CN1295347A - 固体摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种固体摄像装置,可将光电二极管的最小电荷存储时间控制在不足1H(水平周期),能进行非常高速的电子快门动作。本装置具有:单位单元1为二维配置的摄像区域;与摄像区域的各象素行对应并在水平方向设置、传送用于驱动各对应象素行的单位单元的各读出部件Td的读出驱动信号ΦEADi的多条读出线4;将该读出驱动信号选择供给这多条读出线,以便驱动读出部件的垂直驱动部件2a;分别根据第1、第2脉冲ΦROREAD、ΦRESREAD,控制垂直驱动部件,以便驱动各象素行的第1、第2行选择部件2、20。
Description
本发明涉及将由光电变换部件得到的信号电荷予以放大并取出的放大型固体摄像装置。
近年来,作为适合电视摄像机和电子静物照像机等应用的固体摄像装置,CMOS型固体图象传感器件的开发在各地都有积极的进展。这是一种在象素内部具有放大功能的放大型固体摄像装置,在各单元都有用MOS晶体管放大并取出由光电变换部件得到的信号的构造,具体地说,在电荷检出部读出光电变换部件生成的信号电荷,用象素内部的放大晶体管放大该检出部的电位。这种放大型固体摄像装置由于适合于因高灵敏度的象素数增加和图象尺寸缩小导致的象素尺寸的缩小化,再加上低消耗电功率,所以更增强了对放大型CMOS图象传感器件的期望。
图13表示已有的放大型CMOS图象传感器件的电路图。在图13中,摄像区域是1象素/1部件的单位单元配置为二维的矩阵状。各单位单元例如由4个晶体管Ta、Tb、Tc、Td和1个光电二极管PD形成。也就是说,各单位单元具有:正极被供给接地电位的光电二极管PD、一端与光电二极管PD的负极连接的读出晶体管Td、栅极与读出晶体管Td的另一端连接的放大晶体管Tb、一端与放大晶体管Tb的一端连接的垂直选择晶体管(行选择晶体管)Ta、一端与放大晶体管Tb的栅极连接的复位晶体管Tc。
在摄像区域,与各象素行对应,形成了共同连接同一行的单位单元的各读出晶体管Td的栅极的读出线4;共同连接同一行的单位单元的各垂直选择晶体管Ta的栅极的垂直选择线6;共同连接同一行的单位单元的各复位晶体管Tc的栅极的复位线7。在摄像区域,与各象素列对应,形成了共同连接同一列的单位单元的各放大晶体管Tb的另一端的垂直信号线VLIN、共同连接同一列的单位单元的各复位晶体管Tc的另一端和各垂直选择晶体管Ta的另一端的电源线9。
在摄像区域的一端的外部,水平方向配置了在垂直信号线VLIN的各一端一侧和接地电位之间分别连接的多个负荷晶体管TL。在摄像区域的另一端一侧的外部,在各象素列水平方向配置了例如由2个晶体管TSH、TCLP和2个电容器Cc、Ct形成的噪声消除器电路。通过这些噪声消除器电路,各个水平选择晶体管TH与垂直信号线VLIN的各个另一端侧连接,水平方向配置。
水平选择晶体管TH的各个另一端共同连接水平信号线HLIN,该水平信号线HLIN与水平复位晶体管(未图示)和输出放大电路AMP连接。上述噪声消除器电路由一端与各垂直信号线VLIN的另一端连接的取样保持用晶体管TSH、一端与取样保持用晶体管TSH的另一端连接的耦合电容器Cc、连接在耦合电容器Cc的另一端和接地电位之间的电荷存储用电容器Ct、连接在该2个电容器Cc、Ct的连接交点的电位箝位用晶体管TCLP组成,在这里的2个电容器Cc、Ct的连接交点,与水平选择晶体管TH的一端连接。
在摄像区域的外部,配置了对摄像区域的多个垂直选择线6进行扫描式选择控制的垂直移位寄存器2、对垂直移位寄存器2的输出脉冲进行选择控制并对摄像区域的各行的垂直选择线6进行扫描式驱动的脉冲选择器2a、对水平选择晶体管TH进行扫描式驱动的水平移位寄存器3。根据外部输入脉冲信号,以所定的定时生成各种脉冲信号,供给脉冲选择器2a、水平移位箱寄存器3和噪声消除器电路等的定时发生电路10,发生供给噪声消除电路的电位箝位用晶体管TCLP一端等的所定偏压电位的偏压发生电路11,配置在摄像区域的外部。
图14是表示图13所示CMOS图象传感器件动作的定时波形图。下面参照图14,说明已有的CMOS图象传感器件的动作。
向各光电二极管PD的入射光经光电变换产生的信号电荷,存储在光电二极管PD内。在水平回扫期间,当从所希望的一行的单位单元读出存储在光电二极管PD的信号电荷时,为了选择各垂直选择线6,通过与垂直选择脉冲信号ΦADRES同步并激活选择对象行的垂直选择线6的信号(ΦADRESi脉冲),使一行的垂直选择晶体管Ta导通。对于被选择的一行的单位单元,使通过垂直选择晶体管Ta由供给电源电位(例如3.3V)的放大晶体管Tb和负荷晶体管TL组成的源跟随器电路动作。
在被选择的一行的单位单元,激活复位线7的信号(ΦRESETi脉冲),以便与复位脉冲信号ΦRESET同步,将放大晶体管Tb的栅极电压一定时间复位在基准电压,把基准电压输出到垂直信号线VLIN。但是,被复位的一行的单位单元的放大晶体管Tb的栅极电位存在波动,使得其另一端的垂直信号线VLIN的复位电位不一致。
为了消除各垂直信号线VLIN的电位不一致,预先激活噪声消除器电路中的取样保持用晶体管TSH的驱动信号(ΦSH脉冲)。通过一定时间激活基准电压输出到垂直信号线VLIN后电位箝位用晶体管TCLP的驱动信号(ΦCLP脉冲),在噪声消除器电路的2个电容器Cc、Ct的连接交点设定基准电压。
在使复位线7的信号非激活以后,通过与读出的脉冲信号ΦREAD同步并使选择所定行的读出线4的该信号(ΦREADi脉冲)激活,读出晶体管Td导通,通过在放大晶体管Tb的栅极读出光电二极管PD的存储电荷,改变栅极电位。放大晶体管Tb将根据栅极电位变化量的信号电压,输出到对应的垂直信号线VLIN和噪声消除器电路。
此后,通过断开噪声消除器电路的ΦSH脉冲,将相当于输出的基准电压和信号电压的差的信号成分,即除去噪声的信号电压,存储在电荷存储用电容器Ct,直到对应的水平选择晶体管TH被激活。另一方面,使垂直选择线6的信号为非激活,并使控制垂直选择晶体管Ta为断开状态的单位单元为非选择,而使摄象区域和噪声消除器电路电分离。
在连续水平有效扫描期间,由来自定时发生电路10的水平复位信号HRS复位后,与定时信号HCK同步进行水平移位寄存器3的移位动作,顺序激活水平选择晶体管TH的驱动信号(ΦH脉冲),使水平选择晶体管TH顺序导通。这样,在水平信号线HLIN顺序读出在噪声消除器电路的2个电容器Cc、Ct的连接交点即信号保存交点的信号电压,由输出放大电路AMP放大后输出。上述噪声除去动作在每个1水平线的读出动作中进行。
一般来说,CMOS图象传感器件的固体摄象装置,已有在室内和野外以及白天或夜间的多种多样外光下使用的倾向。因此,根据外光的变化等,通过控制光电二极管的电荷存储期间调整曝光时间,进而必须恰当设定灵敏度的电子快门动作的情况是很多的。
图15表示如上所述的已有CMOS图象传感器件的垂直移位寄存器的定时波形图,进一步说明已有CMOS图象传感器件的动作。图15表示以1场=1/30Hz的30Hz VGA方式使CMOS图象传感器件工作的情况。
作为外部输出脉冲信号的30Hz的ΦVR、15.7kHz的ΦHP,由未图示的缓冲器电路整形,分别以场周期和水平周期输入到垂直移位寄存器。垂直移位寄存器在脉冲信号ΦVR的输入为“L”电平期间全部清除寄存器输出并使其为“L”电平后,根据脉冲信号ΦHP进行移位动作,使输出脉冲信号Roi(i=…n,n+1)顺序为“H”电平,输入到脉冲选择器。脉冲选择器对于各选择行激活垂直选择线的信号(ΦADRESAi脉冲)、复位线的信号(ΦRESETi脉冲)、读出线的信号(ΦREADi脉冲),扫描选择对象行。
在如图13所示的CMOS图象传感器件中,在1场期间内仅输出1次用于选择控制特定选择对象行的垂直移位寄存器2的各输出脉冲信号Roi。也就是说,光电二级管PD在1场期间仅排放1次存储电荷,因此不可能通过控制光电二极管PD的电荷存储时间进行调整曝光时间的电子快门动作。
为此,在输出上述输出脉冲信号ROi的垂直移位寄存器之前设置对各象素行进行选择控制的电子快门用垂直移位寄存器,根据这2个垂直称位寄存器的各自输出脉冲信号,可控制各象素行的光电二极管的信号存储时间,其结果是可以进行电子快门动作。图16表示电子快门动作可能的放大型CMOS图象传感器件的电路图,图17表示垂直移位寄存器的定时波形图。
在图16中,作为外部输入脉冲信号的30Hz的ΦES、15.7kHz的ΦHP以各自的场周期和水平周期输入到电子快门用垂直移位寄存器20。接收到信号的电子快门用垂直移位寄存器20在脉冲信号ΦES的输入为“L”电平期间全部清除寄存器输出并使其为“L”电平后,根据脉冲信号ΦHP进行移位动作,使输出脉冲信号Esi(i=…n,n+1)顺序为“H”电平,输入到脉冲选择器2a。
脉冲选择器2a对于从2个垂直移位寄存器2、20的输出脉冲信号Roi、Esi是“H”电平的象素行,激活复位线信号(ΦRESETi脉冲)、读出线信号(ΦREADi脉冲),扫描摄像区域的象素行。但是,对于垂直选择线信号(ΦADRESi脉冲)来说,仅是读出用垂直移位寄存器2的输出脉冲信号Roi为“H”电平的选择对象行被激活、被扫描。
如图17所示,各象素行的读出线信号(ΦREADi脉冲)可通过2个垂直移位寄存器在1场期间内2次激活。也就是说,可分别对应于电子快门用垂直移位寄存器和读出用垂直移位寄存器的输出脉冲信号Roi、Esi,设定信号存储定时和信号读出定时,其结果即可以使控制光电二极管的电荷存储时间的电子快门动作。
但是,存在的问题是:在该CMOS图象传感器件中,仅能在1H(水平周期)单位进行电子快门动作时的光电二极管PD的电荷存储时间的控制。这就是说,信号存储定时、信号读出定时中的任一种情况,都与定时发生电路10a供给的读出脉冲信号ΦREAD同步,驱动信号输出到脉冲选择器2a的读出线4。图18表示脉冲选择器2a的定时波形图,下面参照图18进一步说明上述问题。
如图18所示,在各象素行的读出线2次输出的驱动信号(ΦREADi(i=…n,n+1)脉冲),由于定时发生电路与在水平回扫期间生成的读出脉冲信号ΦREAD同步,故在水平周期内都是相同相位的关系。另一方面,由2个垂直移位寄存器的各象素行的选择控制,从图17可见,对于读出用垂直移位寄存器来说,将以场周期供给的脉冲信号ΦVR作为触发器进行复位动作后,根据以水平周期供给的脉冲信号ΦHP顺序进行象素行的选择。电子快门用垂直移位寄存器在读出用垂直移位寄存器之前,将以场周期供给的其他外部输入脉冲信号ΦES作为触发器被复位后,根据其后以水平周期供给的脉冲信号ΦHP顺序进行象素行的选择。
在各象素行的读出线2次输出的驱动信号ΦREADi(i=…n,n+1)脉冲)的间隔,以水平周期为单位,将其乘以2个垂直移位寄存器之间的动作定时之差来决定。例如,在图17、图18所示情况下,在相对于读出用垂直移位寄存器1水平周期即1象素行之前,进行电子快门用垂直移位寄存器的动作,脉冲选择器根据2个垂直移位寄存器的输出脉冲信号ROi、ESi将连续的水平期间同相位的驱动信号ΦREADi2次输出到各象素行的读出线。这时,相当于光电二极管的信号存储定时和信号读出定时之差的电荷存储时间是1H(水平周期)。同样,在相对于读出用垂直移位寄存器的m象素行(m是整数)之前,进行电子快门用垂直移位寄存器的动作,则各象素行的光电二极管的电荷存储时间为m×H。
如上所述,在图16所示的CMOS图象传感器件中,以1H(水平周期)单位控制光电二极管的电荷存储时间的电了快门动作是可能的。然而,对于CMOS图象传感器件式放大型固体摄像装置,应充分预想到在白天野外等入射光量极多的环境下的用途,为了即使在这种环境下也不会丢掉高亮度部分而总是得到良好的图象,希望实现减少光电二极管电荷存储时间至不足1H(水平周期)期间的高速电子快门动作。本发明是鉴于这种事情而作出的,其目的在于提供一种能在不足1H(水平周期)期间控制光电二极管的最小电荷存储时间,进行极高速电子快门动作的固体摄像装置。
为了达到上述目的,本发明提供了一种固体摄像装置,具有:将具有对向象素的入射光进行光电变换并存储电荷的光电变换部件、在检出部读出存储的电荷的读出部件、以及对读出的电荷进行放大的放大部件的单位单元二维配置在半导体基板上组成并具有多个象素行的摄像区域;与上述摄像区域的各象素行对应并在水平方向设置的、传送用以驱动各对应象素行的单位单元的各读出部件的读出驱动信号的多条读出线;将读出驱动信号选择地供给上述多条读出线用以驱动上述读出部件的垂直驱动部件;根据第1脉冲控制上述垂直驱动部件,以便驱动上述摄像区域的各象素行的读出部件的第1行选择部件;根据第2脉冲控制上述垂直驱动部件,以便驱动上述摄像区域的各象素行的读出部件的第2行选择部件;以及与上述摄像区域的各象素列对应设置的、在垂直方向传送来自各象素行的单位单元的各个输出信号的多个垂直信号线,上述垂直驱动部件对应于上述第1、第2行选择部件的各输出信号,在1场期间内2次以上驱动上述摄像区域的各象素行的读出部件从而进行电子快门动作。本发明还提供了一种固体摄像装置,具有:将具有对向象素的入射光进行光电变换并存储电荷的光电变换部件、在检出部读出存储的电荷的读出部件、以及对读出的电荷进行放大的放大部件的单位单元二维配置在半导体基板上组成并有多个象素行的摄像区域;与上述摄像区域的各象素行对应并在水平方向设置的传送用以驱动各对应象素行的单位单元的各读出部件的读出驱动信号的多条读出线;将读出驱动信号选择地供给上述多条读出线用以驱动上述读出部件的垂直驱动部件;以及与上述摄像区域的各象素列对应设置的、在垂直方向传送来自各象素行的单位单元的各个输出信号的多个垂直信号线,上述垂直驱动部件对于上述摄像区域的各象素行的读出部件,在同一水平回扫期间内2次供给读出驱动信号。本发明还提供了一种固体摄像装置,具有:将具有对向象素的入射光进行光电变换并存储电荷的光电变换部件、在检出部读出存储的电荷的读出部件、以及对读出的电荷进行放大的放大部件的单位单元二维配置在半导体基板上组成并有多个象素行的摄像区域;与上述摄像区域的各象素行对应并在水平方向设置的、传送用以驱动各对应象素行的单位单元的各读出部件的读出驱动信号的多条读出线;将读出驱动信号选择地供给上述多条读出线用以驱动上述读出部件的垂直驱动部件;选择上述摄像区域的多个象素行,根据读出脉冲信号控制上述垂直驱动部件,以便驱动选择的象素行的读出部件的行选择部件;与上述摄像区域的各象素列对应设置的、在垂直方向传送来自各象素行的单位单元的各个输出信号的多个垂直信号线;以及在由上述行选择部件选择的象素行,根据所定的定时信号生成用于进行一连串动作的多个脉冲信号的定时发生电路,还具有平均1水平回扫期间1次将上述定时信号供给上述定时发生电路的第1模式,以及平均1水平回扫期间2次将上述定时信号供给上述定时发生电路的第2模式。
也就是说,本发明的固体摄像装置具有如下特征:对于各象素行的读出线在水平周期内供给相位不同的多个读出驱动信号,进行电子快门动作。在这种构成的本发明中,可以根据水平周期内相互相位不同的多个读出驱动信号,设定光电二极管的信号存储定时和信号读出定时,因此不会受到用水平周期单位决定光电二极管的电荷存储时间这样的限制,可以减少最小的电荷存储时间至不足1H(水平周期)。
图1是表示作为本发明的固体摄像装置的放大型CMOS图象传感器件的一个例子的电路图。
图2(a)、(b)、(c)是供给图1的CMOS图象传感器件的外部输入脉冲信号的波形图。
图3是表示图1中的脉冲选择器的一个例子的电路图。
图4是表示图1的CMOS图象传感器件动作的一个例子的定时波形图。
图5是图1的CMOS图象传感器件的脉冲选择器的定时波形图。
图6是图1的CMOS图象传感器件的脉冲选择器的定时波形图。
图7是图1的CMOS图象传感器件的脉冲选择器的定时波形图。
图8是表示本发明的固体摄像装置的放大型CMOS图象传感器件的其他例子的电路图。
图9是表示图8的脉冲选择器的一个例子的电路图。
图10是表示图8的CMOS图象传感器件动作一个例子的定时波形图。
图11是表示本发明的固体摄像装置的放大型CMOS图象传感器件的另一个例子的电路图。
图12是表示图11的CMOS图象传感器件动作一个例子的定时波形图。
图13是表示已有的放大型CMOS图象传感器件的电路图。
图14是表示图13的CMOS图象传感器件动作一个例子的定时波形图。
图15是图13的CMOS图象传感器件的垂直移位寄存器的定时波形图。
图16是表示电子快门动作可能的放大型CMOS图象传感器件的电路图。
图17是图16的CMOS图象传感器件的垂直移位寄存器的定时波形图。
图18是图16的CMOS图象传感器件的脉冲选择器的定时波形图。
下面参照附图说明本发明的实施例。图1表示作为本发明的固体摄像装置的放大型CMOS图象传感器件的电路图。本放大型CMOS图象传感器件与图16所示CMOS图象传感器件的差别是:读出用垂直移位寄存器2和电子快门用垂直移位寄存器20根据在水平周期内相互之间相位不同的脉冲信号ΦROREAD、ΦESREAD,控制向各个特定象素行供给读出驱动信号的脉冲选择器2a。
也就是说,在图1中,摄像区域是按二维矩阵状配置1象素/1部件的单位单元1。各单位单元1例如由4个晶体管Ta、Tb、Tc、Td和1个光电二极管PD形成。各单位单元具有:正极供给接地电位的光电二极管PD(光电变换部件)、一端与光电二极管PD的负极连接的读出晶体管(读出部件)Td、栅极与读出晶体管Td的另一端连接的放大晶体管(放大部件)Td、一端与放大晶体管Tb的一端连接的垂直选择晶体管(行选择晶体管)Ta、一端与放大晶体管Tb的栅极连接的复位晶体管(复位部件)Tc。
在摄像区域,与各象素行对应,形成了共同连接同一行的单位单元1的各读出晶体管Td的栅极的读出线4;共同连接同一行的单位单元的各垂直选择晶体管Ta的栅极的垂直选择线6;共同连接同一行的单位单元的各复位晶体管Tc的栅极的复位线7。在摄像区域,与各象素列对应,形成了共同连接同一列的单位单元的各放大晶体管Tb的另一端的垂直信号线VLIN;共同连接同一列的单位单元的各复位晶体管Tc的另一端和各垂直选择晶体管Ta的另一端的电源线9。
在摄像区域的一端的外部,水平方向配置了连接在各垂直信号线VLIN的各一端和接地电位之间栅极被供给偏压电位VVL的多个负荷晶体管TL。在摄像区域的另一端的外部,在各象素列水平方向配置了由2个晶体管TSH、TCLP和2个电容器Cc、Ct形成的噪声消除器电路。通过这些噪声消除器电路,各个水平选择晶体管TH与垂直信号线VLIN的各个另一端连接,并被水平方向配置。
水平选择晶体管TH的各个另一端共同连接水平信号线HLIN,该水平信号线HLIN与水平复位晶体管(未图示)和输出放大电路AMP连接。上述那样的噪声消除器电路由一端与各垂直信号线VLIN的另一端连接的取样保持用晶体管TSH、一端与取样保持用晶体管TSH的另一端连接的耦合电容器Cc、连接在耦合电容器Cc的另一端和接地电位之间的电荷存储用电容器Ct、一端与该2个电容器Cc、Ct的连接交点连接而另一端供给偏压电位VVC的电位箝位用晶体管TCLP组成,水平选择晶体管TH的一端与这里的2个电容器Cc、Ct的连接交点连接。
在摄像区域的外部,配置了对摄像区域的多个垂直选择线6进行扫描式选择控制的读出用垂直移位寄存器2(第1行选择部件)和电子快门用垂直移位寄存器20(第2行选择部件);对垂直移位寄存器2、20的输出脉冲进行选择控制并对摄像区域的各行的垂直选择线6进行扫描式驱动的脉冲选择器2a(垂直驱动部件);以及对水平选择晶体管TH进行扫描式驱动的水平移位寄存器3。另外,根据外部输入脉冲信号,以所定的定时生成各种脉冲信号,供给脉冲选择器2a、水平移位寄存器3和噪声消除器电路等的定时发生电路10;发生供给噪声消除器电路的电位箝位用晶体管TCLP的一端、负荷晶体管TL的栅级等的所定偏压电位的偏压发生电路11,都设置在摄像区域的外部。
在图1所示的CMOS图象传感器件中,新设置了适当提供可变电子快门脉冲信号ΦESPA作为外部输入脉冲信号的或电路12。相位可变的电子快门脉冲信号ΦESPA与在定时发生电路10生成的相位固定的电子快门脉冲信号ΦESPB一起输入到或电路12。这些可变电子快门脉冲信号ΦESPA和固定电子快门脉冲信号ΦESPB在或电路12中合成,生成的电子快门脉冲信号ΦESREAD输出到脉冲选择器2a。在该CMOS图象感器件中,可变电子快门脉冲信号ΦESPA在水平有效扫描期间根据需要而供给,固定电子快门脉冲信号ΦESPB在水平回扫期间常时生成。
图2表示供给图1的CMOS图象传感器件的外部输入脉冲信号的波形图。这里表示以1场=1/30Hz的30Hz VGA方式使CMOS图象传感器件动作的情况。
作为外部输入脉冲信号,30Hz的ΦVR、ΦES以及15.7kHz的ΦHP分别以场周期、水平周期供给,与图16所示的CMOS图象传感器件一样。对于定时发生电路,图1、图16的CMOS图象传感器件都被供给了图2未示的24MHz的时钟信号ΦCK。
在图2中,在使电子快门动作时的光电二极管的电荷存储时间变化的情况下,将外部输入脉冲信号的波形图分别表示在(a)、(b)、(c)。具体地说,图2(a)是电荷存储时间1H(水平周期)以上,图2(b)是电荷存储时间1水平回扫期间以上不足1H(水平周期),图2(c)是电荷存储时间不足1水平回扫期间。
在图2(b)中,在水平有效扫描期间供给可变电子快门脉冲信号ΦESPA,控制电荷存储时间不足1H(水平周期),改变可变电子快门脉冲信号ΦESPA的相位,则可进一步可变控制电荷存储时间。另一方面,在图2(a)、(c)中,根据固定电子快门脉冲信号ΦESPB设定信号存储定时,可变电子快门脉冲信号ΦESPA总是“L”电平实质上不使用。
也就是说,根据固定电子快门脉冲信号ΦESPB和读出脉冲信号ΦROREAD,决定各信号存储定时和信号读出定时,然而,由于使2个垂直移位寄存器之间的动作定时之差不同,故光电二极管的电荷存储时间相互是不同的。从图2(a)、(b)、(c)可见,通过电子快门用垂直移位寄存器20决定象素行的选择动作开始时期的外部输入脉冲信号ΦES的供给定时的变更、以及可变电子快门脉冲信号ΦESPA的供给和进一步的该定时的调整,可以控制光电二极管的电荷存储时间。
上述外部输入脉冲信号中,30Hz的ΦVR由未图示的缓冲器电路整形后,供给读出用垂直移位寄存器2,同样,ΦES经缓冲器整形后,供给电子快门用垂直移位寄存器20。15.7kHz的ΦHP分别供给定时发生电路10和2个垂直移位寄存器2、20。
由于这些外部输入脉冲信号的供给,读出用垂直移位寄存器2使其输出脉冲信号ROi(i=…n,n+1)顺序为“H”电平并输入到脉冲选择器2a,电子快门用垂直移位寄存器20使其输出脉冲信号ESi(i=…n,n+1)顺序为“H”电平并输入到脉冲选择器2a。另一方面,定时发生电路10根据外部输入脉冲信号,在水平回扫期间生成垂直选择脉冲信号ΦADRES、复位脉冲信号ΦRESET以及读出脉冲信号ΦROREAD并输入到脉冲选择器2a,将噪声消除器电路的取样保持用晶体管TSH的驱动信号ΦSH以及电位箝位用晶体管TCLP的驱动信号ΦCLP供给噪声消除器电路,还将水平复位信号HRS、定时信号HCK输出到水平移位寄存器3。定时发生电路10在水平回扫期间内生成与读出脉冲信号ΦROREAD相应不同的固定电子快门脉冲信号ΦESPB,并输出到或电路12。
脉冲选择器2a激活垂直选择线6的信号(ΦADRESi)脉冲)、复位线7的信号(ΦRESETi脉冲)、读出线4的信号(ΦREADi脉冲),以便分别与上述垂直选择脉冲信号ΦADRES、复位脉冲信号ΦRESET、读出脉冲信号ΦROREAD或者或电路12输出的电子快门脉冲信号ΦESREAD同步。具体地说,当来自读出用垂直移位寄存器2的输出脉冲信号ROi(i=…n,n+1)为“H”电平时,对于对应的象素行,分别根据垂直选择脉冲信号ΦADRES、复位脉冲信号ΦRESET、读出脉冲信号ΦROREAD,激活垂直选择线6的信号(ΦADRESi脉冲)、复位线7的信号(ΦRESETi脉冲)、读出线4的信号(ΦREADi脉冲)。
另外,在电子快门用垂直移位寄存器20的输出脉冲信号ESi(i=…n,n+1)为“H”电平时,对于对应的象素行,分别根据复位脉冲信号ΦRESET、电子快门脉冲信号ΦESREAD,仅激活复位线7的信号(ΦRESETi脉冲)、读出线4的信号(ΦREADi脉冲)。另一方面,垂直选择脉冲信号ΦADRES即使被输入,垂直选择线6的信号(ΦADRESi脉冲)也不激活。图3表示这种脉冲选择器2a的电路构成的一个例子。
图4是表示图1的CMOS图象传感器件动作的一个例子的定时波形图。将向各光电二极管PD的入射光进行光电变换生成的信号电荷存储在光电二极管PD内。首先,在水平回扫期间,对于由2个垂直移位寄存器2、20选择的象素行,激活复位线7的信号,以便与定时发生电路10生成的复位脉冲信号ΦRESET同步。这样,将放大晶体管Tb的栅极电压于一定期间复位成基准电压,并将基准电压输出到垂直信号线VLIN。根据图4中的控制信号HBLK,1水平期间被区分为水平回扫期间和水平有效扫描期间。
为了准备所希望的一行的单位单元的光电二极管PD的存储电荷读出而选择对应的垂直选择线6,根据定时发生电路10生成的垂直选择脉冲信号ΦADRES,激活由读出用垂直移位寄存器2选择的选择对象行的垂直选择线6的信号,使一行的垂直选择晶体管Ta导通。对于这样选择的一行的单位单元,使通过垂直选择晶体管Ta供给电源电位(例如3.3v)的放大晶体管Tb和负荷晶体管TL组成的源极跟随器电路动作。
在由2个垂直移位寄存器2、20选择的象素行的单位单元,再次激活复位线7的信号,以便与复位脉冲信号ΦRESET同步,由此将放大晶体管Tb的栅极电压于一定期间复位成基准电压,并将基准电压输出到垂直信号线VLIN。这时,为了消除由于一行的单位单元的放大晶体管Tb的栅极电位波动引起的各垂直信号线VLIN的复位电位不一致,预先激活噪声消除器电路的取样保持用晶体管TSH的驱动信号(ΦSH脉冲)。进而在将基准电压输出到垂直信号线VLIN以后,通过于一定时间激活电压箝位用晶体管TCLP的驱动信号(ΦCLP脉冲),在噪声消除器电路的2个电容器Cc、Ct的连接交点设定基准电压。
其次,在使复位线7的信号非激活后,根据定时发生电路10生成的读出脉冲信号ΦROREAD,选择选择对象行的读出线4并激活其信号。这样,使读出晶体管Td导通,通过在该检出部DN的放大晶体管Tb的栅极读出光电二极管PD的存储电荷,改变栅极电位。放大晶体管Tb将反映栅极电位变化量的信号电压输出到对应的垂直信号线VLIN和噪声消除器电路。这里的读出脉冲信号ΦROREAD与上述已有CMOS图象传感器件中使用的读出脉冲信号ΦREAD实质上是相同的。
此后,断开噪声消除器电路的ΦSH脉冲,由此将相当于输出的基准电压与信号电压的差的信号成分即除去噪声的信号电压,在水平有效扫描期间存储在电荷存储用电容器Ct中。另一方面,使垂直选择线6的信号为非激活,控制垂直选择晶体管Ta在断开状态并使单位单元为非选择,而使摄像区域与噪声消除器电路电分离。
在水平有效扫描期间,通过顺序激活水平选择晶体管TH的驱动信号(ΦH脉冲),使水平选择晶体管TH顺序导通,在水平信号线HLIN顺序读出噪声消除器电路的2个电容器Cc、Ct连接交点即信号保存交点的信号电压,由输出放大电路AMP放大后输出。利用噪声消除器电路的噪声除去动作在每个水平线读出时进行。
这里的动作与图16所示的CMOS图象传感器件的动作不同,在同一水平回扫期间内所定复位线的信号被2次激活,即放大晶体管的栅极电压被2次复位。这是由于图1的CMOS图象传感器件根据相互之间相位不同的读出脉冲信号ΦROREAD以及电子快门脉冲信号ΦESREAD,将读出驱动信号分别供给特定的象素行的读出线,在1场期间2次排放光电二极管的存储电荷,使电子快门动作的缘故。
亦即,在图4中,在信号读出脉冲信号ΦROREAD和固定电子快门脉冲信号ΦESPB供给前,都从定时发生电路将复位脉冲信号ΦRESET输出到脉冲选择器。这样,可在光电二极管的存储电荷排放前,用信号存储定时和信号读出定时进行控制,以便使放大晶体管的栅极电压复位成基准电压。
这时,如图4所示,第1次的复位脉冲信号ΦRESET和固定电子快门脉冲信号ΦESPB的相位差,以及第2次的复位脉冲信号ΦRESET和信号读出脉冲信号ΦROREAD的相位差设定得大致相等。在用图2(c)所示的定时供给外部输入脉冲信号时,在由垂直选择脉冲信号ΦADRES使选择对象行的垂直选择线6的信号被激活期间以外供给电子快门脉冲信号ΦESREAD,以便在垂直信号线VLIN不能读出在信号存储定时由光电二极管排放的存储电荷。具体地说,在水平有效扫描期间供给可变电子快门脉冲信号ΦESPA,而控制水平回扫期间由定时发生电路供给的固定电子快门脉冲信号ΦESPB,使其在垂直选择脉冲信号ΦADRES上升前即下降。
图5~图7表示图1的CMOS图象传感器件的脉冲选择器的定时波形图,进一步说明CMOS图象传感器件的动作。图5~图7分别对应于将图2(a)、(b)、(c)所示的外部输入脉冲信号供给CMOS图象传感器件的情况,图5是电荷存储时间1H(水平周期)以上、图6是电荷存储时间1水平回扫期间以上不足1H(水平周期)、图7是电荷存储时间不足1水平回扫期间进行电子快门动作时,供给摄像区域的信号的波形图。
在图5中,使电子快门用垂直移位寄存器的动作先于读出用垂直移位寄存器1水平周期即1象素行,对应于图18所示波形。脉冲选择器根据来自2个垂直移位寄存器的各输出脉冲信号ROi、ESi,在连续的水平期间将读出驱动信号ΦREADi 2次输出到各象素行的读出线。这时,在连续的前后水平期间读出驱动信号ΦREADi的相位不同,光电二极管的电荷存储时间比1H(水平周期)稍长。
如图6所示,将读出驱动信号ΦREADi 3次输出到各象素行的读出线,供给在图5的情况下实质上不使用的可变电子快门脉冲信号ΦESPA,作为读出驱动信号ΦREADi,追加1次输出到读出线。具体地说,在图5所示的水平回扫期间输出的读出驱动信号ΦREADi的2个脉冲之间的水平有效扫描期间,输出读出驱动信号ΦREADi的第3个脉冲。
这里的光电二极管的电荷存储时间是从根据可变电子快门脉冲信号ΦESPA在水平有效扫描期间输出的读出驱动信号ΦREADi的定时到与该水平有效扫描期间接续的水平回扫期间的信号读出定时,可以使其比1H(水平周期)短。然而,由于电子快门脉冲信号ΦESPA的供给定时在从水平有效扫描期间开始到水平有效扫描期间结束期间是可变的,故可以在大约1水平回扫期间以上不足1H(水平周期)的范围内自由设定光电二极管的电荷存储时间。
如上所述,在水平有效扫描期间也输出读出驱动信号ΦREADi并使电子快门动作的场合,当排放光电二极管的存储电荷时,从根据在水平回扫期间输出的复位脉冲信号ΦRESET使放大晶体管的栅极电压复位在基准电压的动作起期间较长,由漏泄电流引起的电位变动很容易在复位后产生。然而,由于对于各象素行在同一水平回扫期间内2次激活的复位线信号ΦRESETi的第1次,以及到信号读出定时共计3次输出的读出驱动信号ΦREADi的第1个脉冲连续被供给,因此在该时刻一次排放了此前光电二极管存储的电荷。因而,在水平有效扫描期间设定的信号存储定时从光电二极管排放存储电荷时,在光电二极管中的存储电荷量较少,即使在放大晶体管栅极电压复位后发生一些电位变动,也不会留下光电二极管的存储电荷,能够充分排放。
在图7中,不使电子快门用垂直移位寄存器的动作先于读出用垂直移位寄存器的动作进行,电子快门用和读出用垂直移位寄存器进行在各水平期间选择同一象素行的控制。可变电子快门脉冲信号ΦESPA实质上不予使用。其结果是脉冲选择器根据相互之间相位不同的脉冲信号ΦROREAD、ΦESREAD,以及从2个垂直移位寄存器各输出脉冲信号ROi、ESi,在水平回扫期间2次向选择象素行的读出线输出读出驱动信号ΦREADi。光电二极管的电荷存储时间比图5所示的情况缩短1H(水平周期),可进行光电二极管的电荷存储时间为不足1水平回扫期间的电子快门动作。
也就是说,在上述CMOS图象传感器件中,可使光电二极管的最小电荷存储时间不足1H(水平周期)而且可变。具体地说,在30Hz VGA方式的情况下,可以进行从相当电荷存储时间1H的1场的1/525电子快门动作到1/5000~1/20000高速电子快门动作。
图8表示作为本发明的固体摄像装置的其他放大型CMOS图象传感器件的电路图。图9表示图8中的脉冲选择器2a的电路构成的一个例子。图8所示的放大型CMOS图象传感器件平时在1水平周期内不生成相互之间相位不同的2种脉冲信号ΦROREAD、ΦESREAD,仅希望在光电二极管的电荷存储时间不足1H(水平周期)时,在水平回扫期间内使定时发生电路10 2次动作,使读出脉冲信号ΦREAD 2次为“H”电平。
具体地说,从图1所示的放大型CMOS图象传感器件中省略了根据可变电子快门脉冲信号ΦESPA和固定电子快门脉冲信号ΦESPB生成电子快门脉冲信号ΦESREAD的或电路。代替该电路设置了以下电路:输入由各读出用垂直移位寄存器2和电子快门用垂直移位寄存器20决定象素行的选择动作开始时期的外部输入脉冲信号ΦVR、ΦES,检出其相位一致的同相位检出电路13;根据该同相位检出电路13的输出、水平选择晶体管TH的驱动信号(ΦH脉冲)中最后从水平移位寄存器3输出的脉冲信号Φhend、以及根据水平周期供给的外部输入脉冲信号ΦHP生成定时信号ΦHPT,并输出到定时发生电路10的逻辑电路14。如图9所示,脉冲选择器2a的电路构成是从图3所示的电路变更来的。
同相位检出电路13由输入2个外部输入脉冲信号ΦVR、ΦES的“与非”电路NAND以及将NAND电路的NAND输出供给D输入端子、将外部输入脉冲信号ΦVR供给到CK时钟输入端子的触发电路FF构成,逻辑电路14由输入触发电路FF的Q输出端子的输出以及从水平移位寄存器3最后输出的脉冲信号Φhend的“与”电路AND,以及输入“与”电路AND的输出和外部输入脉冲信号ΦHP的“或”电路OR形成。
也就是说,在同相位检出电路13中,当同时输入“L”电平的外部输入脉冲信号ΦVR、ΦES时,“与非”电路NAND的“H”电平输出被输入到触发电路FF的D输入端子。触发电路FF使供给CK时钟输入端子的外部输入脉冲信号ΦVR在其后的“H”电平的1场期间,保持输入的“H”电平,将作为外部输入脉冲信号ΦVR、ΦES的相位一致检出输出的“H”电平信号输出到逻辑电路14。
于是,逻辑电路14以外部输入脉冲信号ΦHP的输入定时和水平移位寄存器3的脉冲信号Φhend的输出定时分别生成定时信号ΦHPT,并供给定时发生电路10。另一方面,在作为外部输入脉冲信号ΦVR、ΦES的相位不一致检出输出的“L”电平信号从同相位检出电路13输出的场期间,逻辑电路14仅在外部输入脉冲信号ΦHP输入时生成定时信号ΦHPT。在图8所示的CMOS图象传感器件中,读出用以及电子快门用垂直移位寄存器2、20顺序选择象素行时的移位动作不由脉冲信号ΦHP控制,在各水平期间的水平回扫期间的动作结束后,例如与定时发生电路1O生成的水平复位信号HRS同步进行。
图10是表示图8的CMOS图象传感器件动作的一个例子的定时波形图。如图所示,在光电二极管的电荷存储时间是1H(水平周期)以上的图10(a)中,定时信号ΦHPT与外部输入脉冲信号ΦHP对应,在各水平回扫期间生成1次。因而,在各象素行的读出线上,与读出脉冲信号ΦREAD同步的驱动信号分别对应于读出用和电子快门用垂直移位寄存器的输出脉冲信号ROi、ESi,在水平周期内以相互之间相同相位关系2次被输出。
这时,各象素行的光电二极管的电荷存储时间与按图18所示定时进行电子快门动作的情况完全一样,若使电子快门用垂直移位寄存器的动作先于读出用垂直移位寄存器m象素行(m是整数)进行,则成为m×H。但是在这里,外部输入脉冲信号ΦHP在水平回扫期间的一半时输入,定时发生电路根据定时信号ΦHPT,在外部输入脉冲信号ΦHP输入后的各水平回扫期间的后一半,输出垂直选择脉冲信号ΦADRES、复位脉冲信号ΦRESET、读出脉冲信号ΦREAD、以及对噪声消除器电路的驱动信号ΦSH、ΦCLP。
在图10(b)所示的情况下,根据与水平移位寄存器的脉冲信号Φhend同步在各水平回扫期间的开始时期生成的定时信号ΦHPT,在各水平回扫期间的前一半,从定时发生电路输出垂直选择脉冲信号ΦADRES、复位脉冲信号ΦRESET、读出脉冲信号ΦREAD、以及对噪声消除器电路的驱动信号ΦSH、ΦCLP。另外,由于外部输入脉冲信号ΦVR、ΦES的相位一致,故读出用和电子快门用垂直移位寄存器在各水平期间对同一象素行进行选择动作的控制。
这样,由于平均1水平回扫期间2次供给定时信号ΦHPT,故对于由读出用和电子快门用垂直移位寄存器同时选择的各象素行,上述各种信号如图10(b)所示,在水平回扫期间的前后一半反复从定时发生电路输出。这时,在水平回扫期间的前一半从光电二极管排放存储电荷,同样在水平回扫期间的后一半由于进行信号读出动作,可以使光电二极管的电荷存储时间大致为水平回扫期间的1/2。而且在图8所示的CMOS图象传感器件,定时发生电路有效利用外部输入脉冲信号和水平移位寄存器的输出信号生成各种信号,故不会招致脉冲选择器等中的显著电路规模的增大,能以低成本实现非常高速的电子快门动作。
图11表示作为本发明的固体摄像装置的另一个放大型CMOS图象传感器件的电路图。本例中,将具有噪声除去功能的AD变换电路21内装于放大型CMOS图象传感器件中,在AD变换电路21将由多个垂直信号线VLIN传送的模拟信号变换为数字信号后输出到外部。下面,以与图1所示CMOS图象传感器件的不同点为中心予以说明。
在图11所示的CMOS图象传感器件中,垂直信号线VLIN的端部在各象素列与水平方向配置在AD变换电路21内的比较器CMP连接。比较器CMP进行来自垂直信号线VLIN的模拟信号和基准信号发生电路22输出的参照信号VREF的电压比较。该参照信号VREF基本上是电压随时间上升的斜坡波,比较器CMP计算除去了噪声的信号电压和参照信号VREF电压均衡的定时,锁定该计算值,将模拟信号变换为10位的数字信号。比较器CMP与图1中的噪声消除器电路同样为了得到基准电压与信号电压的差,具有未图示的取样保持用电容器,在此生成除去了噪声的信号电压。
在AD变换电路21内,进而分别对应于各象素列的各个比较器CMP,水平方向配置闩锁电路LATCH和开关电路SW。闩锁电路LATCH保持从比较器CMP输出的10位的数字信号,开关电路SW通过由水平移位寄存器3供给的驱动信号(ΦH脉冲)顺序导通,在相应的该位数的条数的输出信号线DATA0~DATA9顺序读出各闩锁电路LATCH保持的数字信号。
上述这样的AD变换电路21和基准信号发生电路22中,从定时信号发生电路10输出计数信号ADCK、水平同步信号HAD,控制其动作。在定时发生电路10,如图所示,以场周期或水平周期供给的外部输入脉冲信号ΦVR、ΦES、ΦHP输入后,生成内部脉冲信号ΦVRI、ΦESI、ΦHPI,并输出到2个垂直移位寄存器2、20。但是,也可以与图1所示CMOS图象传感器件同样,在定时发生电路10不生成内部脉冲信号ΦVRI、ΦESI、ΦHPI,而将外部输入脉冲信号ΦVR、ΦES、ΦHP直接输入到2个垂直移位寄存器2、20,控制其动作。根据需要,可将从外部输入指令信号的指令译码器电路连接定时发生电路10,用指令译码器电路的输出信号调整定时发生电路10和AD变换电路21的增益、偏置等。
图12是表示图11的CMOS图象传感器件动作的一个例子的波形图。在图12中,表示与图6所示情况一样,特别是从外部供给可变电子快门脉冲信号ΦESPA,进行电荷存储时间为1水平回扫期间以上不足1H(水平周期)的电子快门动作的例子。
也就是说,在图12中,从根据可变电子快门脉冲信号ΦESPA,在第(m-1)水平期间的水平有效扫描期间输出的读出驱动信号ΦREADi的定时,到其后的第m水平期间的水平回扫期间的信号读出定时,成为所定象素行(n行)的光电二极管的电荷存储时间。在这里的信号读出定时内,在AD变换电路21的各比较器CMP内生成该所定象素行的除去了噪声的信号电压。
接着,在第m水平期间的水平有效扫描期间,根据水平同步信号HAD,从基准信号发生电路输出的参照信号VREF的电压上升到一定电平,在各象素列比较器CMP进行与除去了噪声的信号电压的比较。具体地说,比较器CMP根据定时发生电路的计数信号ADCK计算2个电压均衡的定时,将该计算值作为已经AD变换的10位的数字数据予以锁定。
此后,在第(m+1)水平期间的水平回扫期间,与下一个选择对象行的光电二极管存储电荷的读出并行,使比较器CMP的锁定数据与水平同步信号HAD同步,被输入并保持在闩锁电路LATCH中。接着,在第(m+1)水平期间的水平有效扫描期间,由于水平移位寄存器3的移位动作,在水平方向配置的各闩锁电路LATCH保持的数字信号通过开关电路SW,在输出信号线DATA0~DATA9上顺序读出。根据下一个选择对象行的信号电压与来自基准信号发生电路的参照信号VREF电压的比较结果,更新比较器CMP的锁定数据。
在图12中,根据定时信号发生电路10的计数信号ADCK的控制,在电子快门脉冲信号ΦESPA输入前后,暂时停止AD变换电路和基准信号发生电路的动作。这是由于考虑到在水平有效扫描期间输入可变电子快门脉冲信号ΦESPA时,电源电压和接地电压发生摇摆,将有噪声闯入模拟信号中之危险。
例如在图1所示的CMOS图象传感器件的情况,在水平有效扫描期间顺序在水平信号线HLIN读出1水平线的模拟信号,此时当从外部供给脉冲信号时,由于电源电压和接地电压的摇摆,噪声可能闯入模拟信号。在图11所示的CMOS图象传感器中,由于是在将模拟信号进行AD变换为数字信号以后,在输出信号线DATA0~DATA9读出水平有效扫描期间的1水平线的数字信号,对于这样的数字信号来说,几乎可以忽视由于电源电压和接地电压摇摆而闯入的噪声。另一方面,对于AD变换前的模拟信号,通过在电子快门脉冲信号ΦESPA输入前后暂时停止AD变换电路和基准信号发生电路的动作,能够避免由电源电压和接地电压摇摆引起的噪声闯入。
此外,在未内装AD变换电路的图1所示CMOS图象传感器件中,设置了对噪声闯入模拟信号的影响进行校正的校正电路,并使电气上相互分离的电源、接地电压的电路部件混合,由此能够避免电子快门脉冲信号ΦESPA输入时的电源电压和接地电压摇摆引起的噪声闯入。另外,在各CMOS图象传感器件中,摄像区域中的各单位单元并不特别限定为由4个晶体管和1个光电二极管组成的1象素/1部件,也可以形成由5个晶体管和2个光电二极管组成的2象素/1部件的单位单元。单位单元也可以是将光电变换部件进行层叠的层叠型,在不脱离本发明要旨的范围内可以实施各种变形。
以上详述的本发明的固体摄像装置中,光电二极管的电荷存储时间不足1H(水平周期)的非常高速的电子快门动作是可能的,即使在入射光量极多的环境下,也可以得到不去掉高亮度部分的良好的图象。
Claims (8)
1.一种固体摄像装置,其特征是具备:
摄像区域,将具有对象素的入射光进行光电变换并存储电荷的光电变换部件、在检出部读出存储的电荷的读出部件、以及对读出的电荷进行放大的放大部件的单位单元二维配置在半导体基板上而组成,并具有多个象素行;
多条读出线,与上述摄像区域的各象素行对应并在水平方向设置、传送用于驱动各对应象素行的单位单元的各读出部件的读出驱动信号;
垂直驱动部件,将读出驱动信号选择性地供给上述多条读出线并用于驱动上述读出部件;
第1行选择部件,根据第1脉冲控制上述垂直驱动部件,以便驱动上述摄像区域的各象素行的读出部件;
第2行选择部件,根据第2脉冲控制上述垂直驱动部件,以便驱动上述摄像区域的各象素行的读出部件;以及
多条垂直信号线,与上述各摄像区域的各象素列对应设置、在垂直方向传送来自各象素行的单位单元的各个输出信号,
上述垂直驱动部件对应于上述第1、第2行选择部件的各输出信号,在1场期间内2次以上驱动上述摄像区域的各象素行的读出部件使得进行电子快门动作。
2.权利要求1记载的固体摄像装置,其特征是:上述第1、第2脉冲在水平回扫期间内以相互不同的相位生成。
3.权利要求1记载的固体摄像装置,其特征是:上述第2脉冲由在水平回扫期间内产生的相位固定脉冲以及在水平有效扫描期间内产生的相位可变脉冲形成。
4.权利要求3记载的固体摄像装置,其特征是:
还具有将在上述多条垂直信号线上传送的信号变换为数字信号的AD变换器;
上述AD变换器的信号变换在上述相位可变脉冲发生时将被停止。
5.一种固体摄像装置,其特征是具备:
摄像区域,将具有对象素的入射光进行光电变换并存储电荷的光电变换部件、在检出部读出存储的电荷的读出部件、以及对读出的电荷进行放大的放大部件的单位单元二维配置在半导体基板上组成,并具有多个象素行;
多条读出线,与上述摄像区域的各象素行对应并在水平方向设置、传送用于驱动各对应象素行的单位单元的各读出部件的读出驱动信号;
垂直驱动部件,将读出驱动信号选择性地供给上述多条读出线并用于驱动上述读出部件;以及
多条垂直信号线,与上述各摄像区域的各象素列对应设置、在垂直方向传送来自各象素行的单位单元的各个输出信号;
上述垂直驱动部件对于上述摄像区域的各象素行的读出部件,在同一水平回扫期间内2次供给读出驱动信号。
6.权利要求5记载的固体摄像装置,其特征是:
上述摄像区域还具有将读出上述光电变换部件存储的电荷的检出部的电荷进行复位的复位部件;
上述垂直驱动部件在同一水平回扫期间内2次在各读出驱动信号以前供给用于驱动上述复位部件的复位信号。
7.权利要求5记载的固体摄像装置,其特征是:
还具有根据在水平回扫期间内相互相位不同的脉冲,控制上述垂直驱动部件,以便驱动各个上述摄像区域的各象素行的读出部件的第1和第2行选择部件;
上述垂直驱动部件与上述第1、第2行选择部件的各输出信号相对应,对上述摄像区域的各象素行的读出部件,在同一水平回扫期间内2次供给读出驱动信号。
8.一种固体摄像装置,其特征是具备:
摄像区域,将具有对象素的入射光进行光电变换并存储电荷的光电变换部件、在检出部读出存储的电荷的读出部件、以及对读出的电荷进行放大的放大部件的单位单元二维配置在半导体基板上组成,并具有多个象素行;
多条读出线,与上述摄像区域的各象素行对应并在水平方向设置、传送用于驱动各对应象素行的单位单元的各读出部件的读出驱动信号;
垂直驱动部件,将读出驱动信号选择性地供给上述多条读出线并用于驱动上述读出部件;
行选择部件,选择上述摄像区域的多个象素行,根据读出脉冲信号控制上述垂直驱动部件,以便驱动被选择的象素行的读出部件;
多个垂直信号线,与上述各摄像区域的各象素列对应设置、在垂直方向传送来自各象素行的单位单元的各个输出信号;以及
定时发生电路,在由上述行选择部件选择的象素行,根据所定的定时信号生成用于进行一连串动作的多个脉冲信号,
还具有将上述定时信号平均1水平回扫期间1次供给上述定时发生电路的第1模式,以及将上述定时信号平均1水平回扫期间2次供给上述定时发生电路的第2模式。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1317568C (zh) * | 2002-05-28 | 2007-05-23 | 佳能株式会社 | 光检测装置,x射线摄影方法和装置,以及光电变换元件 |
CN1320814C (zh) * | 2003-12-25 | 2007-06-06 | 株式会社东芝 | 固体摄像装置、数字相机和数字摄像机 |
CN100414710C (zh) * | 2005-01-28 | 2008-08-27 | 松下电器产业株式会社 | 固体摄像器件及其制造方法 |
CN100459661C (zh) * | 2004-01-30 | 2009-02-04 | 佳能株式会社 | 摄像装置及其控制方法 |
CN1910910B (zh) * | 2004-01-13 | 2010-09-08 | 松下电器产业株式会社 | 固体摄像器件及使用它的摄像机 |
CN101478646B (zh) * | 2004-02-23 | 2012-08-08 | 索尼株式会社 | 固态图像拾取设备及其驱动的方法 |
CN101309343B (zh) * | 2007-05-17 | 2012-12-05 | 索尼株式会社 | 图像传感器,电子装置以及电子装置的驱动方法 |
CN107888807A (zh) * | 2016-09-29 | 2018-04-06 | 普里露尼库斯股份有限公司 | 固体摄像装置、固体摄像装置的驱动方法以及电子设备 |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4011818B2 (ja) | 2000-02-29 | 2007-11-21 | キヤノン株式会社 | 半導体固体撮像装置 |
JP4721529B2 (ja) * | 2001-02-02 | 2011-07-13 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置の駆動方法 |
WO2002102061A1 (fr) * | 2001-06-06 | 2002-12-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Detecteur d'images |
JP2003023144A (ja) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
JP4557469B2 (ja) * | 2001-08-07 | 2010-10-06 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、及び固体撮像システム |
KR100562489B1 (ko) * | 2002-11-11 | 2006-03-21 | 삼성전자주식회사 | 셔터 타이밍 조절 가능한 로우 디코더를 갖는 이미지 센서 |
JP4161855B2 (ja) * | 2003-09-10 | 2008-10-08 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、駆動制御方法及び駆動制御装置 |
JP4128947B2 (ja) * | 2003-12-19 | 2008-07-30 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
JP2005210693A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-08-04 | Toshiba Corp | 固体撮像装置、デジタルカメラ、及びデジタルビデオカメラ |
KR100871687B1 (ko) * | 2004-02-11 | 2008-12-05 | 삼성전자주식회사 | 서브 샘플링 모드에서 디스플레이 품질을 개선한 고체촬상 소자 및 그 구동 방법 |
JP2005295692A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Toshiba Corp | 信号出力装置及び基板装置 |
JP2006311051A (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像素子用の信号処理回路および固体撮像装置 |
JP2007158740A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Olympus Corp | 固体撮像装置 |
JP2007158741A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Olympus Corp | 固体撮像装置 |
JP4736819B2 (ja) * | 2006-01-20 | 2011-07-27 | ソニー株式会社 | 物理情報取得方法および物理情報取得装置ならびに駆動装置 |
JP4946601B2 (ja) * | 2006-05-15 | 2012-06-06 | ソニー株式会社 | 撮像装置およびその駆動方法、表示装置、並びに、電子機器 |
JP2007324873A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
US7940320B2 (en) * | 2006-11-01 | 2011-05-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus and control method therefor having a field based varying horizontal cycle |
JP5085140B2 (ja) | 2007-01-05 | 2012-11-28 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
JP4674589B2 (ja) * | 2007-02-05 | 2011-04-20 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置および撮像装置 |
JP4243870B2 (ja) * | 2007-02-08 | 2009-03-25 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及び撮像装置 |
JP5063372B2 (ja) * | 2008-01-07 | 2012-10-31 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、制御方法、及びプログラム |
JP5371463B2 (ja) * | 2008-02-28 | 2013-12-18 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システム、および、撮像装置の制御方法 |
JP2010004240A (ja) | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Yamaha Corp | Cmos固体撮像装置 |
JP5417055B2 (ja) * | 2009-06-15 | 2014-02-12 | シャープ株式会社 | A/d変換器、固体撮像装置、及び電子情報機器 |
JP2014003542A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Canon Inc | 検出装置、検出システム及び検出装置の駆動方法 |
CN105075242B (zh) | 2013-04-18 | 2018-01-30 | 奥林巴斯株式会社 | 摄像元件、摄像装置、内窥镜、内窥镜系统以及摄像元件的驱动方法 |
JP6188433B2 (ja) * | 2013-06-07 | 2017-08-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体撮像装置 |
JP7101721B2 (ja) * | 2019-08-01 | 2022-07-15 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5166800A (en) | 1990-03-26 | 1992-11-24 | Olympus Optical Co., Ltd. | Solid-state imaging device having a widened dynamic range |
US5933189A (en) | 1995-03-09 | 1999-08-03 | Nikon Corporation | Solid state image pickup apparatus |
JP3758205B2 (ja) * | 1995-06-07 | 2006-03-22 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びこれを用いたビデオカメラ、並びにx‐yアドレス型固体撮像装置の駆動方法 |
KR100344505B1 (ko) * | 1998-11-30 | 2002-07-24 | 가부시끼가이샤 도시바 | 고체 이미징 장치 |
-
1999
- 1999-10-07 JP JP28646999A patent/JP4179719B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-10-06 US US09/680,968 patent/US6999120B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-10-07 KR KR10-2000-0059032A patent/KR100370530B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-10-08 CN CNB001348787A patent/CN1156915C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1317568C (zh) * | 2002-05-28 | 2007-05-23 | 佳能株式会社 | 光检测装置,x射线摄影方法和装置,以及光电变换元件 |
CN1320814C (zh) * | 2003-12-25 | 2007-06-06 | 株式会社东芝 | 固体摄像装置、数字相机和数字摄像机 |
CN1910910B (zh) * | 2004-01-13 | 2010-09-08 | 松下电器产业株式会社 | 固体摄像器件及使用它的摄像机 |
CN100459661C (zh) * | 2004-01-30 | 2009-02-04 | 佳能株式会社 | 摄像装置及其控制方法 |
CN101478646B (zh) * | 2004-02-23 | 2012-08-08 | 索尼株式会社 | 固态图像拾取设备及其驱动的方法 |
CN100414710C (zh) * | 2005-01-28 | 2008-08-27 | 松下电器产业株式会社 | 固体摄像器件及其制造方法 |
CN101309343B (zh) * | 2007-05-17 | 2012-12-05 | 索尼株式会社 | 图像传感器,电子装置以及电子装置的驱动方法 |
CN107888807A (zh) * | 2016-09-29 | 2018-04-06 | 普里露尼库斯股份有限公司 | 固体摄像装置、固体摄像装置的驱动方法以及电子设备 |
CN107888807B (zh) * | 2016-09-29 | 2020-07-24 | 普里露尼库斯股份有限公司 | 固体摄像装置、固体摄像装置的驱动方法以及电子设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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