辆行驶的道路的监视相机或用于测量车辆之间的距离的距离测量传感器。

用于家用电器的设备，例如，电视机、冰箱或空调等，用于拍摄使用者的手势以根据该手势来进行设备操作。

用于医疗保健的设备，例如，内窥镜或用于通过接收红外线来对血管进行成像的设备等。

用于安保的设备，例如，用于安保用途的监控摄像机或用于个人认证用途的摄像机等。

用于美容的设备，例如，用于对皮肤进行成像的皮肤测量仪器或用于对头皮进行成像的显微镜等。

用于运动的设备，例如，用于运动用途的动作相机或可穿带相机等。

用于农业的设备，例如，用于监测田地或农作物的状态的摄像机等。

{成像装置}

图30是示出作为应用本技术的电子设备的示例的成像装置(摄像机装置)400的构成例的框图

如图30所示，成像装置400具有：包括透镜组401等的光学系统、成像元件402、作为处理来自成像元件402的信号的相机信号处理部的DSP电路403、帧存储器404、显示装置405、记录装置406、操作系统407、电源系统408等。然后，成像装置400采用使得DSP电路403、帧存储器404、显示装置405、记录装置406、操作系统407和电源系统408通过总线409相互连接的构成。

透镜组401捕获来自被摄体的入射光(图像光)，以在成像元件402的成像表面上对入射光进行成像。成像元件402将通过透镜组401在成像表面上成像的光量转换为以像素为单位的电信号，并且将电信号作为像素信号输出。

显示装置405包括诸如液晶显示装置或有机EL(电致发光)显示装置等面板型显示装置，并在其上显示由成像元件402拍摄的运动图像或静止图像。记录装置406将由成像元件402拍摄的运动图像或静止图像记录在诸如存储卡、录像带或DVD(数字多用途磁盘)等记录介质中。

操作系统407在使用者进行的操作下发出与本成像装置400具有的各种功能有关的操作指令。电源系统408适当地向DSP电路403、帧存储器404、显示装置405、记录装置406和操作系统407供应成为这些供应目标的操作电源的各种电源。

这种成像装置400应用于摄像机或数码相机，此外，还应用于诸如智能手机或移动电话等移动设备的相机模块。然后，在该成像装置400中，根据上述实施方案的固态成像装置可以各自用作成像元件402。因此，可以提高成像装置400的图像质量。

应当指出的是，本技术的实施方案绝不限于上述这些实施方案，并且在不脱离本技术的主题的情况下可以进行各种改变。

例如，上述实施方案可以尽可能地彼此组合。例如，上述第三至第五实施方案可以与第二实施方案组合。

此外，例如，本技术也可以采用以下构成。

(1)一种固态成像装置，其包括：

像素阵列部，其中布置有多个单位像素；和

驱动部，所述驱动部被配置成控制所述单位像素的操作；

所述单位像素包括：

第一光电转换部，

第二光电转换部，所述第二光电转换部的灵敏度低于所述第一光电转换部的灵敏度，

电荷累积部，所述电荷累积部被配置成累积由所述第二光电转换部产生的电荷，所述电荷累积部的对电极连接到可变电压电源。

电荷-电压转换部，

第一传输栅极部，所述第一传输栅极部被配置成将电荷从所述第一光电转换部传输到所述电荷-电压转换部，和

第二传输栅极部，所述第二传输栅极部被配置成将所述电荷-电压转换部的电位和所述电荷累积部的电位彼此耦合；

在所述电荷累积部中累积由所述第二光电转换部产生的电荷的至少一部分时间段内，所述驱动部使所述可变电压电源的电压低于当读出基于累积在所述电荷累积部中的电荷的信号时的电压。

(2)根据上述(1)所述的固态成像装置，其中所述可变电压电源能够被设定为第一电压和低于所述第一电压的第二电压，并且通过低通滤波器输出所述第一电压。

(3)根据上述(2)所述的固态成像装置，其中所述低通滤波器包括设置有所述固态成像装置的芯片内的电阻器以及安装到所述芯片外部的电容器。

(4)根据上述(1)所述的固态成像装置，其中所述可变电压电源能够被设定为第一电压和低于所述第一电压的第二电压，并且通过采样保持电路输出所述第一电压。

(5)根据上述(4)所述的固态成像装置，其中所述采样保持电路包括设置有所述固态成像装置的芯片内的开关以及安装到所述芯片外部的电容器。

(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的固态成像装置，

其中所述单位像素进一步包括：

第三传输栅极部，所述第三传输栅极部被配置成将电荷从所述第二光电转换部传输到所述电荷累积部；和

溢出路径，所述溢出路径将从所述第二光电转换部溢出的电荷传输到所述电荷累积部，所述溢出路径形成在所述第三传输栅极部的栅电极的下部。

(7)根据上述(6)所述的固态成像装置，

其中所述驱动部包括：

信号产生部，所述信号产生部被配置成产生所述第一传输栅极部的栅极信号和所述第三传输栅极部的栅极信号，并将这些栅极信号中的任一者输出到共用的第一信号线；和

切换部，所述切换部被配置成将通过所述第一信号线输入的所述第一传输栅极部的栅极信号输出到第二信号线，并将通过所述第一信号线输入的所述第三传输栅极部的栅极信号输出到第三信号线。

(8)根据上述(1)～(5)中任一项所述的固态成像装置，其中所述第二光电转换部和所述电荷累积部在未通过传输栅极部的情况下彼此连接。

(9)根据上述(1)～(8)中任一项所述的固态成像装置，其中所述单位像素进一步包括连接在所述第二传输栅极部与所述电荷-电压转换部之间的第四传输栅极部。

(10)根据上述(9)所述的固态成像装置，

其中所述驱动部包括：

信号产生部，所述信号产生部被配置成产生所述第二传输栅极部的栅极信号和所述第四传输栅极部的栅极信号，并将这些栅极信号中的任一者输出到共用的第四信号线；和

切换部，所述切换部被配置成将通过所述第四信号线输入的所述第二传输栅极部的栅极信号输出到第五信号线，并将通过所述第四信号线输入的所述第四传输栅极部的栅极信号输出到第六信号线。

(11)根据上述(1)～(10)中任一项所述的固态成像装置，其中在读出基于由所述第一光电转换部产生的电荷的第一数据信号的情况下，所述驱动部使所述第二传输栅极部处于非导通状态，并且在读出基于由所述第二光电转换部产生的电荷的第二数据信号的情况下，所述驱动部使所述第二传输栅极部处于导通状态。

(12)根据上述(11)所述的固态成像装置，其中所述驱动部进行控制，使得在读出所述第一数据信号的情况下，在所述电荷-电压转换部被复位的状态下读出第一复位信号之后，读出所述第一数据信号，并且在读出所述第二数据信号的情况下，在读出所述第二数据信号之后，在所述电荷-电压转换部的电位和所述电荷累积部的电位彼此耦合的区域被复位的状态下读出第二复位信号。

(13)根据上述(12)所述的固态成像装置，进一步包括：

信号处理部，所述信号处理部被配置成产生作为所述第一数据信号与所述第一复位信号之间的差的第一差信号以及作为所述第二数据信号与所述第二复位信号之间的差的第二差信号，在所述第一差信号的值等于或小于预定阈值的情况下，使用所述第一差信号作为所述单位像素的像素信号，且在所述第一差信号的值超过所述阈值的情况下，使用所述第二差信号作为所述单位像素的像素信号。

(14)根据上述(12)所述的固态成像装置，进一步包括：

信号处理部，所述信号处理部被配置成产生作为所述第一数据信号与所述第一复位信号之间的差的第一差信号以及作为所述第二数据信号与所述第二复位信号之间的差的第二差信号，并以基于所述第一差信号的值设定的合成比率来合成所述第一差信号和所述第二差信号，从而产生所述单位像素的像素信号。

(15)一种固态成像装置的驱动方法，所述固态成像装置包括布置有多个单位像素的像素阵列部，所述单位像素包括：

第一光电转换部；

第二光电转换部，所述第二光电转换部的灵敏度低于所述第一光电转换部的灵敏度；

电荷累积部，所述电荷累积部被配置成累积由所述第二光电转换部产生的电荷，所述电荷累积部的对电极连接到可变电压电源；

电荷-电压转换部；

第一传输栅极部，所述第一传输栅极部被配置成将电荷从所述第一光电转换部传输到所述电荷-电压转换部；和

第二传输栅极部，所述第二传输栅极部被配置成将所述电荷-电压转换部的电位和所述电荷累积部的电位彼此耦合，

所述方法包括：

在所述电荷累积部中累积由所述第二光电转换部产生的电荷的至少一部分时间段内，通过所述固态成像装置，使所述可变电压电源的电压低于当读出基于累积在所述电荷累积部中的电荷的信号时的电压。

(16)一种电子设备，其包括：

固态成像装置，所述固态成像装置包括：

像素阵列部，其中布置有多个单位像素，和

驱动部，所述驱动部被配置成控制所述单位像素的操作，

所述单位像素包括：

第一光电转换部，

第二光电转换部，所述第二光电转换部的灵敏度低于所述第一光电转换部的灵敏度，

电荷累积部，所述电荷累积部被配置成累积由所述第二光电转换部产生的电荷，所述电荷累积部的对电极连接到可变电压电源，

电荷-电压转换部，

第一传输栅极部，所述第一传输栅极部被配置成将电荷从所述第一光电转换部传输到所述电荷-电压转换部，和

第二传输栅极部，所述第二传输栅极部被配置成将所述电荷-电压转换部的电位和所述电荷累积部的电位彼此耦合，

在所述电荷累积部中累积由所述第二光电转换部产生的电荷的至少一部分时间段内，所述驱动部使所述可变电压电源的电压低于当读出基于累积在所述电荷累积部中的电荷的信号时的电压；以及

信号处理部，所述信号处理部被配置成处理来自所述固态成像装置的信号。

[附图标记列表]

10、10A、10B CMOS图像传感器 11像素阵列部

12垂直驱动部 13列处理部

14水平驱动部 15系统控制部

16像素驱动线 17垂直信号线,

18信号处理部 19数据存储部

100A～100F单位像素 101第一光电转换部

102第一传输栅极部 103第二光电转换部

104第二传输栅极部 105第三传输栅极部

106电荷累积部 107复位栅极部

108FD部 109放大晶体管

110选择晶体管 151第四传输栅极部

152节点 201电阻器

202电容器 211开关

212电容器 302信号产生电路,

304切换部 321a、321b切换电路

400成像装置 402成像元件

Claims (16)

1.一种固态成像装置，其包括：

像素阵列部，其中布置有多个单位像素；和

驱动部，所述驱动部被配置成控制所述单位像素的操作；

所述单位像素包括：

第一光电转换部，

第二光电转换部，所述第二光电转换部的灵敏度低于所述第一光电转换部的灵敏度，

电荷累积部，所述电荷累积部被配置成累积由所述第二光电转换部产生的电荷，所述电荷累积部的对电极连接到可变电压电源。

电荷-电压转换部，

第一传输栅极部，所述第一传输栅极部被配置成将电荷从所述第一光电转换部传输到所述电荷-电压转换部，和

第二传输栅极部，所述第二传输栅极部被配置成将所述电荷-电压转换部的电位和所述电荷累积部的电位彼此耦合；

在所述电荷累积部中累积由所述第二光电转换部产生的电荷的至少一部分时间段内，所述驱动部使所述可变电压电源的电压低于当读出基于累积在所述电荷累积部中的电荷的信号时的电压。

2.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述可变电压电源能够被设定为第一电压和低于所述第一电压的第二电压，并且通过低通滤波器输出所述第一电压。

3.根据权利要求2所述的固态成像装置，其中所述低通滤波器包括设置有所述固态成像装置的芯片内的电阻器以及安装到所述芯片外部的电容器。

4.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述可变电压电源能够被设定为第一电压和低于所述第一电压的第二电压，并且通过采样保持电路输出所述第一电压。

5.根据权利要求4所述的固态成像装置，其中所述采样保持电路包括设置有所述固态成像装置的芯片内的开关以及安装到所述芯片外部的电容器。

6.根据权利要求1所述的固态成像装置，

其中所述单位像素进一步包括：

第三传输栅极部，所述第三传输栅极部被配置成将电荷从所述第二光电转换部传输到所述电荷累积部；和

溢出路径，所述溢出路径将从所述第二光电转换部溢出的电荷传输到所述电荷累积部，所述溢出路径形成在所述第三传输栅极部的栅电极的下部。

7.根据权利要求6所述的固态成像装置，

其中所述驱动部包括：

信号产生部，所述信号产生部被配置成产生所述第一传输栅极部的栅极信号和所述第三传输栅极部的栅极信号，并将这些栅极信号中的任一者输出到共用的第一信号线；和

切换部，所述切换部被配置成将通过所述第一信号线输入的所述第一传输栅极部的栅极信号输出到第二信号线，并将通过所述第一信号线输入的所述第三传输栅极部的栅极信号输出到第三信号线。

8.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述第二光电转换部和所述电荷累积部在未通过传输栅极部的情况下彼此连接。

9.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中所述单位像素进一步包括连接在所述第二传输栅极部与所述电荷-电压转换部之间的第四传输栅极部。

10.根据权利要求9所述的固态成像装置，

其中所述驱动部包括：

信号产生部，所述信号产生部被配置成产生所述第二传输栅极部的栅极信号和所述第四传输栅极部的栅极信号，并将这些栅极信号中的任一者输出到共用的第四信号线；和

切换部，所述切换部被配置成将通过所述第四信号线输入的所述第二传输栅极部的栅极信号输出到第五信号线，并将通过所述第四信号线输入的所述第四传输栅极部的栅极信号输出到第六信号线。

11.根据权利要求1所述的固态成像装置，其中在读出基于由所述第一光电转换部产生的电荷的第一数据信号的情况下，所述驱动部使所述第二传输栅极部处于非导通状态，并且在读出基于由所述第二光电转换部产生的电荷的第二数据信号的情况下，所述驱动部使所述第二传输栅极部处于导通状态。

12.根据权利要求11所述的固态成像装置，其中所述驱动部进行控制，使得在读出所述第一数据信号的情况下，在所述电荷-电压转换部被复位的状态下读出第一复位信号之后，读出所述第一数据信号，并且在读出所述第二数据信号的情况下，在读出所述第二数据信号之后，在所述电荷-电压转换部的电位和所述电荷累积部的电位彼此耦合的区域被复位的状态下读出第二复位信号。

13.根据权利要求12所述的固态成像装置，进一步包括：

信号处理部，所述信号处理部被配置成产生作为所述第一数据信号与所述第一复位信号之间的差的第一差信号以及作为所述第二数据信号与所述第二复位信号之间的差的第二差信号，在所述第一差信号的值等于或小于预定阈值的情况下，使用所述第一差信号作为所述单位像素的像素信号，且在所述第一差信号的值超过所述阈值的情况下，使用所述第二差信号作为所述单位像素的像素信号。

14.根据权利要求12所述的固态成像装置，进一步包括：

信号处理部，所述信号处理部被配置成产生作为所述第一数据信号与所述第一复位信号之间的差的第一差信号以及作为所述第二数据信号与所述第二复位信号之间的差的第二差信号，并以基于所述第一差信号的值设定的合成比率来合成所述第一差信号和所述第二差信号，从而产生所述单位像素的像素信号。

15.一种固态成像装置的驱动方法，所述固态成像装置包括布置有多个单位像素的像素阵列部，所述单位像素包括：

第一光电转换部；

第二光电转换部，所述第二光电转换部的灵敏度低于所述第一光电转换部的灵敏度；

电荷累积部，所述电荷累积部被配置成累积由所述第二光电转换部产生的电荷，所述电荷累积部的对电极连接到可变电压电源；

电荷-电压转换部；

第一传输栅极部，所述第一传输栅极部被配置成将电荷从所述第一光电转换部传输到所述电荷-电压转换部；和

第二传输栅极部，所述第二传输栅极部被配置成将所述电荷-电压转换部的电位和所述电荷累积部的电位彼此耦合，

所述方法包括：

在所述电荷累积部中累积由所述第二光电转换部产生的电荷的至少一部分时间段内，通过所述固态成像装置，使所述可变电压电源的电压低于当读出基于累积在所述电荷累积部中的电荷的信号时的电压。

16.一种电子设备，其包括：

固态成像装置，所述固态成像装置包括：

像素阵列部，其中布置有多个单位像素，和

驱动部，所述驱动部被配置成控制所述单位像素的操作，

所述单位像素包括：

第一光电转换部，

第二光电转换部，所述第二光电转换部的灵敏度低于所述第一光电转换部的灵敏度，

电荷累积部，所述电荷累积部被配置成累积由所述第二光电转换部产生的电荷，所述电荷累积部的对电极连接到可变电压电源，

电荷-电压转换部，

第一传输栅极部，所述第一传输栅极部被配置成将电荷从所述第一光电转换部传输到所述电荷-电压转换部，和

第二传输栅极部，所述第二传输栅极部被配置成将所述电荷-电压转换部的电位和所述电荷累积部的电位彼此耦合，

在所述电荷累积部中累积由所述第二光电转换部产生的电荷的至少一部分时间段内，所述驱动部使所述可变电压电源的电压低于当读出基于累积在所述电荷累积部中的电荷的信号时的电压；以及

信号处理部，所述信号处理部被配置成处理来自所述固态成像装置的信号。