CN111193883B - 光电变换设备、成像系统和移动体 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及光电变换设备、成像系统和移动体。一种光电变换设备包括：具有布置为形成多行多列的像素的像素单元，每个像素包括把光电变换器中的电荷传输到输出单元的传输晶体管；和控制所述像素的像素控制单元。所述像素控制单元被配置成按照为像素单元的像素块单独定义的曝光时段，向每个像素块的像素供给控制信号，从每个像素读出在光电变换器处于复位状态时获得的第一信号、和基于在曝光时段期间累积在光电变换器中的电荷的第二信号。除曝光时段和第二信号的读出时段这两者之外的时段对应于光电变换器的复位时段。在第一信号和第二信号的读出时段中，传输晶体管关断。

Description

光电变换设备、成像系统和移动体

技术领域

本发明涉及光电变换设备、成像系统和移动体。

背景技术

在诸如CMOS图像传感器之类的固态成像设备中，提出了通过合成在不同捕捉条件下获得的两个图像信号，生成具有高动态范围的图像信号的技术。日本专利申请公开No.2012-151847公开一种固态成像设备，其中可基于像素块设定不同的曝光时间，以便获取在不同捕捉条件下获得的两个图像信号。此外，日本专利申请公开No.2012-151847公开在除曝光时段外的时段内，使光电变换器保持在复位状态，以防止光电变换器在除曝光时段以外的时段内产生的电荷泄漏到相邻像素，从而抑制由光晕引起的图像质量恶化。

在固态成像设备中，广泛使用的操作之一是读取累积电荷和读出噪声，从基于累积电荷的信号中减去噪声信号，从而除去叠加在基于累积电荷的信号上的噪声分量。然而，当在读出累积电荷的时间和读出噪声的时间之间，像素电路的传输门的状态不同时，这会导致叠加在累积电荷上的噪声量与读出的噪声量之间存在大的差异。结果，不能从基于累积电荷的信号中适当除去噪声分量，并且图像质量可能恶化。

发明内容

本发明的目的是提供其中可以基于像素块设定不同的曝光时间、并且可以从基于累积电荷的信号中适当除去噪声分量的光电变换设备和成像系统。

按照本发明的一个方面，提供了一种光电变换设备，所述光电变换设备包括：像素单元，在所述像素单元中多个像素布置为形成多行和多列，所述多个像素中的每一个包括通过光电变换产生电荷的光电变换器、输出根据电荷量的信号的输出单元、和把光电变换器中的电荷传输到输出单元的传输晶体管；以及像素控制单元，所述像素控制单元控制所述多个像素的操作，其中，所述像素单元包括多个像素块，每个像素块包括所述像素中的一个或多个，其中，所述像素控制单元包括分别与所述多个像素块关联的选择电路，每个选择电路被配置成选择将供给对应像素块的像素的控制信号，其中，所述像素控制单元被配置成根据针对所述多个像素块单独定义的曝光时段，向所述多个像素块中的每一个的像素供给控制信号，其中，所述像素控制单元被配置成从所述多个像素中的每一个读出在光电变换器处于复位状态时获得的第一信号、和基于在曝光时段期间累积在光电变换器中的电荷的第二信号，其中，除曝光时段和正在读出第二信号的时段这两者之外的时段对应于光电变换器的复位时段，在所述复位时段中光电变换器处于复位状态，以及其中，在读出第一信号的时段和读出第二信号的时段中，传输晶体管处于关断状态。

此外，按照本发明的另一个方面，提供了一种光电变换设备，所述光电变换设备包括：像素单元，在所述像素单元中多个像素布置为形成多行和多列，所述多个像素中的每一个包括通过光电变换产生电荷的光电变换器、输出根据电荷量的信号的输出单元、和把光电变换器中的电荷传输到输出单元的传输晶体管；以及像素控制单元，所述像素控制单元控制所述多个像素的操作，其中，所述像素单元包括多个像素块，每个像素块包括所述像素中的一个或多个，其中，所述像素控制单元包括分别与所述多个像素块关联的选择电路，每个选择电路被配置成选择将供给对应像素块的像素的控制信号，其中，所述像素控制单元被配置成根据针对所述多个像素块单独定义的曝光时段，向所述多个像素块中的每一个的像素供给控制信号，其中，除曝光时段和正在读出基于在曝光时段期间累积在光电变换器中的电荷的信号的时段这两者之外的时段对应于光电变换器的复位时段，在所述复位时段中光电变换器处于复位状态，以及其中，每个选择电路包括至少两个信号电平保持单元，每个信号电平保持单元被配置成生成提供给属于对应像素块的像素的传输晶体管的控制信号。

参考附图，根据示例性实施例的以下说明，本发明的其他特征将变得清晰。

附图说明

图1是图解说明按照本发明的第一实施例的光电变换设备的配置例子的方框图。

图2是图解说明按照本发明的第一实施例的光电变换设备中的像素单元的配置例子的示意图。

图3是图解说明按照本发明的第一实施例的光电变换设备中的像素的配置例子的电路图。

图4是图解说明按照本发明的第一实施例的光电变换设备中的像素控制单元的配置例子的方框图。

图5是图解说明每个像素块的曝光时段的长度的设定例子的示意图。

图6A和6B是图解说明按照本发明的第一实施例的光电变换设备的驱动例子的示意图。

图7是图解说明按照本发明的第一实施例的光电变换设备中的信号线的布局例子的方框图。

图8是图解说明按照本发明的第一实施例的光电变换设备的另一个驱动例子的定时图。

图9是图解说明按照本发明的第二实施例的光电变换设备的配置例子的方框图。

图10是图解说明按照本发明的第二实施例的光电变换设备中的基板之间的电气连接关系的方框图。

图11是图解说明按照本发明的第三实施例的光电变换设备的配置例子的方框图。

图12A和12B是图解说明按照本发明的第四实施例的光电变换设备的驱动例子的示意图。

图13是图解说明按照本发明的第四实施例的光电变换设备的另一个驱动例子的定时图。

图14是图解说明按照本发明的第四实施例的光电变换设备中的像素控制单元的配置例子的方框图。

图15是图解说明按照本发明的第四实施例的光电变换设备中的选择电路的配置例子的方框图。

图16、图17和图18是图解说明按照本发明的第四实施例的光电变换设备的驱动例子的定时图。

图19是图解说明按照本发明的第五实施例的光电变换设备中的像素控制单元的配置例子的方框图。

图20是图解说明按照本发明的第五实施例的光电变换设备中的选择电路的配置例子的方框图。

图21、图22和图23是图解说明按照本发明的第五实施例的光电变换设备的驱动例子的定时图。

图24是图解说明按照本发明的第六实施例的成像系统的一般配置的方框图。

图25A是图解说明按照本发明的第七实施例的成像系统的配置例子的示图。

图25B是图解说明按照本发明的第七实施例的移动体的配置例子的示图。

具体实施方式

[第一实施例]

将参考图1-图8说明按照本发明的第一实施例的光电变换设备及其驱动方法。

首先将利用图1-图4说明按照本实施例的光电变换设备的一般配置。图1是图解说明按照本实施例的光电变换设备的配置例子的方框图。图2是图解说明按照本实施例的光电变换设备中的像素单元的配置例子的示意图。图3是图解说明按照本实施例的光电变换设备中的像素的配置例子的电路图。图4是图解说明按照本实施例的光电变换设备中的像素控制单元的配置例子的方框图。

如图1中图解所示，按照本实施例的光电变换设备100包括像素单元101、像素控制单元102和信号输出单元105。像素控制单元102通过包括多条像素控制线的像素控制线组103连接到像素单元101。像素单元101通过包括多条像素输出线的像素输出线组104连接到信号输出单元105。

在像素单元101中，设置在多行多列上布置成矩阵的多个像素。图1中，在像素单元101中描绘的每个矩形块对应于一个像素。注意，尽管图1图解说明布置为15行×20列的300个像素，不过，像素单元101中布置的像素的数量并无特别限制。

像素控制单元102是通过利用经像素控制线组103提供给像素单元101的控制信号，控制布置在像素单元101中的像素的操作的控制电路单元。像素控制线组103包括与形成像素单元101的像素阵列的多行对应的多条像素控制线。通常，每条像素控制线包括多条控制线。多条像素控制线中的每一条连接到布置在对应行上的各个像素。从而，像素控制单元102可基于行控制布置在像素单元101中的像素的操作。

像素输出线组104包括与形成像素单元101的像素阵列的多列对应的多个像素输出线。所述多个像素输出线中的每一个连接到布置在对应列上的各个像素。从而，可以把从布置在像素控制单元102所选择的行上的各列的像素读出的信号，通过像素输出线组104输入到信号输出单元105。

信号输出单元105具有对从像素单元101输出的信号进行预定信号处理，随后对外输出处理后的信号的功能。信号输出单元105进行的信号处理并无特别限制，例如可包括放大处理或模-数(AD)变换处理。

像素控制单元102和信号输出单元105可以由从设置在光电变换设备100中或者光电变换设备100外部的控制单元(未图示)供给的控制信号控制。

如图2中图解所示，像素单元101可由多个像素块201形成，每个像素块201包括一个像素P或多个像素P。例如，图2图解说明其中按3行×3列的矩阵布置像素块201的像素单元101，在像素块201中，按3行×4列的矩阵布置像素P。注意，图2中图解所示的配置例子是为了简化说明，像素单元101和像素块201不限于图2中图解所示的配置。

在下面的说明中，以像素P为单位的行可被称为像素行，以像素P为单位的列可被称为像素列，以像素块201为单位的行可被称为像素块行，以像素块201为单位的列可被称为像素块列。在图2的例子中，可以说像素单元101由布置成9像素行×12像素列的矩阵的像素P形成，和由布置成3像素块行×3像素块列的矩阵的像素块201形成。

当表示像素单元101中在特定位置的像素P时，用(列号，行号)表示的坐标被附加到像素的符号P。例如，在图2中，在左上角的像素用符号P(1,1)表示，在左下角的像素用符号P(1,9)表示，在右上角的像素用符号P(12,1)表示，而在右下角的像素用符号P(12,9)表示。

此外，当表示像素单元101中在特定位置的像素块201时，用(列号，行号)表示的坐标被附加到像素块的符号201。注意，向像素块201的列号附加“H”，以便区别于像素P的列号。此外，向像素块201的行号附加“V”，以便区别于像素P的行号。例如，在图2中，在最下行的中央的像素块用符号201(H2,V3)表示。

如图3中图解所示，每个像素P包括光电变换器PD、复位晶体管M1、传输晶体管M2、放大器晶体管M3和选择晶体管M4。光电变换器PD例如是光电二极管。形成光电变换器PD的光电二极管的阳极连接到参考电压节点，阴极连接到传输晶体管M2的源极。传输晶体管M2的漏极连接到复位晶体管M1的源极和放大器晶体管M3的栅极。传输晶体管M2的漏极、复位晶体管M1的源极和放大器晶体管M3的栅极的连接节点是所谓的浮动扩散FD。浮动扩散FD包括电容组件，起电荷保持部分的作用，并形成由该电容组件构成的电荷-电压变换单元。复位晶体管M1的漏极和放大器晶体管M3的漏极连接到电源电压节点(电压VDD)。放大器晶体管M3的源极连接到选择晶体管M4的漏极。也是像素P的输出节点的选择晶体管M4的源极连接到像素输出线106。

在图3中图解所示的像素P的情况下，每一行上的形成像素控制线组103的像素控制线包括连接到传输晶体管M2的栅极的信号线，连接到复位晶体管M1的栅极的信号线，和连接到选择晶体管M4的栅极的信号线。传输晶体管M2经对应行上的像素控制线，被供给来自像素控制单元102的控制信号PTX。复位晶体管M1经对应行上的像素控制线，被供给来自像素控制单元102的控制信号PRES。选择晶体管M4经对应行上的像素控制线，被供给来自像素控制单元102的控制信号PSEL。形成像素单元101的多个像素P由从像素控制单元102供给的控制信号PTX、PRES和PSEL按行控制。当像素P的各个晶体管由N型晶体管形成时，对应的晶体管在控制信号为高电平(H电平)时处于导通状态，对应的晶体管在控制信号为低电平(L电平)时处于关断状态。

一旦物体的光学图像进入像素单元101，各个像素P的光电变换器PD就把入射光变换(光电变换)成与入射光的光量一致的电荷量，并累积产生的电荷。当导通时，传输晶体管M2把光电变换器PD保持的电荷传输到浮动扩散FD。通过由于浮动扩散FD的电容组件导致的电荷-电压变换，浮动扩散FD具有与从光电变换器PD传输的电荷量一致的电压。放大器晶体管M3被配置成以致电压VDD被提供给漏极，偏置电流从电流源(未图示)经选择晶体管M4被提供给源极，从而形成其栅极是输入节点的放大器单元(源极跟随器电路)。从而，放大器晶体管M3经选择晶体管M4，把基于浮动扩散FD的电压的信号输出到像素输出线106。当被导通时，复位晶体管M1把浮动扩散FD复位成与电压VDD一致的电压。

如图4中图解所示，像素控制单元102包括垂直扫描单元301和与像素块列中的每一个对应的多个选择电路块302。例如，就图2中图解所示的像素单元101而言，像素控制单元102包括分别对应于像素块列H1、H2和H3的3个选择电路块302_H1、302_H2和302_H3。

垂直扫描单元301将公共控制信号PRES和PSEL输出到属于同一行的所有像素P。选择电路块302将公共控制信号PTX输出到对应像素块列上属于同一行的像素P。即，选择电路块302_H1将公共控制信号PTX输出到像素块列H1的属于同一行的像素P。选择电路块302_H2将公共控制信号PTX输出到像素块列H2的属于同一行的像素P。选择电路块302_H3将公共控制信号PTX输出到像素块列H3的属于同一行的像素P。

图4举例图解说明输出到图2中图解所示的像素单元101的控制信号PTX、PRES和PSEL。例如，控制信号PRES_1和PSEL_1从垂直扫描单元301输出到属于第一行的所有像素P。公共控制信号PTX_H1_V1_1从选择电路块302_H1输出到属于像素块列H1的像素P，即，属于第一行的像素P之中的像素P(1,1)～像素P(4,1)。公共控制信号PTX_H2_V1_1从选择电路块302_H2输出到属于像素块列H2的像素P，即，属于第一行的像素P之中的像素P(5,1)～像素P(8,1)。公共控制信号PTX_H3_V1_1从选择电路块302_H3输出到属于像素块列H3的像素P，即，属于第一行的像素P之中的像素P(9,1)～像素P(12,1)。这同样适用于第二行到第九行。

即，控制信号PRES_K和PSEL_K从垂直扫描单元301输出到第M个像素块行VM中的属于第N行的所有像素P。这里，K表示成K＝M×N，其中M是表示像素块行的行号的整数，N是表示像素块201内的像素行的行号的整数。即，K对应于像素单元101内的关于像素行的行号。

此外，公共控制信号PTX_H1_VM_N从选择电路块302_H1，输出到第M个像素块行VM中属于第N行的像素P之中的属于像素块列H1的像素P。公共控制信号PTX_H2_VM_N从选择电路块302_H2，输出到第M个像素块行VM中属于第N行的像素P之中的属于像素块列H2的像素P。公共控制信号PTX_H3_VM_N从选择电路块302_H3，输出到第M个像素块行VM中属于第N行的像素P之中的属于像素块列H3的像素P。

通过如上所述配置从像素控制单元102供给像素单元101的控制信号PTX、PRES和PSEL，可以基于像素块201控制像素P的操作。

下面将利用图5-图8，说明驱动按照本实施例的光电变换设备的方法。

图5是当基于像素块201设定像素P的曝光时间的长度时的示意图。在图5的例子中，属于像素块201(H1,V1)、201(H2,V2)、201(H1,V3)和201(H3,V3)的像素P的曝光时间的长度被设定为曝光时间T1。此外，属于像素块201(H2,V1)、201(H3,V1)、201(H1,V2)、201(H3,V2)和201(H2,V3)的像素P的曝光时间的长度被设定为曝光时间T2。这里，曝光时间T1与曝光时间T2相比相对更长。换句话说，曝光时间T2与曝光时间T1相比相对更短。

注意，尽管在图5的例子中，曝光时段的长度被设定成两种类型的曝光时间T1和曝光时间T2，不过，曝光时段的长度可被设定成三种或更多种类型的曝光时间。

图6A和6B是图解说明用于实现图5中图解所示的操作的驱动例子的示意图。图6A图解说明关于像素块列H1的驱动例子，图6B图解说明关于像素块列H2的驱动例子。在图6A和图6B中，横轴表示时间，纵轴表示像素单元101的像素块行。垂直同步信号VD图解说明捕捉时一帧的开始。

在图6A和图6B中，符号“READ(读取)”指示读出以累积在像素P的光电变换器PD中的电荷为基础的信号的操作(读取操作)。符号“SH1”和“SH2”指示使累积在像素P的光电变换器PD中的电荷复位的操作(快门操作)。在一帧中，在不同定时多次输入SH-信号，通过基于像素块201选择SH-信号的启用/禁用，可以基于像素块201选择不同的曝光时间。在本例中，设想操作“SH1”和“SH2”的两个SH-信号。注意，启用/禁用的选择是通过利用选择电路块302控制输出到各个像素P的控制信号PTX进行的。

从像素P输出的信号基于在从最后输入的启用的“SH”到“READ”的时段(曝光时段)期间累积在光电变换器PD中的电荷。在图6A的例子中，由于对于像素块201(H1,V1)和201(H1,V3)，操作“SH1”被启用，而操作“SH2”被禁用，因此从“SH1”到“READ”的时段是曝光时段(曝光时间T1)。此外，由于对于像素块201(H1,V2)，操作“SH2”被启用，而操作“SH1”被禁用，因此从“SH2”到“READ”的时段是曝光时段(曝光时间T2)。在图6B的例子中，由于对于像素块201(H2,V1)和201(H2,V3)，操作“SH2”被启用，而操作“SH1”被禁用，因此从“SH2”到“READ”的时段是曝光时段(曝光时间T2)。此外，由于对于像素块201(H2,V2)，操作“SH1”被启用，而操作“SH2”被禁用，因此从“SH1”到“READ”的时段是曝光时段(曝光时间T1)。

注意，尽管在图6A和图6B的例子中，快门操作的次数为2次，即，“SH1”和“SH2”，不过，3次或更多次快门操作的使用可把曝光时间的变化的类型的数量增大到3种或更多种。

符号“RST”指示以与操作“SH”类似的方式，使累积在像素P的光电变换器PD中的电荷复位的操作。符号“RST1”和“RST2”对应于在不同定时输入的操作“RST”。操作“SH”和“RST”之间的差别在于它们的作用。尽管操作“SH”具有使光电变换器PD复位并开始把电荷累积到光电变换器PD的作用，不过，操作“RST”具有在除曝光时段之外的时段中使累积在像素P的光电变换器PD中的电荷复位的作用。当不同曝光时段的像素P彼此相邻，并且如果不进行操作“RST”时，在曝光时段之外的时段内累积的电荷可能会从光电变换器PD中泄漏出来，并泄漏到处于曝光时段的相邻像素P中。该现象称为光晕，会导致图像质量的恶化。

例如，在图5-图6B的例子中，在像素块201(H1,V2)的右端的像素P和在像素块201(H2,V2)的左端的像素P是具有彼此不同的曝光时段的相邻像素P。然而，由于在除曝光时段外的时段中，对像素块201(H1,V2)的像素P进行操作“RST”(“RST2”)，以防止从光电变换器PD向水平方向的电荷泄漏，因此可以抑制光晕。此外，还可以防止从像素块201(H1,V2)的像素P到像素块201(H1,V3)的垂直方向的电荷泄漏。

图7是图解说明按照本实施例的光电变换设备中的供给控制信号PTX的信号线的布局例子的方框图。对于每一像素行供给控制信号PTX的信号线的数量等于存在于其像素行上的像素块201的数量。例如，在图2中图解所示的像素单元101的例子中，在每个像素行上布置供给控制信号PTX的3条信号线。例如，在第一像素行上，布置供给控制信号PTX_H1_V1_1的信号线，供给控制信号PTX_H2_V1_1的信号线，供给控制信号PTX_H3_V1_1的信号线。理想的是这些信号线具有相同的长度，以便具有相同的寄生电容。利用这样的配置，可以减小输入各个像素P的控制信号PTX的定时的变化。

图8是图解说明按照本实施例的光电变换设备的另一个驱动例子的定时图。图8图解说明对于第一和第二像素行，从光电变换器PD读出电荷及对其进行复位的定时。在本驱动例子中，在第一行和第二行上，对于像素块列H1、H2和H3，改变曝光时段。图8中的操作“READ”、“RST1”、“SH1”、“RST2”和“SH2”与图6A和图6B中的操作相同。

由于响应于控制信号PTX转变成H电平，累积在光电变换器PD中的电荷被传输到浮动扩散FD，因此在各个操作“READ”、“SH”和“RST”中，控制信号PTX处于H电平。在操作“READ”中，响应于控制信号PRES到L电平和控制信号PSEL到H电平的控制，基于在曝光时段期间累积在光电变换器PD中的电荷的信号被读出。在操作“SH”和“RST”中，响应于控制信号PRES到H电平和控制信号PSEL到L电平的控制，使累积在光电变换器PD中的电荷复位。

当聚焦于单个像素行时，像素块列H1、H2和H3中的“READ”定时相同。由于最后供给操作“SH”的定时(即，最后使光电变换器PD复位的定时)的差异，单个像素行上的像素P的曝光时段出现差异。

即，在第一行上，对于像素块列H1和H3，操作“RST2”和“SH2”被禁用。从而，像素块列H1和H3上的曝光时段对应于从“SH1”到“READ”的时段，像素块列H2上的曝光时段对应于从“SH2”到“READ”的时段。

此外，在第二行上，对于像素块列H2，操作“RST2”和“SH2”被禁用。从而，像素块列H2上的曝光时段对应于从“SH1”到“READ”的时段，像素块列H1和H3上的曝光时段对应于从“SH2”到“READ”的时段。

尽管各个操作的定时在第二行上偏移一个水平时段，但是单个像素行上的“READ”的定时相同的特征与第一行上相同。即，在图8的驱动例子中，第一行上的各个像素P中的第一个“READ”的定时在时间t1处相同，第二行上的各个像素P中的第一个“READ”的定时在时间t2处相同。

如上所述，按照本实施例，可以基于像素块改变曝光时段，从而扩展捕捉的图像的动态范围。此外，通过防止列方向和行方向上向相邻像素的电荷泄漏，可以抑制光晕并防止图像质量的恶化。此外，由于供给控制信号PTX的信号线的长度相同，因此减小了输入到各个像素P的PTX信号的定时的变化，抑制了电荷累积时段的变化，从而可以防止图像质量的恶化。此外，由于通过使一个像素行内的电荷读出(READ)定时相同，可以应用滚动方案的行扫描，这有助于容易的控制。

[第二实施例]

下面将参考图9和图10，说明按照本发明的第二实施例的光电变换设备。与按照第一实施例的光电变换设备的组件相同的组件用相同的符号表示，其说明将被省略或者简化。图9是图解说明按照本实施例的光电变换设备的配置例子的方框图。图10是图解说明按照本实施例的光电变换设备中的基板之间的电气连接关系的方框图。

如图9中图解所示，按照本实施例的光电变换设备包括第一基板801和第二基板802。至少像素单元101设置在第一基板801上。至少选择电路块302设置在第二基板802上。在图9中图解所示的配置例子中，垂直扫描单元301和选择电路块302布置在第二基板802侧。堆叠第一基板801和第二基板802，从而形成堆叠式光电变换设备。其他特征或操作与按照第一实施例的光电变换设备的特征或操作相同。

图10中，粗体实线是第一基板801与第二基板802之间的边界。该实线的上面部分图解说明第一基板801，该实线的下面部分图解说明第二基板802。图10中，为了简化绘图，从像素单元101中提取并图示了第一行上的像素P(1,1)～像素P(8,1)，和第二行上的像素P(1,2)～像素P(4,2)。

控制信号PRES_1和PSEL_1被输入像素P(1,1)～像素P(8,1)。控制信号PRES_1和PSEL_1由设置在第二基板802上的垂直扫描单元301生成，并通过连接节点901，从第二基板802提供到第一基板801。控制信号PRES_1和PSEL_1在第一基板801上分支到像素P(1,1)～像素P(8,1)。

类似地，控制信号PRES_2和PSEL_2被输入像素P(1,2)～像素P(4,2)。控制信号PRES_2和PSEL_2由设置在第二基板802上的垂直扫描单元301生成，并通过连接节点902，从第二基板802提供到第一基板801。控制信号PRES_2和PSEL_2在第一基板801上分支到像素P(1,2)～像素P(4,2)。

控制信号PTX_H1_V1_1被输入像素P(1,1)～像素P(4,1)。控制信号PTX_H1_V1_1由设置在第二基板802上的选择电路块302生成，并通过连接节点903，从第二基板802提供到第一基板801。控制信号PTX_H1_V1_1通过从布置在第一基板801上的公共信号线分支的分支信号线，连接到像素P(1,1)～像素P(4,1)。

类似地，控制信号PTX_H2_V1_1被输入像素P(5,1)～像素P(8,1)。控制信号PTX_H2_V1_1由设置在第二基板802上的选择电路块302生成，并通过连接节点905，从第二基板802提供到第一基板801。控制信号PTX_H2_V1_1通过从布置在第一基板801上的公共信号线分支的分支信号线，连接到像素P(5,1)～像素P(8,1)。

此外，控制信号PTX_H1_V1_2被输入像素P(1,2)～像素P(4,2)。控制信号PTX_H1_V1_2由设置在第二基板802上的选择电路块302生成，并通过连接节点904，从第二基板802提供给第一基板801。控制信号PTX_H1_V1_2通过从布置在第一基板801上的公共信号线分支的分支信号线，连接到像素P(1,2)～像素P(4,2)。

这样，借助其中在第一基板801上使控制信号分支的配置，与在第二基板802上使控制信号分支的情况相比，可以减少第一基板801和第二基板802之间的电气连接节点的数量。这可以降低发生由制造缺陷引起的连接失败的可能性，并抑制制造变化。于是，降低了各条线路的寄生电容或寄生电阻的值发生变化的可能性，可以减小各个像素P的信号的改变的定时的变化。

多个连接节点901、多个连接节点902、多个连接节点903、多个连接节点904和多个连接节点905可以设置在第一基板801和第二基板802之间，并且各条线路可以平行布置。这样的配置可进一步降低连接失败的发生概率。

如上所述，按照本实施例，由于像素单元101布置在第一基板801上，而垂直扫描单元301和选择电路块302布置在第二基板802上，所以可以减少通过像素单元101的区域的像素控制线的数量。从而，可以扩大可用作像素P的区域的面积，可以提高像素P的光电变换效率。

此外，由于通过把像素单元101设置在第一基板801侧，在位于像素单元101正下方的第二基板802的区域810中出现空间，因此可以利用区域810来设置各种功能块。在图9中图解所示的例子中，在平面图中，其中设置像素单元101的区域和其中设置选择电路块302的区域彼此不重叠。

此外，由于可以减少第一基板801与第二基板802之间的连接故障，因此可以减小输入到各个像素P的控制信号的定时的变化，并且可以抑制图像质量的恶化。

[第三实施例]

下面将参考图11，说明按照本发明的第三实施例的光电变换设备。与按照第一和第二实施例的光电变换设备的组件相同的组件用相同的符号表示，其说明将被省略或者简化。图11是图解说明按照本实施例的光电变换设备的配置例子的方框图。

按照本实施例的光电变换设备与按照第二实施例的光电变换设备的相同之处在于，至少像素单元101设置在第一基板801上，至少选择电路块302设置在第二基板802上。按照本实施例的光电变换设备与第二实施例的不同之处在于，设置在第二基板802上的选择电路块302设置在位于像素单元101正下方的第二基板802的区域810中。其他特征和操作与按照第一及第二实施例的光电变换设备的特征和操作相同。

即，如图11中图解所示，设置在第二基板802上的选择电路块302_H1、302_H2和302_H3布置在位于设置在第一基板801上的像素单元101的对应像素块正下方的区域810中。

通过按照这种方式布置选择电路块302，与第二实施例的情况相比，可以减小第一基板801和第二基板802的面积。从而，可以在保持像素P的光电变换效率的同时，减小光电变换设备的尺寸。

[第四实施例]

下面将参考图12A-图18，说明按照本发明的第四实施例的光电变换设备及其驱动方法。与按照第一到第三实施例的光电变换设备的组件相同的组件用相同的符号表示，其说明将被省略或者简化。

图12A和12B是图解说明按照本实施例的光电变换设备的驱动例子的示意图。图12A和图12B图解说明用于实现图5中图解所示的操作的驱动例子。图12A图解说明关于像素块列H1的驱动例子，图12B图解说明关于像素块列H2的驱动例子。在图12A和图12B中，横纵表示时间，纵轴表示像素单元101的像素块行。垂直同步信号VD是指示捕捉时一帧的开始的信号。

在图12A和图12B中，操作“READ”、“SH1”和“SH2”与在第一实施例中说明的图6A和图6B的操作相同。即，符号“READ”指示读出基于累积在像素P的光电变换器PD中的电荷的信号的操作(读取操作)。符号“SH1”和“SH2”指示使累积在像素P的光电变换器PD中的电荷复位的操作(快门操作)。在一帧中在不同定时多次输入SH-信号，通过基于像素块201选择SH-信号的启用/禁用，可以基于像素块201选择不同的曝光时间。在本例中，提供操作“SH1”和“SH2”的两个SH-信号。注意，启用/禁用的选择是通过利用选择电路块302控制输出到各个像素P的控制信号PTX进行的。

本实施例的驱动方法与第一到第三实施例的不同之处在于，不存在“RST”操作。相反，在本实施例中，从“READ”到最后启用的“SH”的时段被设定为复位时段，在所述复位时段内，使光电变换器PD保持在复位状态。第一到第三实施例中的任何一个的相同特征可适用于其他特征。

在本驱动例子中，由于对于像素块201(H1,V1)和201(H1,V3)，操作“SH1”被启用，而操作“SH2”被禁用，因此从“SH1”到“READ”的时段是曝光时段。由于对于像素块201(H1,V2)，操作“SH2”被启用，因此从“SH2”到“READ”的时段是曝光时段。在任意像素块201中，在除曝光时段以外的时段中，光电变换器PD被保持在复位状态。换句话说，操作“READ”的作用是在电荷的读出之后开始光电变换器PD的复位，操作“SH”的作用是解除光电变换器PD的复位。

注意，尽管在本驱动例子中，快门操作的次数为2次，即，“SH1”和“SH2”，不过，3次或更多次快门操作的使用可把曝光时段的变化的类型的数量增大到3种或更多种。

在本驱动例子中，由于在除曝光时段以外的时段中使光电变换器PD保持在复位状态，因此与如第一到第三实施例的情况那样断续地引入操作“RST”的情况相比，对电荷泄漏有更高的抑制效果。即，尽管在第一到第三实施例中，当在从“RST”到“SH”的时段内存在高强度入射光时，存在电荷漏出光电变换器PD的可能性，不过在本驱动例子中，不存在这种可能性。此外，尽管在断续地引入操作“RST”的操作中，需要计算如在日本专利申请公开No.2012-151847的情况下公开的足以抑制电荷泄漏的操作RST的次数，然而在本驱动例子中，这种计算是不必要的。

图13是图解说明按照本实施例的光电变换设备的另一个驱动例子的定时图。图13图解说明对于第一和第二像素行，从光电变换器PD读出电荷和复位电荷的定时。在本驱动例子中，在第一行和第二行上，对于像素块列H1、H2和H3，改变曝光时段。图13中的操作“READ”、“SH1”和“SH2”与图12A和图12B的操作相同。

在光电变换器PD中累积电荷的时段是控制信号PTX处于L电平的时段，光电变换器PD被复位的时段是控制信号PTX和控制信号PRES处于H电平的时段。即，在“READ”操作中，控制信号PTX处于H电平，控制信号PRES处于L电平，而控制信号PSEL处于H电平。此外，在“SH”操作中，控制信号PTX处于L电平，控制信号PRES处于H电平，而控制信号PSEL处于L电平。

当聚焦于单个像素行时，像素块列H1、H2和H3中的“READ”定时相同。由于最后供给操作“SH”的定时(即，最后使光电变换器PD复位的定时)的差异，单个像素行上的像素P的曝光时段出现差异。

即，在第一行上，对于像素块列H1和H3，操作“SH2”被禁用。从而，像素块列H1和H3上的曝光时段对应于从“SH1”到“READ”的时段，像素块列H2上的曝光时段对应于从“SH2”到“READ”的时段。

此外，在第二行上，对于像素块列H2，操作“SH2”被禁用。从而，像素块列H2上的曝光时段对应于从“SH1”到“READ”的时段，像素块列H1和H3上的曝光时段对应于从“SH2”到“READ”的时段。

尽管各个操作的定时在第二行上偏移一个水平时段，但是单个像素行上的“READ”的定时相同的特征与第一行上相同。即，在图13的驱动例子中，第一行上的各个像素P中的第一个“READ”的定时在时间t5处相同，第二行上的各个像素P中的第一个“READ”的定时在时间t6处相同。

图14是图解说明按照本实施例的光电变换设备中的像素控制单元102的配置例子的方框图。

如上所述，像素控制单元102包括垂直扫描单元301和选择电路块302。选择电路块302被分成与像素单元101的像素块列对应的多个选择电路块302_HL。这里，符号L是表示像素块201的列号的整数。在这多个选择电路块302_HL中，图14图解说明与像素块列H1对应的选择电路块302_H1，和与像素块列H2对应的选择电路块302_H2。每个选择电路块302_H将控制信号PTX输出到在对应像素块列上的像素块201。

每个选择电路块302_HL包括与像素行的数量对应的多个选择电路1301，和选择控制电路1302。作为用于快门操作的控制信号的公共控制信号PTX从垂直扫描单元301输入到布置在同一像素行上的选择电路1301。

例如，控制信号PTX_READ_V1_1、PTX_SH1_V1_1和PTX_SH2_V1_1从垂直扫描单元301输入到布置在第一像素行上的选择电路1301(H1,V1,1)和1301(H2,V1,1)。类似地，控制信号PTX_READ_V1_2、PTX_SH1_V1_2和PTX_SH2_V1_2从垂直扫描单元301输入到布置在第二像素行上的选择电路1301(H1,V1,2)和1301(H2,V1,2)。此外，控制信号PTX_READ_V3_3、PTX_SH1_V3_3和PTX_SH2_V3_3从垂直扫描单元301输入到布置在第九像素行上的选择电路1301(H1,V3,3)和1301(H2,V3,3)。

设置在同一像素行上的选择电路1301的操作由从设置在对应像素块列上的选择控制电路1302供给的控制信号区分。例如，控制信号PTHR_SH1_H1和PTHR_SH2_H1从选择控制电路1302_H1输入到选择电路1301(H1,V1,1)、1301(H1,V1,2)和1301(H1,V3,3)。此外，控制信号PTHR_SH1_H2和PTHR_SH2_H2从选择控制电路1302_H2输入到选择电路1301(H2,V1,1)、1301(H2,V1,2)和1301(H2,V3,3)。

即，控制信号PTX_READ_VM_N、PTX_SH1_VM_N和PTX_SH2_VM_N从垂直扫描单元301输入到选择电路1301(HL,VM,N)。此外，控制信号PTHR_SH1_HL和PTHR_SH2_HL从选择控制电路1302_HL输入到选择电路1301(HL,VM,N)。这里，符号L表示像素块201的列号，符号M表示像素块201的行号，符号N是像素块201内的像素行的行号。

注意，在本实施例中，两个控制信号，即，控制信号PTHR_SH1_HL和控制信号PTHR_SH2_HL，与操作“SH1”和“SH2”关联地从选择控制电路1302_HL提供给选择电路1301(HL,VM,N)。可按照曝光时段的变化的数量，适当地改变控制信号PTHR的数量。

图15图解说明作为选择电路1301(HL,VM,N)的例子的选择电路1301(H1,V1,1)的配置例子。

选择电路1301(H1,V1,1)例如包括SH1用与(AND)门1303、SH2用与门1304、SH用或(OR)门1305和S-R锁存电路1306。S-R锁存电路1306是由S-R(设定-复位)触发器形成的锁存电路。

控制信号PTX_SH1_V1_1和控制信号PTHR_SH1_H1输入到SH1用与门1303。即，控制信号PTX_SH1_V1_1只有在控制信号PTHR_SH1_H1为H电平时才被输出到在后级的SH用或门1305。类似地，控制信号PTX_SH2_V1_1和控制信号PTHR_SH2_H1输入到SH2用与门1304。即，控制信号PTX_SH2_V1_1只有在控制信号PTHR_SH2_H1为H电平时才被输出到在后级的SH用或门1305。注意，控制信号PTX_SH1_V1_1和PTX_SH2_V1_1的通过/不通过的选择对应于快门操作的启用/禁用的选择。

SH用或门1305响应于SH1用与门1303的输出信号和SH2用与门1304的输出信号，输出控制信号PTX_SH_H1_V1_1。S-R锁存电路1306响应于到设定端子(S)的控制信号PTX_READ_V1_1的输入和到复位端子(R)的控制信号PTX_SH_H1_V1_1的输入，从输出端子(Q)输出控制信号PTX_H1_V1_1。该控制信号PTX_H1_V1_1是选择电路1301(H1,V1,1)的输出信号。S-R锁存电路1306用于保持光电变换器PD的复位状态和曝光状态。

下面将利用图16-图18，说明驱动按照本实施例的光电变换设备的方法。图16-图18是图解说明按照本实施例的光电变换设备的驱动例子的定时图。

图16和17是图解说明选择电路块302_H1的操作的定时图。图16只图解说明像素块行V1的操作。图17只图解说明像素块行V2的操作。水平同步信号HD是关于一行的操作的开始定时的通知信号。注意，时间轴为图16和图17所共有。

首先将利用图16，说明像素块行V1的操作。首先，在时间t9，第一像素行的控制信号PTX_READ_V1_1被控制成H电平。在随后的时间t10，第二像素行的控制信号PTX_READ_V1_2被控制成H电平。在随后的时间t11，第三像素行的控制信号PTX_READ_V1_3被控制成H电平。从而，在布置在像素块行V1上的选择电路1301中，S-R锁存电路1306被设定，控制信号PTX_H1_V1_1,PTX_H1_V1_2和PTX_H1_V1_3分别处于H电平。即，时间t9、时间t10和时间t11分别是属于第一行、第二行和第三行的像素P的光电变换器PD的复位时段的开始的定时。

随后，在时间t11,第一像素行的控制信号PTX_SH1_V1_1被控制成H电平。在随后的时间t12，第二像素行的控制信号PTX_SH1_V1_2被控制成H电平。在随后的时间t13，第三像素行的控制信号PTX_SH1_V1_3被控制成H电平。控制信号PTX_SH1_V1_1、PTX_SH1_V1_2和PTX_SH1_V1_3对应于第一快门操作(SH1)。

在控制信号PTX_SH1_V1_1、PTX_SH1_V1_2和PTX_SH1_V1_3转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH1_H1已处于H电平。这指示所有控制信号PTX_SH1_V1_1、PTX_SH1_V1_2和PTX_SH1_V1_3都被启用。从而，控制信号PTX_SH_H1_V1_1在时间t11处于H电平，控制信号PTX_SH_H1_V1_2在时间t12处于H电平，控制信号PTX_SH_H1_V1_3在时间t13处于H电平。

在选择电路1301中S-R锁存电路1306被复位，所有控制信号PTX_H1_V1_1、PTX_H1_V1_2和PTX_H1_V1_3处于L电平。即，时间t11、时间t12和时间t13是复位时段终止的定时，也分别是属于第一行、第二行和第三行的像素P的光电变换器PD中的曝光时段开始的定时。注意，由于操作“SH1”被启用，因此该曝光时段是其中曝光时间相对较长的长时间曝光的曝光时段。

随后，在时间t14,第一像素行的控制信号PTX_SH2_V1_1被控制成H电平。在随后的时间t15，第二像素行的控制信号PTX_SH2_V1_2被控制成H电平。在随后的时间t16，第三像素行的控制信号PTX_SH2_V1_3被控制成H电平。控制信号PTX_SH2_V1_1、PTX_SH2_V1_2和PTX_SH2_V1_3对应于第二快门操作(SH2)。

在控制信号PTX_SH2_V1_1、PTX_SH2_V1_2和PTX_SH2_V1_3转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH2_H1已处于L电平。这指示所有控制信号PTX_SH2_V1_1、PTX_SH2_V1_2和PTX_SH2_V1_3都被禁用。从而，控制信号PTX_SH_H1_V1_1在时间t14保持在L电平。此外，控制信号PTX_SH_H1_V1_2在时间t15保持在L电平。此外，控制信号PTX_SH_H1_V1_3在时间t16保持在L电平。

随后，在时间t20,第一像素行的控制信号PTX_READ_V1_1被控制成H电平。在随后的时间t21，第二像素行的控制信号PTX_READ_V1_2被控制成H电平。在随后的时间t22，第三像素行的控制信号PTX_READ_V1_3被控制成H电平。这指示读取累积在光电变换器PD中的电荷的读取操作，在这些操作完成之时，各行上的曝光时段终止。

随后，在时间t22,第一像素行的控制信号PTX_SH1_V1_1被控制成H电平。在随后的时间t23，第二像素行的控制信号PTX_SH1_V1_2被控制成H电平。在随后的时间t24，第三像素行的控制信号PTX_SH1_V1_3被控制成H电平。从而，所有控制信号PTX_H1_V1_1、PTX_H1_V1_2和PTX_H1_V1_3都处于L电平。即，时间t23、时间t23和时间t24分别是属于第一行、第二行和第三行的像素P的光电变换器PD中的下一个曝光时段的开始的定时。

下面将利用图17，说明像素块行V2的操作。

首先，在时间t12，第一像素行的控制信号PTX_READ_V2_1被控制成H电平。在随后的时间t13，第二像素行的控制信号PTX_READ_V2_2被控制成H电平。在随后的时间t14，第三像素行的控制信号PTX_READ_V2_3被控制成H电平。从而，在布置在像素块行V2上的选择电路1301中，S-R锁存电路1306被设定，控制信号PTX_H1_V2_1,PTX_H1_V2_2和PTX_H1_V2_3分别处于H电平。即，时间t12、时间t13和时间t14分别是属于第一行、第二行和第三行的像素P的光电变换器PD的复位时段的开始的定时。

随后，在时间t14,第一像素行的控制信号PTX_SH1_V2_1被控制成H电平。在随后的时间t15，第二像素行的控制信号PTX_SH1_V2_2被控制成H电平。在随后的时间t16，第三像素行的控制信号PTX_SH1_V2_3被控制成H电平。控制信号PTX_SH1_V2_1、PTX_SH1_V2_2和PTX_SH1_V2_3对应于第一快门操作(SH1)。在控制信号PTX_SH1_V2_1、PTX_SH1_V2_2和PTX_SH1_V2_3转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH1_H1已处于L电平。这指示所有控制信号PTX_SH1_V2_1、PTX_SH1_V2_2和PTX_SH1_V2_3都被禁用。

从而，控制信号PTX_SH_H1_V2_1在时间t14保持在L电平。此外，控制信号PTX_SH_H1_V2_2在时间t15保持在L电平。此外，控制信号PTX_SH_H1_V2_3在时间t16保持在L电平。

随后，在时间t17，第一像素行的控制信号PTX_SH2_V2_1被控制成H电平。在随后的时间t18，第二像素行的控制信号PTX_SH2_V2_2被控制成H电平。在随后的时间t19，第三像素行的控制信号PTX_SH2_V2_3被控制成H电平。控制信号PTX_SH2_V2_1、PTX_SH2_V2_2和PTX_SH2_V2_3对应于第二快门操作(SH2)。在控制信号PTX_SH2_V2_1、PTX_SH2_V2_2和PTX_SH2_V2_3被控制成H电平的定时，控制信号PTHR_SH2_H1已处于H电平。这指示所有控制信号PTX_SH2_V2_1、PTX_SH2_V2_2和PTX_SH2_V2_3都被启用。

从而，控制信号PTX_SH_H1_V2_1在时间t17处于H电平，控制信号PTX_SH_H1_V2_2在时间t18处于H电平，控制信号PTX_SH_H1_V2_3在时间t19处于H电平。在选择电路1301中S-R锁存电路1306被复位，所有控制信号PTX_H1_V2_1、PTX_H1_V2_2和PTX_H1_V2_3处于L电平。即，时间t17、时间t18和时间t19是复位时段的终止的定时，也分别是属于第一行、第二行和第三行的像素P的光电变换器PD中的曝光时段的开始的定时。注意，由于操作“SH2”被启用，因此该曝光时段是其中曝光时间相对较短的短时间曝光的曝光时段。

随后，在时间t23，第一像素行的控制信号PTX_READ_V2_1被控制成H电平。在随后的时间t24，第二像素行的控制信号PTX_READ_V2_2被控制成H电平。在随后的时间t25，第三像素行的控制信号PTX_READ_V2_3被控制成H电平。这指示读出累积在光电变换器PD中的电荷的读取操作，在这些操作完成之时，各行上的曝光时段终止。

图18是图解说明选择电路块302_H2的操作的定时图。图18只图解说明像素块行V1的操作。注意，时间轴为图16-图18所共有。

首先，在时间t9，第一像素行的控制信号PTX_READ_V1_1被控制成H电平。在随后的时间t10，第二像素行的控制信号PTX_READ_V1_2被控制成H电平。在随后的时间t11，第三像素行的控制信号PTX_READ_V1_3被控制成H电平。从而，在布置在像素块行V1上的选择电路1301中，S-R锁存电路1306被设定，控制信号PTX_H2_V1_1,PTX_H2_V1_2和PTX_H2_V1_3分别处于H电平。即，时间t9、时间t10和时间t11分别是属于第一行、第二行和第三行的像素P的光电变换器PD的复位时段的开始的定时。该操作与对像素块列H1的操作相同。

随后，在时间t11，第一像素行的控制信号PTX_SH1_V1_1被控制成H电平。在随后的时间t12，第二像素行的控制信号PTX_SH1_V1_2被控制成H电平。在随后的时间t13，第三像素行的控制信号PTX_SH1_V1_3被控制成H电平。控制信号PTX_SH1_V1_1、PTX_SH1_V1_2和PTX_SH1_V1_3对应于第一快门操作(SH1)。

在控制信号PTX_SH1_V1_1、PTX_SH1_V1_2和PTX_SH1_V1_3转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH1_H2已处于L电平。这指示所有控制信号PTX_SH1_V1_1、PTX_SH1_V1_2和PTX_SH1_V1_3都被禁用。从而，控制信号PTX_SH_H2_V1_1在时间t11保持在L电平。此外，控制信号PTX_SH_H2_V1_2在时间t12保持在L电平。此外，控制信号PTX_SH_H2_V1_3在时间t13保持在L电平。

随后，在时间t14，第一像素行的控制信号PTX_SH2_V1_1被控制成H电平。在随后的时间t15，第二像素行的控制信号PTX_SH2_V1_2被控制成H电平。在随后的时间t16，第三像素行的控制信号PTX_SH2_V1_3被控制成H电平。控制信号PTX_SH2_V1_1、PTX_SH2_V1_2和PTX_SH2_V1_3对应于第二快门操作(SH2)。

在控制信号PTX_SH2_V1_1、PTX_SH2_V1_2和PTX_SH2_V1_3转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH2_H2已处于H电平。这指示所有控制信号PTX_SH2_V1_1、PTX_SH2_V1_2和PTX_SH2_V1_3都被启用。从而，控制信号PTX_SH_H2_V1_1在时间t14转变成H电平，控制信号PTX_SH_H2_V1_2在时间t15转变成H电平，控制信号PTX_SH_H2_V1_3在时间t16转变成H电平。

在选择电路1301中S-R锁存电路1306被复位，所有控制信号PTX_H2_V1_1、PTX_H2_V1_2和PTX_H2_V1_3处于L电平。即，时间t14、时间t15和时间t16是复位时段的终止的定时，也分别是属于第一行、第二行和第三行的像素P的光电变换器PD中的曝光时段的开始的定时。注意，由于操作“SH2”被启用，因此该曝光时段是短时间曝光的曝光时段。

随后，在时间t20，第一像素行的控制信号PTX_READ_V1_1被控制成H电平。在随后的时间t21，第二像素行的控制信号PTX_READ_V1_2被控制成H电平。在随后的时间t22，第三像素行的控制信号PTX_READ_V1_3被控制成H电平。这指示读出累积在光电变换器PD中的电荷的读取操作，在这些操作完成之时，各行上的曝光时段终止。

如上所述，按照本实施例，由于在曝光时段之外，使光电变换器PD保持在复位状态，因此与断续地引入操作“RST”的情况相比，抑制电荷泄漏的效果更高。即，尽管在第一到第三实施例中，存在在从“RST”到“SH”的时段内接收到高强度的光并且电荷漏出光电变换器PD的可能性，不过在本实施例中，不存在这种可能性。此外，尽管其中断续地引入操作“RST”的操作需要计算如在日本专利申请公开No.2012-151847中公开的足以抑制电荷泄漏的操作“RST”的次数，然而本实施例并不需要这样的运算。此外，通过在像素控制单元102内设置锁存电路，可实现通过利用逻辑电路保持光电变换器PD的复位状态的操作。从而，与利用模拟电路控制曝光时段的情况相比，电路设计更容易，电路工作中不会出现模拟噪声，于是可以抑制曝光时段的变化。

[第五实施例]

下面将参考图19-图23，说明按照本发明的第五实施例的光电变换设备及其驱动方法。与按照第一到第四实施例的光电变换设备的组件相同的组件用相同的符号表示，其说明将被省略或者简化。

本实施例与第四实施例的不同之处在于，在从光电变换器PD读出电荷的操作(读取操作)中，按H电平、L电平和H电平的顺序进行控制所述控制信号PTX的操作。此外，本实施例与第四实施例的不同之处在于，选择电路块302是通过利用S-R锁存电路和D型触发器电路形成的，以实现上述操作。

图19是图解说明按照本实施例的光电变换设备中的像素控制单元102的配置例子的方框图。除如图19中图解所示，向所有选择电路1301共同输入控制信号PLAT_D之外，按照本实施例的光电变换设备中的像素控制单元102的整个配置与按照第四实施例的光电变换设备中的像素控制单元102的整个配置相同。

图20是图解说明按照本实施例的光电变换设备中的选择电路1301的配置例子的电路图。图20图解说明作为选择电路1301(HL,VM,N)的例子的选择电路1301(H1,V1,1)的配置例子。

选择电路1301(H1,V1,1)例如包括SH1用与门1502、SH2用与门1503、SH用或门1504、S-R锁存电路1505、D锁存电路1506和输出用或门1507。S-R锁存电路1505是由S-R触发器形成的锁存电路。D锁存电路1506是由D型触发器形成的锁存电路。

控制信号PTX_SH1_V1_1和控制信号PTHR_SH1_H1被输入SH1用与门1502。即，只有当控制信号PTHR_SH1_H1处于H电平时，控制信号PTX_SH1_V1_1才被输出到在下一级的SH用或门1504。类似地，控制信号PTX_SH2_V1_1和控制信号PTHR_SH2_H1被输入到SH2用与门1503。即，只有当控制信号PTHR_SH2_H1处于H电平时，控制信号PTX_SH2_V1_1才被输出到在下一级的SH用或门1504。注意，控制信号PTX_SH1_V1_1和PTX_SH2_V1_1的通过/不通过的选择对应于快门操作的启用/禁用的选择。SH用或门1504响应于SH1用与门1502的输出信号和SH2用与门1503的输出信号，输出控制信号PTX_SH_H1_V1_1。

S-R锁存电路1505响应于到设定端子(S)的控制信号PTX_READ_V1_1的输入和到复位端子(R)的控制信号PTX_SH_H1_V1_1的输入，从输出端子(Q)输出控制信号PTX_SRQ_H1_V1_1。D锁存电路1506响应于到数据端子(D)的控制信号PTX_SRQ_H1_V1_1的输入和到时钟端子的控制信号PLAT_D的输入，从输出端子(Q)输出控制信号PTX_DQ_H1_V1_1。输出用或门1507响应于控制信号PTX_READ_V1_1和控制信号PTX_DQ_H1_V1_1的输入，输出控制信号PTX_H1_V1_1。该控制信号PTX_H1_V1_1是选择电路1301(H1,V1,1)的输出信号。

S-R锁存电路1505用于保持光电变换器PD的复位状态和曝光状态。此外，D锁存电路1506用于控制复位状态和曝光状态的开始/终止定时。

如上所述，按照本实施例的光电变换设备中的选择电路1301包括至少两个信号电平保持单元，所述信号电平保持单元用于生成被提供给属于对应像素块行的像素的传输晶体管的控制信号。

所述两个信号电平保持单元中的布置在前级的信号电平保持单元在从指示读取定时的控制信号的上升沿到指示有效复位定时的控制信号的上升沿的时段期间，将输出信号的电平保持在H电平。该前级信号电平保持单元对应于图20的选择电路1301中的S-R锁存电路1505。

所述两个信号电平保持单元中的布置在后级的信号电平保持单元响应于前级信号电平保持单元的输出信号和指示光电变换器的复位时段的开始定时的定时控制信号(控制信号PLAT_D)，把输出信号的电平保持在H电平。该后级信号电平保持单元对应于图20的选择电路1301中的D锁存电路1506。定时控制信号是共同输入到所有选择电路1301的信号。

下面将利用图21-图23，说明驱动按照本实施例的光电变换设备的方法。图21-23是图解说明按照本实施例的光电变换设备的操作例子的定时图。

图21和图22是图解说明选择电路块302_H1的操作的定时图。图21只图解说明像素块行V1的操作。图22只图解说明像素块行V2的操作。注意，时间轴为图21和图22所共有。

首先将利用图21，说明像素块行V1的操作。

首先，在从时间t27到时间t27’的时段中，第一像素行的控制信号PTX_READ_V1_1被控制成H电平。从而，在选择电路1301(H1,V1,1)中，控制信号PTX_H1_V1_1转变成H电平，同时，S-R锁存电路1505被设定，控制信号PTX_SRQ_H1_V1_1转变成H电平。

随后，在时间t28，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于H电平控制信号PTX_SRQ_H1_V1_1，输出H电平控制信号PTX_DQ_H1_V1_1。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H1_V1_1转变成H电平。

注意，由于控制信号PTX_READ_V1_1在时间t28之前的时间t27’之时，已恢复到L电平，因此在从时间t27’到时间t28的时段中，控制信号PTX_H1_V1_1已恢复到L电平。于是，属于第一行的像素P中的光电变换器PD的复位时段的开始定时是控制信号PLAT_D转变成H电平的时间t28。在所有后续选择电路1301的操作中，这些定时的顺序的关系(当聚焦于一个水平时段时，在控制信号PLAT_D转变成H电平之前控制信号PTX_READ转变成L电平的顺序的关系)是相同的。

随后，在时间t29，第二像素行的控制信号PTX_READ_V1_2被控制成H电平。从而，在选择电路1301(H1,V1,2)中，控制信号PTX_H1_V1_2转变成H电平，同时，S-R锁存电路1505被设定，控制信号PTX_SRQ_H1_V1_2转变成H电平。

随后，在时间t30，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于H电平控制信号PTX_SRQ_H1_V1_2，输出H电平控制信号PTX_DQ_H1_V1_2。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H1_V1_2转变成H电平。时间t30是属于第二行的像素P的光电变换器PD的复位时段的开始定时。

随后，在时间t31，第三像素行的控制信号PTX_READ_V1_3被控制成H电平。从而，在选择电路1301(H1,V1,3)中，控制信号PTX_H1_V1_3转变成H电平，同时，S-R锁存电路1505被设定，控制信号PTX_SRQ_H1_V1_3转变成H电平。

随后，在时间t32，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于H电平控制信号PTX_SRQ_H1_V1_3，输出H电平控制信号PTX_DQ_H1_V1_3。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H1_V1_3转变成H电平。时间t32是属于第三行的像素P的光电变换器PD的复位时段的开始定时。

接下来，在时间t31，第一像素行的控制信号PTX_SH1_V1_1被控制成H电平。控制信号PTX_SH1_V1_1对应于第一快门操作(SH1)。在控制信号PTX_SH1_V1_1转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH1_H1已处于H电平。这指示控制信号PTX_SH1_V1_1被启用。从而，在时间t31，控制信号PTX_SH_H1_V1_1转变成H电平。在选择电路1301中，S-R锁存电路1505被复位，控制信号PTX_SRQ_H1_V1_1转变成L电平。

随后，在时间t32，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于L电平控制信号PTX_SRQ_H1_V1_1，输出L电平控制信号PTX_DQ_H1_V1_1。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H1_V1_1转变成L电平。即，时间t32在属于第一行的像素P的光电变换器PD中，是复位时段的终止定时，也是曝光时段的开始定时。

随后，在时间t33，第二像素行的控制信号PTX_SH1_V1_2被控制成H电平。控制信号PTX_SH1_V1_2对应于第一快门操作(SH1)。在控制信号PTX_SH1_V1_2转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH1_H1已处于H电平。这指示控制信号PTX_SH1_V1_2被启用。从而，在时间t33，控制信号PTX_SH_H1_V1_2转变成H电平。在选择电路1301中，S-R锁存电路1505被复位，控制信号PTX_SRQ_H1_V1_2转变成L电平。

随后，在时间t34，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于L电平控制信号PTX_SRQ_H1_V1_2，输出L电平控制信号PTX_DQ_H1_V1_2。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H1_V1_2转变成L电平。即，时间t34在属于第二行的像素P的光电变换器PD中，是复位时段的终止定时，也是曝光时段的开始定时。

随后，在时间t35，第三像素行的控制信号PTX_SH1_V1_3被控制成H电平。控制信号PTX_SH1_V1_3对应于第一快门操作(SH1)。在控制信号PTX_SH1_V1_3转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH1_H1已处于H电平。这指示控制信号PTX_SH1_V1_3被启用。从而，在时间t35，控制信号PTX_SH_H1_V1_3转变成H电平。在选择电路1301中，S-R锁存电路1505被复位，控制信号PTX_SRQ_H1_V1_3转变成L电平。

随后，在时间t36，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于L电平控制信号PTX_SRQ_H1_V1_3，输出L电平控制信号PTX_DQ_H1_V1_3。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H1_V1_3转变成L电平。即，时间t36在属于第三行的像素P的光电变换器PD中，是复位时段的终止定时，也是曝光时段的开始定时。

随后，在时间t37，第一像素行的控制信号PTX_SH2_V1_1被控制成H电平。在随后的时间t39，第二像素行的控制信号PTX_SH2_V1_2被控制成H电平。在随后的时间t41，第三像素行的控制信号PTX_SH2_V1_3被控制成H电平。控制信号PTX_SH2_V1_1、PTX_SH2_V1_2和PTX_SH2_V1_3对应于第二快门操作(SH2)。

在控制信号PTX_SH2_V1_1、PTX_SH2_V1_2和PTX_SH2_V1_3转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH2_H1已处于L电平。这指示控制信号PTX_SH2_V1_1、PTX_SH2_V1_2和PTX_SH2_V1_3都被禁用。从而，控制信号PTX_SH_H1_V1_1在时间t37保持在L电平。此外，控制信号PTX_SH_H1_V1_2在时间t39保持在L电平。此外，控制信号PTX_SH_H1_V1_3在时间t41保持在L电平。注意，由于操作“SH1”被启用，而操作“SH2”被禁用，因此该曝光时段是长时间曝光的曝光时段。

在随后的时间t49、t50、t51、t52、t53和t54，进行与在时间t27、t28、t29、t30、t31和t32的操作相同的操作。这些操作使控制信号PTX_READ_V1_1、PTX_READ_V1_2和PTX_READ_V1_3分别依次转变成H电平、L电平和H电平。该操作是读出累积在光电变换器PD中的电荷的读取操作。在该读取操作完成之时，各行上的曝光时段终止。

此外，在时间t53、t54、t55、t56、t57、t58、t59和t60的操作与在时间t31、t32、t33、t34、t35、t36、t37和t38的操作相同。

下面将利用图22，说明像素块行V2的操作。首先，在时间t33，第一像素行的控制信号PTX_READ_V2_1被控制成H电平。从而，在选择电路1301(H1,V2,1)中，控制信号PTX_H1_V2_1转变成H电平，同时，S-R锁存电路1505被设定，控制信号PTX_SRQ_H1_V2_1转变成H电平。

随后，在时间t34，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于H电平控制信号PTX_SRQ_H1_V2_1，输出H电平控制信号PTX_DQ_H1_V2_1。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H1_V2_1转变成H电平。时间t34对应于属于第一行的像素P中的光电变换器PD的复位时段的开始定时。

随后，在时间t35，第二像素行的控制信号PTX_READ_V2_2被控制成H电平。从而，在选择电路1301(H1,V2,2)中，控制信号PTX_H1_V2_2转变成H电平，同时，S-R锁存电路1505被设定，控制信号PTX_SRQ_H1_V2_2转变成H电平。

随后，在时间t36，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于H电平控制信号PTX_SRQ_H1_V2_2，输出H电平控制信号PTX_DQ_H1_V2_2。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H1_V2_2转变成H电平。时间t36是属于第二行的像素P的光电变换器PD的复位时段的开始定时。

随后，在时间t37，第三像素行的控制信号PTX_READ_V2_3被控制成H电平。从而，在选择电路1301(H1,V2,3)中，控制信号PTX_H1_V2_3转变成H电平，同时，S-R锁存电路1505被设定，控制信号PTX_SRQ_H1_V2_3转变成H电平。

随后，在时间t38，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于H电平控制信号PTX_SRQ_H1_V2_3，输出H电平控制信号PTX_DQ_H1_V2_3。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H1_V2_3转变成H电平。时间t38是属于第三行的像素P的光电变换器PD的复位时段的开始定时。

接下来，在时间t37，第一像素行的控制信号PTX_SH1_V2_1被控制成H电平。在随后的时间t39，第二像素行的控制信号PTX_SH1_V2_2被控制成H电平。在随后的时间t41，第三像素行的控制信号PTX_SH1_V2_3被控制成H电平。控制信号PTX_SH1_V2_1、PTX_SH1_V2_2和PTX_SH1_V2_3对应于第一快门操作(SH1)。

在控制信号PTX_SH1_V2_1、PTX_SH1_V2_2和PTX_SH1_V2_3转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH1_H1已处于L电平。这指示控制信号PTX_SH1_V2_1、PTX_SH1_V2_2和PTX_SH1_V2_3都被禁用。从而，在时间t37，控制信号PTX_SH_H1_V2_1保持在L电平。此外，在时间t39，控制信号PTX_SH_H1_V2_2保持在L电平。此外，在时间t41，控制信号PTX_SH_H1_V2_3保持在L电平。

随后，在时间t43，第一像素行的控制信号PTX_SH2_V2_1被控制成H电平。控制信号PTX_SH2_V2_1对应于第二快门操作(SH2)。在控制信号PTX_SH2_V2_1转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH2_H1已处于H电平。这指示控制信号PTX_SH2_V2_1被启用。从而，在时间t43，控制信号PTX_SH_H1_V2_1转变成H电平。在选择电路1301中，S-R锁存电路1505被复位，控制信号PTX_SRQ_H1_V2_1转变成L电平。

随后，在时间t44，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于L电平控制信号PTX_SRQ_H1_V2_1，输出L电平控制信号PTX_DQ_H1_V2_1。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H1_V2_1转变成L电平。即，时间t44在属于第一行的像素P的光电变换器PD中，是复位时段的终止定时，也是曝光时段的开始定时。注意，由于操作“SH2”被启用，因此该曝光时段是短时间曝光的曝光时段。

随后，在时间t45，第二像素行的控制信号PTX_SH2_V2_2被控制成H电平。控制信号PTX_SH2_V2_2对应于第二快门操作(SH2)。在控制信号PTX_SH2_V2_2转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH2_H1已处于H电平。这指示控制信号PTX_SH2_V2_2被启用。从而，在时间t45，控制信号PTX_SH_H1_V2_2转变成H电平。在选择电路1301中，S-R锁存电路1505被复位，控制信号PTX_SRQ_H1_V2_2转变成L电平。

随后，在时间t46，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于L电平控制信号PTX_SRQ_H1_V2_2，输出L电平控制信号PTX_DQ_H1_V2_2。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H1_V2_2转变成L电平。即，时间t46在属于第二行的像素P的光电变换器PD中，是复位时段的终止定时，也是曝光时段的开始定时。注意，由于操作“SH2”被启用，因此该曝光时段是短时间曝光的曝光时段。

随后，在时间t47，第三像素行的控制信号PTX_SH2_V2_3被控制成H电平。控制信号PTX_SH2_V2_3对应于第二快门操作(SH2)。在控制信号PTX_SH2_V2_3转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH2_H1已处于H电平。这指示控制信号PTX_SH2_V2_3被启用。从而，在时间t47，控制信号PTX_SH_H1_V2_3转变成H电平。在选择电路1301中，S-R锁存电路1505被复位，控制信号PTX_SRQ_H1_V2_3转变成L电平。

随后，在时间t48，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于L电平控制信号PTX_SRQ_H1_V2_3，输出L电平控制信号PTX_DQ_H1_V2_3。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H1_V2_3转变成L电平。即，时间t48在属于第三行的像素P的光电变换器PD中，是复位时段的终止定时，也是曝光时段的开始定时。注意，由于操作“SH2”被启用，因此该曝光时段是短时间曝光的曝光时段。

在随后的时间t55、t56、t57、t58、t59和t60，进行与在时间t33、t34、t35、t36、t37和t38的操作相同的操作。该操作使控制信号PTX_READ_V2_1、PTX_READ_V2_2和PTX_READ_V2_3分别依次转变成H电平、L电平和H电平。该操作是读出累积在光电变换器PD中的电荷的读取操作。在该读取操作完成之时，各行上的曝光时段终止。

图23是图解说明选择电路块302_H2的操作的定时图。图23只图解说明像素块行V1的操作。注意，时间轴为图21-图23所共有。

首先，在从时间t27到时间t27’的时段中，第一像素行的控制信号PTX_READ_V1_1被控制成H电平。从而，在选择电路1301(H2,V1,1)中，控制信号PTX_H2_V1_1转变成H电平，同时，S-R锁存电路1505被设定，控制信号PTX_SRQ_H2_V1_1转变成H电平。

随后，在时间t28，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于H电平控制信号PTX_SRQ_H2_V1_1，输出高电平控制信号PTX_DQ_H2_V1_1。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H2_V1_1转变成H电平。时间t28对应于属于第一行的像素P中的光电变换器PD的复位时段的开始定时。

随后，在时间t29，第二像素行的控制信号PTX_READ_V1_2被控制成H电平。从而，在选择电路1301(H2,V1,2)中，控制信号PTX_H2_V1_2转变成H电平，同时，S-R锁存电路1505被设定，控制信号PTX_SRQ_H2_V1_2转变成H电平。

随后，在时间t30，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于H电平控制信号PTX_SRQ_H2_V1_2，输出H电平控制信号PTX_DQ_H2_V1_2。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H2_V1_2转变成H电平。时间t30是属于第二行的像素P的光电变换器PD的复位时段的开始定时。

随后，在时间t31，第三像素行的控制信号PTX_READ_V1_3被控制成H电平。从而，在选择电路1301(H2,V1,3)中，控制信号PTX_H2_V1_3转变成H电平，同时，S-R锁存电路1505被设定，控制信号PTX_SRQ_H2_V1_3转变成H电平。

随后，在时间t32，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于H电平控制信号PTX_SRQ_H2_V1_3，输出H电平控制信号PTX_DQ_H2_V1_3。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H2_V1_3转变成H电平。时间t32是属于第三行的像素P的光电变换器PD的复位时段的开始定时。

接下来，在时间t31，第一像素行的控制信号PTX_SH1_V1_1被控制成H电平。在随后的时间t33，第二像素行的控制信号PTX_SH1_V1_2被控制成H电平。在随后的时间t35，第三像素行的控制信号PTX_SH1_V1_3被控制成H电平。控制信号PTX_SH1_V1_1、PTX_SH1_V1_2和PTX_SH1_V1_3对应于第一快门操作(SH1)。

在控制信号PTX_SH1_V1_1、PTX_SH1_V1_2和PTX_SH1_V1_3转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH1_H2已处于L电平。这指示控制信号PTX_SH1_V1_1、PTX_SH1_V1_2和PTX_SH1_V1_3被禁用。从而，在时间t31，控制信号PTX_SH_H2_V1_1保持在L电平。此外，在时间t33，控制信号PTX_SH_H2_V1_2保持在L电平。此外，在时间t35，控制信号PTX_SH_H2_V1_3保持在L电平。

随后，在时间t37，第一像素行的控制信号PTX_SH2_V1_1被控制成H电平。控制信号PTX_SH2_V1_1对应于第二快门操作(SH2)。在控制信号PTX_SH2_V1_1转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH2_H2已处于H电平。这指示控制信号PTX_SH2_V1_1被启用。从而，在时间t38，控制信号PTX_SH_H2_V1_1转变成H电平。在选择电路1301中，S-R锁存电路1505被复位，控制信号PTX_SRQ_H2_V1_1转变成L电平。

随后，在时间t38，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于L电平控制信号PTX_SRQ_H2_V1_1，输出L电平控制信号PTX_DQ_H2_V1_1。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H2_V1_1转变成L电平。即，时间t38在属于第一行的像素P的光电变换器PD中，是复位时段的终止定时，也是曝光时段的开始定时。注意，由于操作“SH2”被启用，因此该曝光时段是短时间曝光的曝光时段。

随后，在时间t39，第二像素行的控制信号PTX_SH2_V1_2被控制成H电平。控制信号PTX_SH2_V1_2对应于第二快门操作(SH2)。在控制信号PTX_SH2_V1_2转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH2_H2已处于H电平。这指示控制信号PTX_SH2_V1_2被启用。从而，在时间t39，控制信号PTX_SH_H2_V1_2转变成H电平。在选择电路1301中，S-R锁存电路1505被复位，控制信号PTX_SRQ_H2_V1_2转变成L电平。

随后，在时间t40，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于L电平控制信号PTX_SRQ_H2_V1_2，输出L电平控制信号PTX_DQ_H2_V1_2。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H2_V1_2转变成L电平。即，时间t40在属于第二行的像素P的光电变换器PD中，是复位时段的终止定时，也是曝光时段的开始定时。注意，由于操作“SH2”被启用，因此该曝光时段是短时间曝光的曝光时段。

随后，在时间t41，第三像素行的控制信号PTX_SH2_V1_3被控制成H电平。控制信号PTX_SH2_V1_3对应于第三快门操作(SH2)。在控制信号PTX_SH2_V1_3转变成H电平的定时，控制信号PTHR_SH2_H2已处于H电平。这指示控制信号PTX_SH2_V1_3被启用。从而，在时间t41，控制信号PTX_SH_H2_V1_3转变成H电平。在选择电路1301中，S-R锁存电路1505被复位，控制信号PTX_SRQ_H2_V1_3转变成L电平。

随后，在时间t42，控制信号PLAT_D转变成H电平，从而D锁存电路1506响应于L电平控制信号PTX_SRQ_H2_V1_3，输出L电平控制信号PTX_DQ_H2_V1_3。从而，作为输出用或门1507的输出信号的控制信号PTX_H2_V1_3转变成L电平。即，时间t42在属于第三行的像素P的光电变换器PD中，是复位时段的终止定时，也是曝光时段的开始定时。注意，由于操作“SH2”被启用，因此该曝光时段是短时间曝光的曝光时段。

在随后的时间t49、t50、t51、t52、t53和t54，进行与在时间t27、t28、t29、t30、t31和t32的操作相同的操作。这些操作使控制信号PTX_READ_V1_1、PTX_READ_V1_2和PTX_READ_V1_3分别依次转变成H电平、L电平和H电平。该操作是读出累积在光电变换器PD中的电荷的读取操作。在该读取操作完成之时，各行上的曝光时段终止。

在本实施例中，在读取操作中，进行把控制信号PTX依次控制成H电平、L电平和H电平的操作。即，在第一个H电平时段中，在曝光时段期间，累积在光电变换器PD中的电荷被传输到浮动扩散FD。在接下来的L电平时段中，随后进行基于浮动扩散FD的电位的信号的读出。随后，控制信号PTX被控制回到H电平，以开始光电变换器PD的复位。就在除曝光时段外的时段期间使光电变换器PD保持在复位状态而言，尽管可能可以在累积电荷的读出时将控制信号PTX保持在H电平，不过，本实施例使控制信号在累计电荷的读出时一度转变成L电平。

利用这种驱动获得的优点是在进行基于复位噪声的信号的读出时获得的。这里，复位噪声意味着在将累积在光电转换器PD中的电荷读出到浮动扩散FD时不希望地增加的噪声分量。从而，在大多数成像设备中，预先获取基于复位噪声的信号，通过在后级电路中，从基于传输到浮动扩散FD的电荷的信号中减去基于复位噪声的信号，获取基于累积在光电变换器PD中的实际电荷量的信号。因此希望的是，在基于传输到浮动扩散FD的电荷的信号的读出时间和基于复位噪声的信号的读出时间之间，浮动扩散FD的状态相同。由于在基于复位噪声的信号的读出时控制信号PTX被控制成L电平，因此希望的是，在基于传输到浮动扩散FD的电荷的信号的读出时，也将控制信号PTX控制成L电平。

如上所述，按照本实施例，可以在读出实际电荷之时，把控制信号PTX控制成L电平。于是，当进行如上所述的读出浮动扩散FD的复位噪声的驱动时，在利用后级电路计算相应信号之间的差值之后，可以只读出累积在光电变换器PD中的实际电荷的量。

[第六实施例]

下面将参考图24，说明按照本发明的第六实施例的成像系统。图24是图解说明按照本实施例的成像系统的一般配置的方框图。

在上述第一到第五实施例中说明的光电变换设备100可适用于各种成像系统。适用的成像系统的例子可以包括数码相机、数码摄录机、监控摄像头、复印机、传真机、移动电话机、车载摄像头、观测卫星等。另外，包括诸如镜头之类的光学系统和成像设备的摄像头模块也可以包含在成像系统中。图24图解说明作为这些例子之中的一个例子的数码相机的方框图。

图24中举例图解说明的成像系统400包括成像设备401、将物体的光学图像捕捉到成像设备401上的镜头402、改变通过镜头402的光量的孔径404，和保护镜头402的挡板406。镜头402和孔径404形成把光会聚到成像设备401上的光学系统。成像设备401是在第一到第五实施例任意之一中说明的光电变换设备100，把利用镜头402捕捉的光学图像转换成图像数据。

此外，成像系统400包括处理从成像设备401输出的输出信号的信号处理单元408。信号处理单元408进行把从成像设备401输出的模拟信号转换成数字信号的模-数(AD)变换。此外，信号处理单元408进行操作，以进行各种校正或压缩，并输出图像数据，如果必要的话。作为信号处理单元408的一部分的AD变换单元可以在设置成像设备401的半导体基板上形成，或者可以与成像设备401分离地在半导体基板上形成。此外，成像设备401和信号处理单元408可以在同一半导体基板上形成。

此外，成像系统400包括用于临时在其中保存图像数据的存储器单元410，和与外部计算机等通信的外部接口单元(外部I/F单元)412。成像系统400还包括用于进行成像数据的存储或读出的存储介质414，比如半导体存储器，和用于对存储介质414进行存储或读出的存储介质控制接口单元(存储介质控制I/F单元)416。注意，存储介质414可被嵌入成像系统400中，或者可以是可拆卸的。

此外，成像系统400包括进行各种计算和控制整个数码相机的总控制/运算单元418，和向成像设备401和信号处理单元408输出各种定时信号的定时生成单元420。这里，定时信号等可以从外部输入，成像系统400可至少包括成像设备401和处理从成像设备401输出的输出信号的信号处理单元408。

成像设备401把成像信号输出到信号处理单元408。信号处理单元408对从成像设备401输出的成像信号进行预定信号处理，并输出图像数据。信号处理单元408利用成像信号生成图像。此外，在信号处理单元408中，可基于从具有不同长度的曝光时段的像素块201的像素P获取的信号，合成高动态范围图像。

如上所述，按照本实施例，可以实现按照第一到第五实施例的光电变换设备100适用于的成像系统。

[第七实施例]

下面将利用图25A和图25B，说明按照本发明的第七实施例的成像系统和移动体。图25A是图解说明按照本实施例的成像系统的配置的示图。图25B是图解说明按照本实施例的移动体的配置的示图。

图25A图解说明与车载摄像头相关的成像系统的例子。成像系统500包括成像设备510。成像设备510是在上述第一到第五实施例任意之一中说明的光电变换设备100。成像系统500包括对由成像设备510获取的多个图像数据进行图像处理的图像处理单元512，和从由成像系统500获取的多个图像数据计算视差(视差图像的相位差)的视差获取单元514。此外，成像系统500包括基于计算的视差计算到物体的距离的距离获取单元516，和基于计算的距离判定是否存在碰撞可能性的碰撞判定单元518。这里，视差获取单元514和距离获取单元516是获取与到物体的距离有关的距离信息的距离信息获取单元的例子。即，距离信息是关于视差、离焦量、到物体的距离等的信息。碰撞判定单元518可利用任意距离信息来判定碰撞可能性。距离信息获取单元可以用专门设计的硬件来实现，或者可以用软件模块来实现。此外，距离信息获取单元可以用现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等实现，或者可以用它们的组合来实现。

成像系统500连接到车辆信息获取设备520，可以获取诸如车速、偏航率、转向角等的车辆信息。此外，成像系统500连接到控制ECU 530，控制ECU 530是基于碰撞判定单元518的判定结果，输出用于使车辆产生制动力的控制信号的控制设备。此外，成像系统500还连接到警报设备540，警报设备540基于碰撞判定单元518的判定结果，向驾驶员发出警报。例如，当作为碰撞判定单元518的判定结果，碰撞可能性高时，控制ECU 530进行车辆控制，以便通过应用制动、松油门、抑制发动机功率等来避免碰撞或减轻损坏。警报设备540通过发出警报，比如声音，在车载导航系统等的显示器上显示警报信息，向安全带或方向盘提供振动等来警告用户。

在本实施例中，通过利用成像系统500，捕捉车辆周围的区域，比如前方区域或后方区域。图25B图解说明在捕捉车辆的前方区域(捕捉区域550)时的成像系统。车辆信息获取设备520向成像系统500或成像设备510发送指令。这样的配置可进一步提高测距精度。

尽管上面说明了用于避免与其他车辆相撞的控制的例子，不过本实施例适用于跟随其他车辆的自动驾驶控制，用于不偏离车道的自动驾驶控制等等。此外，成像系统不局限于诸如自身车辆之类的车辆，还可以适用于移动体(移动装置)，比如船舶、飞机或工业机器人等。另外，成像系统可以广泛适用于利用物体识别的设备，比如智能运输系统(ITS)，而不局限于移动体。

[变形实施例]

本发明不限于上述实施例，各种修改都是可能的。

例如，其中把任意实施例的配置的一部分添加到另一实施例的例子，或者其中将任意实施例的配置的一部分替换为另一实施例的配置的一部分的例子，也是本发明的实施例之一。

此外，选择电路1301及其控制信号不限于在图15或图20中图解所示的配置例子，可以适当地修改，只要可以实现与在各个实施例中说明的优点相同的优点即可。

此外，在上述第六和第七实施例中图解所示的成像系统是本发明的光电变换设备可适用于的成像系统的例子，本发明的光电变换设备可适用于的成像系统不限于在图24和图25A中图解所示的配置。

尽管参考示例性实施例说明了本发明，不过要明白的是本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽广的解释，以便包含所有这样的修改以及等同结构和功能。

Claims (24)

1.一种光电变换设备，其特征在于，包括：

像素单元，在所述像素单元中多个像素布置为形成多行和多列，所述多个像素中的每一个包括通过光电变换产生电荷的光电变换器、包含浮动扩散并被配置成输出根据浮动扩散的电压的信号的输出单元、和把光电变换器中的电荷传输到浮动扩散的传输晶体管；以及

像素控制单元，所述像素控制单元控制所述多个像素的操作，

其中，所述像素单元包括多个像素块，每个像素块包括所述像素中的一个或多个，

其中，所述像素控制单元包括分别与所述多个像素块关联的选择电路，每个选择电路被配置成选择将供给对应像素块的像素的控制信号，

其中，至少像素单元被设置在第一基板上，

其中，至少选择电路被设置在第二基板上，

其中，第一基板和第二基板相互堆叠，

其中，所述像素控制单元被配置成根据针对所述多个像素块单独定义的曝光时段，向所述多个像素块中的每一个的像素供给控制信号，

其中，所述像素控制单元被配置成从所述多个像素中的每一个读出通过使浮动扩散复位而获得的第一信号、和基于在曝光时段期间累积在光电变换器中的电荷的第二信号，

其中，在第一定时，从第一像素块中的像素读出与第一曝光时段期间累积的电荷对应的信号，

其中，在第一定时之后的第二定时，从第二像素块中的像素读出与短于第一曝光时段的第二曝光时段期间累积的电荷对应的信号，

其中，在第一定时之前的第三定时，通过解除第一像素块的像素的光电变换器的复位来开始第一曝光时段，

其中，在第三定时和第二定时之间的第四定时，通过解除第二像素块的像素的光电变换器的复位来开始第二曝光时段，

其中，在第三定时和第四定时之间的第五定时，通过解除第三像素块的像素的光电变换器的复位来开始第三曝光时段，以及

其中，与在第四定时的第二像素块的像素的光电变换器的复位分离地在从第五定时到第四定时的时段中的至少一部分中执行第二像素块的像素的光电变换器的复位。

2.根据权利要求1所述的光电变换设备，其中，每个选择电路包括至少两个信号电平保持单元，每个信号电平保持单元被配置成生成提供给属于对应像素块的像素的传输晶体管的控制信号。

3.根据权利要求2所述的光电变换设备，其中，包含在选择电路中的所述两个信号电平保持单元之中的布置在前级的第一信号电平保持单元在从指示读取定时的控制信号的上升沿到指示有效复位定时的控制信号的上升沿的时段期间，将输出信号的电平保持在高电平。

4.根据权利要求3所述的光电变换设备，其中，包含在选择电路中的所述两个信号电平保持单元之中的布置在后级的第二信号电平保持单元根据第一信号电平保持单元的输出信号、和指示光电变换器的复位时段的开始定时的定时控制信号，将输出信号的电平保持在高电平。

5.根据权利要求4所述的光电变换设备，其中，定时控制信号被共同输入到所有选择电路。

6.根据权利要求1所述的光电变换设备，其中，将像素控制单元和像素单元彼此连接的多条像素控制线中的每一条在第一基板与第二基板之间的边界处经由一个连接节点连接，并连接到公共信号线，所述公共信号线连接布置在第一基板上的同一像素块的同一行上的多个像素。

7.根据权利要求1-5任意之一所述的光电变换设备，其中，在平面视图中，其中设置像素单元的区域和其中设置选择电路的区域彼此不重叠。

8.根据权利要求1-5任意之一所述的光电变换设备，其中，将控制信号从像素控制单元提供给像素的传输晶体管的所有信号线的长度相同。

9.根据权利要求1-5任意之一所述的光电变换设备，其中，所述多个像素块布置在所述像素单元中以便形成多行和多列。

10.一种成像系统，其特征在于，包括：

根据权利要求1-9任意之一所述的光电变换设备；以及

信号处理单元，所述信号处理单元处理从所述光电变换设备的像素输出的信号。

11.根据权利要求10所述的成像系统，其中，所述信号处理单元基于从具有不同长度的曝光时段的像素块获取的信号，合成高动态范围图像。

12.一种移动体，其特征在于，包括：

根据权利要求1-9任意之一所述的光电变换设备；

距离信息获取单元，所述距离信息获取单元从基于来自所述光电变换设备的信号的视差图像，获取与到物体的距离有关的距离信息；以及

控制单元，所述控制单元基于所述距离信息控制移动体。

13.一种光电变换设备，其特征在于，包括：

像素单元，在所述像素单元中多个像素布置为形成多行和多列，所述多个像素中的每一个包括通过光电变换产生电荷的光电变换器、输出根据电荷量的信号的输出单元、和把光电变换器中的电荷传输到输出单元的传输晶体管；以及

像素控制单元，所述像素控制单元控制所述多个像素的操作，

其中，所述像素单元包括多个像素块，每个像素块包括所述像素中的一个或多个，

其中，所述像素控制单元包括分别与所述多个像素块关联的选择电路，每个选择电路被配置成选择将供给对应像素块的像素的控制信号，

其中，所述像素控制单元被配置成根据针对所述多个像素块单独定义的曝光时段，向所述多个像素块中的每一个的像素供给控制信号，

其中，除曝光时段和正在读出基于在曝光时段期间累积在光电变换器中的电荷的信号的时段这两者之外的时段对应于光电变换器的复位时段，在所述复位时段中光电变换器处于复位状态，

其中，每个选择电路包括至少两个信号电平保持单元，每个信号电平保持单元被配置成生成提供给属于对应像素块的像素的传输晶体管的控制信号，以及

其中，包括在选择电路中的所述两个信号电平保持单元之中的布置在前级的第一信号电平保持单元的输出连接到包含在选择电路中的所述两个信号电平保持单元之中的布置在后级的第二信号电平保持单元的输入。

14.根据权利要求13所述的光电变换设备，其中，所述第一信号电平保持单元在从指示读取定时的控制信号的上升沿到指示有效复位定时的控制信号的上升沿的时段期间，将输出信号的电平保持在高电平。

15.根据权利要求14所述的光电变换设备，其中，所述第二信号电平保持单元根据第一信号电平保持单元的输出信号、和指示光电变换器的复位时段的开始定时的定时控制信号，将输出信号的电平保持在高电平。

16.根据权利要求15所述的光电变换设备，其中，定时控制信号被共同输入到所有选择电路。

17.根据权利要求13-16任意之一所述的光电变换设备，进一步包括：

上面至少设置像素单元的第一基板；以及

上面至少设置选择电路的第二基板，

其中，第一基板和第二基板相互堆叠。

18.根据权利要求17所述的光电变换设备，其中，将像素控制单元和像素单元彼此连接的多条像素控制线中的每一条在第一基板与第二基板之间的边界处经由一个连接节点连接，并连接到公共信号线，所述公共信号线连接布置在第一基板上的同一像素块的同一行上的多个像素。

19.根据权利要求13-16任意之一所述的光电变换设备，其中，在平面视图中，其中设置像素单元的区域和其中设置选择电路的区域彼此不重叠。

20.根据权利要求13-16任意之一所述的光电变换设备，其中，将控制信号从像素控制单元提供给像素的传输晶体管的所有信号线的长度相同。

21.根据权利要求13-16任意之一所述的光电变换设备，其中，所述多个像素块布置在所述像素单元中以便形成多行和多列。

22.一种成像系统，其特征在于，包括：

根据权利要求13-21任意之一所述的光电变换设备；以及

信号处理单元，所述信号处理单元处理从所述光电变换设备的像素输出的信号。

23.根据权利要求22所述的成像系统，其中，所述信号处理单元基于从具有不同长度的曝光时段的像素块获取的信号，合成高动态范围图像。

24.一种移动体，其特征在于，包括：

根据权利要求13-21任意之一所述的光电变换设备；

距离信息获取单元，所述距离信息获取单元从基于来自所述光电变换设备的信号的视差图像，获取与到物体的距离有关的距离信息；以及

控制单元，所述控制单元基于所述距离信息控制移动体。