CN1777242A - 固体摄像器件 - Google Patents

Abstract

提供一种固体摄像器件，其在得到直到高光量区域为止没有不连续的输出特性的同时，还可以实现大幅度的宽动态范围化。固体摄像器件(1)的特征在于，包括将入射光变换为电荷并进行积蓄的受光元件(光电变换元件PD)、积蓄电荷的积蓄元件(浮置扩散区FD)、将积蓄在受光元件中的积蓄电荷传送到积蓄元件的传送电路(MOS晶体管Q11，脉冲发生电路50a)，传送电路具有将大致全部积蓄电荷传送到积蓄元件的全部传送和仅将超过一定量的上述积蓄电荷传送到积蓄元件的部分传送这两种动作模式。

Description

固体摄像器件

技术领域

本发明涉及一种用于数字摄影机(camera：摄像机或照相机)等的MOS型固体摄像器件，特别涉及使动态范围扩大的技术。

背景技术

近年来，随着图像彩色化的发展，MOS固体摄像器件在数字静态照相机和带摄影机的便携式电话机等中显著增长，对于固体摄像器件的小型化、高象素化的要求日益增大。但是，对于这种固体摄像器件的要求，使受光传感器——光电变换元件的受光面积缩小，结果成为使固体摄像器件的主要特性——光电变换特性(感光度、动态范围)降低的一个原因。

例如，安装在数字静态照相机中的固体摄像器件的光学尺寸以1/3英寸型到1/4英寸型为主流，并且还对1/6英寸型以下的进行了研究。此外，象素数也从200万象素不断地扩大到500万象素的范围，而且还对500万象素以上的进行了研究。即使在这种受光面积缩小化以及高象素化中，也需要确立不使固体摄像器件的主要特性，即感光度和动态范围等特性降低的技术。

即，由于如果不缩小象素尺寸而仅增加象素数则引起芯片尺寸的增大，将使固体摄像器件增大，所以必须并行地实施象素尺寸的缩小。通常，如果缩小象素尺寸则以光电二极管为代表的光电变换元件也缩小，结果，不可避免的使感光度降低、以及由大光量受光时的饱和引起的动态范围的降低。

为此，对于扩大动态范围的要求越来越高，作为用于实现扩大动态范围的现有的固体摄像器件，公知的是在(日本)特开2003-218343号公报中记载的固体摄像器件。在图1中示出了该现有的固体摄像器件的普通象素部的平面图。

如图1所示，现有的固体摄像器件900包括设置在一个象素内的具有相对宽面积的主感光部901、具有相对窄面积的从感光部902、电荷传送路径903、以及用于四层驱动的多晶硅电极904、905、906、907。

图2是表示图1的主感光部901和从感光部902的光量和输出的关系的图。图中，α1表示主感光部901的光量和输出的关系，在光量A时变为饱和，这以上光量多的区域输出也不增大。图中α2表示从感光部902的光量和输出的关系，在低于主感光部的光量A的时刻感光度不饱和，在光量多于光量A时刻的区域输出会直线增大。由于在实际使用时使用主感光部901和从感光部902两个输出，所以该输出如图中α0表示的特性。

【专利文献1】(日本)特开2003-218343号公报

但是，现有的固体摄像器件，示出图1的主感光部901和从感光部902的合成输出α0在光量A时刻显示不连续特性，而且只能很少地实现宽动态范围化。为此，帧(frame)图像的高光区域的动态范围·对比度降低。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种固体摄像器件，得到直到高光量区域为止没有不连续的输出特性，而且可以实现大幅度的宽动态范围化。

为了解决上述问题，本发明的固体摄像器件，其特征在于，包括：将入射光变换为电荷并进行积蓄的受光元件；积蓄电荷的积蓄元件；以及将积蓄在上述受光元件中的积蓄电荷传送到上述积蓄元件的传送电路；上述传送电路具有将上述积蓄电荷的大致全部传送到上述积蓄元件的全部传送和仅将超过一定量的上述积蓄电荷传送到上述积蓄元件的部分传送这两种动作模式。

由此，由于不会使受光元件饱和，过剩电荷预先传送到积蓄元件中，所以得到直到高光量区域为止没有不连续的输出特性，而且可以实现大幅度的宽动态范围化。

此外，根据本发明的固体摄像器件，其中，上述传送电路可以多次重复进行传送间隔不同的上述部分传送。

由此，即使在入射大光量的情况下，也可以得到与其光量相对应的动态范围宽的光响应。

此外，根据本发明的固体摄像器件，其中，重复进行上述部分传送不少于三次，上述传送间隔顺次变短或变长。

由此，即使在入射大光量的情况下，也可以得到与其光量相对应的动态范围更宽的光响应。

此外，根据本发明的固体摄像器件，其中，还包括对上述积蓄元件进行复位的复位电路，上述复位电路在上述全部传送前和上述部分传送前分别进行复位动作。

由此，在一帧期间，由于在全部传送前和部分传送前进行将积蓄元件复位为预定电位的复位动作，所以可以得到没有拖尾的图像。

此外，根据本发明的固体摄像器件，其中，还包括对上述积蓄元件进行复位的复位电路，上述复位电路在上述全部传送前和多次进行的上述部分传送的每一次之前分别进行复位动作。

由此，由于在一帧期间，在全部传送前和部分传送前进行将积蓄元件复位为预定电压的复位动作，所以可以得到没有拖尾的图像。

此外，根据本发明的固体摄像器件，其中，仅在由上述部分传送而传送的上述积蓄电荷超过一定量的情况下，将由上述全部传送而传送的上述积蓄电荷与由上述部分传送而传送的上述积蓄电荷相加。

由此，通过在上述积蓄元件中将部分传送的过剩电荷和全部传送的电荷相加，可以一次性输出与积蓄在积蓄元件中的电荷相应的信号。

此外，为了解决上述问题，根据本发明的固体摄像器件，其特征在于，包括：将入射光变换为电荷并进行积蓄的受光元件；积蓄电荷的积蓄元件；将积蓄在上述受光元件中的积蓄电荷传送到上述积蓄元件的传送电路；对上述积蓄元件进行复位的复位电路；上述复位电路具有将上述积蓄元件设定为初始电压的第一全部复位和将上述积蓄元件设定为与初始电压不同的预定电压的部分复位这两种动作模式。

由此，在有效利用成为拖尾原因的暗电流，不使受光元件饱和，得到直到高光量区域为止没有不连续的输出特性，而且可以实现大幅度的宽动态范围化。

此外，根据本发明的固体摄像器件，其中，上述复位电路重复多次进行上述预定电压不同的部分复位。

由此，可以调节并有效利用成为拖尾原因的暗电流。

此外，根据本发明的固体摄像器件，其中，重复进行上述部分复位不少于三次，上述复位间隔顺次变短或变长。

由此，可以调节并有效利用成为拖尾原因的暗电流。

此外，根据本发明的固体摄像器件，其中，重复进行上述部分复位不少于三次，缓慢降低或升高上述预定电压。

由此，可以调节并有效利用成为拖尾原因的暗电流。

此外，根据本发明的固体摄像器件，其中，仅在上述部分复位之后传送的上述积蓄电荷超过一定量的情况下，将上述全部复位之后传送的上述积蓄电荷与上述部分复位之后传送的上述积蓄电荷相加。

由此，通过在上述积蓄元件中将部分传送的过剩电荷和全部传送的电荷相加，可以一次性输出与积蓄在积蓄元件中的电荷相对应的信号。

此外，根据本发明的固体摄像器件，其中，上述传送电路由增强型的传送MOS晶体管构成；上述传送MOS晶体管的阈值设定得比构成固体摄像器件的其它增强型MOS晶体管的阈值低。

由此，可以容易地进行全部传送和部分传送的控制、全部复位和部分复位的控制。

此外，根据本发明的固体摄像器件，其中，构成电路的晶体管全部是NMOS晶体管；构成电路的电容是NMOS电容。

由此，可以容易地制造固体摄像器件。

还有，也可以构成一种摄影机，其中，包括上述的固体摄像器件。

本发明的效果如下：

从以上说明可知，对于根据本发明的固体摄像器件，即使在入射大光量的情况下，得到直到高光量区域为止没有不连续的输出特性，而且可以实现大幅度的宽动态范围化。

因此，根据本发明，可以实现宽动态范围化的期望，在数字摄影机、具有摄影机的便携电话等普及的今天，本申请发明的使用价值非常高。

附图说明

本发明的这些和其它目的、优点和特征将从结合表示本发明特定实施例的附图的下述说明中变得更明显。在附图中：

图1是表示现有固体摄像器件的象素部的平面图。

图2是表示现有的固体摄像器件的主感光部和从感光部的光量和输出的关系的图。

图3是表示根据本发明的实施例1的固体摄像器件的结构的电路图。

图4是表示使根据本发明的实施例1的固体摄像器件1动作的时刻(timing)的时序图(timing chart)。

图5是表示图4的主要时刻的电荷状态的图。

图6是表示固体摄像器件的积蓄时间和输出的关系的图。

图7是表示固体摄像器件的光量和输出的关系的图。

图8表示使根据本发明的实施例2的固体摄像器件1动作的时刻的另一个时序图。

图9是表示图8的主要时刻的电荷状态的图。

图10是表示根据本发明的实施例3的固体摄像器件的结构的电路图。

图11是表示使根据本发明的实施例3的固体摄像器件2动作的时刻的时序图。

图12是表示根据本发明的实施例4的固体摄像器件的结构的电路图。

图13是表示使根据本发明的实施例4的固体摄像器件3动作的时刻的时序图。

图14是表示图13的主要时刻的电荷状态的图。

图15是表示使根据本发明的实施例5的固体摄像器件3动作的时刻的时序图。

图16是表示图15的主要时刻的电荷状态的图。

图17是表示使根据本发明的实施例6的固体摄像器件动作的时刻的时序图。

图18是表示使根据本发明的实施例7的固体摄像器件动作的时刻的时序图。

图19是表示使根据本发明的实施例8的固体摄像器件动作的时刻的时序图。

图20是表示根据本发明实施例9的固体摄像器件的结构的电路图。

图21是表示使根据本发明的实施例9的固体摄像器件4动作的时刻的时序图。

图22是表示使用上述实施例1～9的固体摄像器件的摄影机的结构的图。

具体实施方式

下面，使用附图详细地说明本发明的实施例。

(实施例1)

图3是表示根据本发明的实施例1的固体摄像器件的结构的电路图。还有，虽然在行方向、列方向设置多个光电变换部，但是在图3中仅示出了其中之一。

如图3所示，固体摄像器件1包括象素部10、MOS晶体管Q21，噪音信号除去部30、MOS晶体管Q41、脉冲发生电路50a、信号处理部60、电源线L10、复位脉冲施加信号线L11、传送脉冲施加信号线L12、行选择脉冲施加信号线L13、列方向公共信号线L14、采样保持脉冲施加信号线L15、电容部初始化脉冲施加信号线L16、电容部初始化偏压施加线L17、水平选择脉冲施加信号线L18、以及水平输出信号线L19等。

象素部10由光电变换元件PD、作为积蓄电荷的积蓄区域的浮置扩散区FD、作为传送电荷的传送装置的MOS晶体管Q11、作为对积蓄在浮置扩散区FD中的电荷进行初始化的复位装置的MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14构成。

噪音信号除去部30由MOS晶体管Q31、采样电容C31、以及箝位电容C32构成。

还有，MOS晶体管Q11由增强型MOS晶体管构成，通过将MOS晶体管Q11的阈值设定成比构成固体摄像器件1的其它增强型MOS晶体管的阈值低，可以容易地控制完全传送(也表示为全部传送)和不完全传送(也表示为部分传送)。

此外，构成固体摄像器件1的电路的部件全部由NMOS晶体管构成，构成电路的电容部件(采样电容C31和箝位电容C32)也由耗尽型NMOS电容构成。由此，可以容易地制造固体摄像器件1。

象素部10的光电变换元件PD的阳极接地，光电变换元件PD的阴极连接在MOS晶体管Q11的漏极。

MOS晶体管Q11的栅极连接到传送脉冲施加信号线L12，其源极连接在MOS晶体管Q12的源极和MOS晶体管Q13的栅极。这些MOS晶体管Q11的源极、MOS晶体管Q12的源极、和MOS晶体管Q13的栅极共同连接的区域是浮置扩散区FD。

MOS晶体管Q12的漏极连接到电源线L10，其栅极连接到复位脉冲施加信号线L11。MOS晶体管Q13的漏极连接到电源线L10，其源极连接到MOS晶体管Q14的漏极。MOS晶体管Q14的源极连接到列方向公共信号线L14，其栅极连接到行选择脉冲施加信号线L13。

MOS晶体管Q21不仅连接列方向公共信号线L14和噪音信号除去部30，还具有作为用于切断的开关的功能，其漏极连接到列方向公共信号线L14，其栅极连接到采样保持脉冲施加信号线L15，其源极连接到噪音信号除去部30的采样电容C31的一个电极。

噪音信号除去部30的MOS晶体管Q31的漏极连接到电容部初始化偏压施加线L17，其栅极连接到电容部初始化脉冲施加信号线L16，其源极分别连接采样电容C31的另一个电极、箝位电容C32的一个电极以及MOS晶体管Q41的漏极。

MOS晶体管Q41的源极连接到水平输出信号线L19，其栅极连接到水平选择脉冲施加信号线L18。

脉冲发生电路50a在预定的时刻产生用于获得一帧图像的各种脉冲信号，通过各个信号线L11～L13，L15～L18将产生的脉冲信号施加给MOS晶体管Q11，Q12，Q14，Q21，Q31，Q41的栅极。

更详细地说，脉冲发生电路50a通过复位脉冲施加信号线L11将复位脉冲RS施加给象素部10的MOS晶体管Q12的栅极，将传送脉冲TRAN施加给MOS晶体管Q11的栅极，将行选择脉冲SELECT施加给MOS晶体管Q14的栅极。

此外，脉冲发生电路50a将采样保持脉冲SHNC施加给MOS晶体管Q21的栅极。

此外，脉冲发生电路50a将电容部初始化脉冲CLNC施加给MOS晶体管Q31的栅极。

还有，将水平选择脉冲HSR施加给MOS晶体管Q41的栅极。

此外，用于将象素部10输出的电荷变换为电压的信号SIG_LINE施加到列方向公共信号线L14。

此外，用于使采样电容C31和箝位电容C32初始化的电容部初始化偏压施加信号NCDC施加到电容部初始化偏压施加线L17。

当供给这些脉冲信号时，各个MOS晶体管Q11，Q12，Q14，Q21，Q31，Q41被驱动，将来自各个象素部10的信号按照每一行输出到水平输出信号线L19。

此外，由MOS晶体管Q11和脉冲发生电路50a构成传送电路，由MOS晶体管Q12和脉冲发生电路50a构成复位电路。

信号处理部60将通过水平输出信号线L19的每一行信号集中到一帧图像。

接下来，说明本发明固体摄像器件1的动作。

图4是表示使根据本发明实施例1的固体摄像器件1动作的时刻的时序图。

此外，图中，图4(a)～图4(c)分别表示从脉冲发生电路50a对第N行的象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN和行选择脉冲SELECT，图4(d)～图4(f)分别表示从脉冲发生电路50a对第(N+1)行的象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN和行选择脉冲SELECT，图4(g)表示从脉冲发生电路50a对MOS晶体管Q21输出的采样保持脉冲SHNC，图4(h)表示从脉冲发生电路50a对MOS晶体管Q31输出的电容部初始化脉冲CLNC，图4(i)表示从脉冲发生电路50a对各列MOS晶体管Q41顺序输出的水平选择脉冲HSR。

在时刻t0，脉冲发生电路50a首先使全部脉冲停止(OFF)。还有，对下述情况进行说明，即：在时刻t0之前，如图5(a)所示，在第N行象素部10的光电变换元件PD中积蓄通常光量的电荷，在浮置扩散区FD中积蓄高光量的电荷。

接下来，在时刻t1，脉冲发生电路50a在使对第N行象素部10的传送脉冲TRAN、行选择脉冲SELECT启动(ON)的同时，使采样保持脉冲SHNC启动(ON)。由此，使第N行象素部10的MOS晶体管Q11、MOS晶体管Q14和MOS晶体管Q21导通。此外，此时的传送脉冲TRAN为用于使MOS晶体管Q11完全导通(ON)的值的大的脉冲信号，如图5(b)所示，积蓄在光电变换元件PD中的电荷完全传送到浮置扩散区FD中。

因此，将在浮置扩散区FD中一帧期间积蓄的大光量时的电荷与通常光量时的电荷相加，通过MOS晶体管Q13，Q14将与该相加后的电荷对应的电压的象素信号输出到列方向公共信号线L14，还通过MOS晶体管Q21传送到噪音信号除去部30。

接下来，在时刻t2，脉冲发生电路50a在使对第N行象素部10传送的脉冲TRAN停止(OFF)后，在时刻t3到时刻t4期间，使对第N行象素部10的复位脉冲RS启动(ON)。由此，在第N行象素部10的MOS晶体管Q11截止后，MOS晶体管Q12导通。因此，如图5(c)所示，浮置扩散区FD被复位为VDD，通过MOS晶体管Q13，Q14将浮置扩散区FD的复位电位输出到列方向公共信号线L14，还通过MOS晶体管Q21传送到噪音信号除去部30。

这里，在采样电容C31和箝位电容C32产生电荷再分配，并出现除去了MOS晶体管Q13的阈值差的电压。

此外，在时刻t3到t4期间，脉冲发生电路50a使电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)。由此，MOS晶体管Q31导通，在采样电容C31和箝位电容C32施加电容部初始化偏压施加信号NCDC。

接下来，在时刻t5，脉冲发生电路50a使对第N行象素部10的行选择脉冲SELECT和采样保持脉冲SHNC停止(OFF)。由此，MOS晶体管Q21截止。

并且，在时刻t6到t7期间，脉冲发生电路50a使对各列的水平选择脉冲HSR顺序启动(ON)。由此，各列的MOS晶体管Q41顺序导通，进行全部列信号线的1次水平扫描，将一行的象素信号输出到水平输出信号线L19。

此后，在一帧期间，脉冲发生电路50a以低于通常脉冲(完全导通(ON))的电压使对第N行象素部10的传送脉冲TRAN多次启动(ON)。即，成为不完全导通(ON)。此外，在该实施例1中，如图4所示，示出了在下一个第(N+1)行的一水平期间内以低于通常脉冲TRAN的电压使传送脉冲TRAN多次启动(ON)的情况。

由此，积蓄在光电变换元件PD中的接近于饱和的电荷经过了MOS晶体管Q11的栅极电位，电荷积蓄在浮置扩散区FD中。

即，如图5(d)所示，在积蓄在光电变换元件PD中的电荷溢出稍前的时刻使MOS晶体管Q11为不完全导通(ON)，从而使超出预定量的电荷一点一点传送到浮置扩散区FD。

该传送脉冲TRAN缓慢缩短期间A、期间B以及其启动(ON)的间隔，在入射略微超出通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间A这种长的积蓄时间，电荷积蓄在浮置扩散区FD中，在入射大大地超出通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间G的这种短的期间，电荷被积蓄到浮置扩散区FD中，利用在期间A到期间G的整个期间的传送脉冲TRAN，将电荷加到浮置扩散区FD中。

即，通过在一帧期间更多地设置从期间A到期间G这种逐渐缩短积蓄期间的期间，可以使大光量时的动态范围更大。通过在时刻t1到时刻t5的信号检测过程中反复操作这些积蓄在浮置扩散区FD中的大光量时的积蓄信号和不经过电荷传送用MOS晶体管Q11的栅极电位的通常光量的积蓄信号的相加，可以得到如图6和图7所示的输出特性。

此外，该实施例1，虽然在浮置扩散区FD中合计高光量时的电荷和通常光量时的电荷，并将合计的信号输出到列方向公共信号线L14，但是脉冲发生电路50a也可以从浮置扩散区FD将高光量时的电荷和通常光量时的电荷分别输出到列方向公共信号线L14。

(实施例2)

接下来，说明从浮置扩散区FD将高光量时的电荷和通常光量时的电荷分别输出到列方向公共信号线L14的情况的动作。

图8是表示使根据本发明的实施例2的固体摄像器件1动作的时刻的时序图。

此外，图中，图8(a)～图8(c)分别表示从脉冲发生电路50a对第(N-1)行的象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN和行选择脉冲SELECT，图8(d)～(f)分别表示从脉冲发生电路50a对第N行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN和行选择脉冲SELECT，图8(g)表示从脉冲发生电路50a对MOS晶体管Q21输出的采样保持脉冲SHNC，图8(h)表示从脉冲发生电路50a对MOS晶体管Q31输出的电容部初始化脉冲CLNC，图8(i)表示从脉冲发生电路50a对各列的MOS晶体管Q41顺序输出的水平选择脉冲HSR。

与图4时刻的不同点是脉冲发生电路50a分别将大光量时的信号和通常光量时的信号输出到水平输出信号线L19，不容易受暗电流影响而动作。

在时刻t0，脉冲发生电路50a使全部的脉冲停止(OFF)。

在时刻t1，脉冲发生电路50a在使向第(N-1)行的象素部10的复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT启动(ON)的同时，使采样保持脉冲SHNC、电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)。由此，使MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q14、MOS晶体管Q21、MOS晶体管Q31导通。并且，在时刻t2，脉冲发生电路50a在使向第(N-1)行象素部10的复位脉冲RS停止(OFF)的同时，使电容部初始化脉冲CLNC停止(OFF)。由此，使MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q31截止。因此，通过第(N-1)行的象素部10的MOS晶体管Q13，Q14将第(N-1)行象素部10的浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14。

由采样电容C31和箝位电容C32检测此时的电位，并置换为初始化电位。即，由第N行象素部10使用第(N-1)的象素部10的初始化信号。在时刻t3，脉冲发生电路50a使向第(N-1)的象素部10的行选择脉冲SElECT停止(OFF)。

此外，对下述情况进行说明：即在第N行的象素部10中，在时刻t4之前，如图9(a)所示，在光电变换元件PD中积蓄通常光量的电荷，在浮置扩散区FD中积蓄高光量的电荷。

接下来，脉冲发生电路50a在时刻t4到t5使行选择脉冲SELECT启动(ON)，并使第N行的象素部10的MOS晶体管Q14导通，通过MOS晶体管Q13，Q14将大光量信号输出到列方向公共信号线L14。通过采样电容C31和箝位电容C32检测此时的与先前设定的初始化电位的差。

在时刻t6，脉冲发生电路50a使采样保持脉冲SHNC停止(OFF)，并使MOS晶体管Q21截止后，在时刻t7到时刻t8期间进行全部列信号线的一次水平扫描，此时的信号成分就是全部检测大光量信号成分的信号。

接下来，在时刻t9，脉冲发生电路50a使复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT和电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)，使MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q14、MOS晶体管Q31导通，在时刻t10使复位脉冲RS和电容部初始化脉冲CLNC停止(OFF)，使MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q31截止后，通过MOS晶体管Q13、Q14将浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14。通过采样电容C31和箝位电容C32检测此时的电位并使之成为初始化电位。

从时刻t11到时刻t12使传送脉冲TRAN启动(ON)，从而使MOS晶体管Q11导通，通过MOS晶体管Q13，Q14将通常光量信号输出到列方向公共信号线L14。

即，如图9(b)所示，由于使浮置扩散区FD复位，如图9(c)所示，使MOS晶体管Q11完全导通(ON)，通过将积蓄在光变换元件PD中的通常光量时的电荷传送到浮置扩散区FD，使通常光量信号输出到列方向公共信号线L14。

由采样电容C31和箝位电容C32检测与此时之前设定的初始化电位的差。

在时刻t13使行选择脉冲SELECT停止(OFF)，使MOS晶体管Q14截止后，在时刻t14到时刻t15期间进行全部列信号线的一次水平扫描，此时的信号成分全部是检测通常光量信号成分的信号。

即，分别高速进行大光量信号成分传送和通常光量信号成分传送的两种水平传送。

此外，在时刻t16，脉冲发生电路50a使复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT、采样保持脉冲SHNC和电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)，从而使第N行象素部10的MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q14和MOS晶体管Q21、MOS晶体管Q31导通，如图9(d)所示，通过使浮置扩散区FD复位为VDD，并通过MOS晶体管Q13，MOS晶体管Q14将浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14，产生第(N+i)行的象素部10中的光电变换元件PD的大光量信号检测时的初始化电压。

并且，在时刻t17，脉冲发生电路50a使复位脉冲RS和电容初始化脉冲CLNC停止(OFF)，从而使第N行象素部10的MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q31截止后，在时刻t8，使行选择脉冲SELECT停止(OFF)，从而使第N行象素部10的MOS晶体管Q14截止以后，不仅在一帧期间，并且多次以低于通常脉冲的电压使传送脉冲TRAN启动(ON)，如图9(e)所示，将经过了电荷传送用的MOS晶体管Q11的栅极电位的电荷积蓄在浮置扩散区FD中。

传送脉冲TRAN缓慢缩短期间A、期间B及其启动间隔，在入射稍微超出通常饱和电荷量的光量的情况下，在期间A这种长的积蓄时间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，在入射大大地超出通常饱和电荷量的光量的情况下，在期间G这种短的期间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，利用从期间A到D的全部期间的传送脉冲TRAN，将电荷加到浮置扩散区FD中。

即，通过在一帧期间更多地设置从期间A到G这种缓慢地缩短积蓄期间的期间，可以使大光量时的动态范围更宽。

在时刻t7到时刻t8传送这些积蓄在浮置扩散区FD的大光量时的积蓄信号，在时刻t14到时刻t15传送不通过电荷传送用的MOS晶体管Q11的栅极电位的通常光量的积蓄信号。通过在后段的信号处理部60将这两个信号成分相加，可以得到如图6和图7所示的输出特性。

此外，在此时的信号处理部60，在通常光量的积蓄信号不足一定量以上的情况下，通过设定成不相加大光量时的积蓄信号，可以削减由于长时间曝光在低照度时过多的含有显眼的暗电流成分的大光量时的积蓄信号成分，可以仅输出通常光量的积蓄信号，实现暗电流少的宽动态范围化。

(实施例3)

接下来，说明根据本发明的其它实施例的固体摄像器件。

图10是表示根据本发明的实施例3的固体摄像器件的结构的电路图。此外，虽然实际中在行方向、列方向设置多个象素部，但是图10仅表示其中的一个。此外，与图3所示的固体摄像器件1对应的部分使用相同的符号，省略该说明。

与实施例2情况的不同点是在由设置在固体摄像器件2内的噪音信号除去部30a，30b分别检测大光量时的信号和通常光量时的信号的同时，将大光量时的信号加到通常光量的信号中，由内置在物品中的加法控制部70(比较器71)判断。

如图10所示，固体摄像器件2由象素部10、MOS晶体管Q21a，Q21b，噪音信号除去部30a，30b，加法控制部70，MOS晶体管Q41a，Q41b，信号处理部60，电源线L10，复位脉冲施加信号线L11，传送脉冲施加信号线L12，行选择脉冲施加信号线L13，列方向公共信号线L14，采样保持脉冲施加信号线L15a，L15b，电容部初始化脉冲施加信号线L16a，L16b，电容部初始化偏压施加线L17，水平选择脉冲施加信号线L18，水平输出信号线L19等构成。

噪音信号除去部30a与噪音信号除去部30相同，由MOS晶体管Q31a，采样电容C31a，箝位电容C32a构成。此外，噪音信号除去部30b与噪音信号除去部30相同，由MOS晶体管Q31，采样电容C31b，箝位电容C32b构成。

加法控制部70由比较器71，反相器72，MOS晶体管Q71，Q72，Q73，Q74，Q75构成。

列方向公共信号线L14分别连接到MOS晶体管Q21a的漏极和MOS晶体管Q21b的漏极。MOS晶体管Q21a的栅极连接到采样保持脉冲施加信号线L15a，其源极连接在噪音信号除去部30a的采样电容C31a的一个端子。MOS晶体管Q21b的栅极连接到采样保持脉冲施加信号线L15b，其源极连接到噪音信号除去部30b的采样电容C31b的一个端子。

噪音信号除去部30a的MOS晶体管Q31a的漏极连接到电容部初始化偏压施加线L17，其源极连接到采样电容C31a和箝位电容C32a和MOS晶体管Q41a的漏极，其栅极连接到电容部初始化脉冲施加信号线L16a。噪音信号除去部30b的MOS晶体管Q31b的漏极连接到电容部初始化偏压施加线L17，其源极连接到采样电容C31b和箝位电容C32b和MOS晶体管Q41b的漏极，其栅极连接到电容部初始化脉冲施加信号线L16b。

加法控制部70的比较器71比较箝位电容C32a的电压与预先设定的参考电压VREF，在箝位电容C32a的电压高于参考电压VREF的情况下，输出高电平的信号，在相反的情况下，输出低电平的信号。反相器器72使比较器71的输出电平反转。

MOS晶体管Q71的栅极连接到比较器71的输出，其漏极连接到MOS晶体管Q31a的源极，其源极连接到MOS晶体管Q72的源极和MOS晶体管Q73的漏极。MOS晶体管Q72的栅极连接到比较器71的输出，其漏极连接到箝位电容C32b。MOS晶体管Q73的栅极连接到反相器72的输出，其源极接GND。MOS晶体管Q74的栅极连接到反相器72的输出，其漏极连接到水平选择脉冲施加信号线L18，其源极连接到MOS晶体管Q41a的栅极。MOS晶体管Q75的栅极连接到比较器71的输出，其漏极连接到水平选择脉冲施加信号线L18，其源极连接到MOS晶体管Q41b的栅极。

MOS晶体管Q41a的漏极连接到采样电容C31a和箝位电容C32a，其源极连接到水平输出信号线L19。MOS晶体管Q41b的漏极连接到采样电容C31b和箝位电容C32b，其源极连接到水平输出信号L19。

脉冲发生电路50b将复位脉冲RS输出到复位脉冲施加信号线L11，将传送脉冲TRAN输出到传送施加信号线L12，将行选择脉冲SELECT输出到行选择脉冲施加信号线L13。

此外，脉冲发生电路50b将采样保持脉冲SHNC1输出到采样保持脉冲施加信号线L15b，将电容部初始化脉冲CLNC1输出到电容部初始化脉冲施加信号线L16b。此外，脉冲发生电路50b将采样保持脉冲SHNC2输出到采样保持脉冲施加信号线L15a，将电容部初始化脉冲CLNC2输出到电容部初始化脉冲施加信号线L16a。而且，脉冲发生电路50b将水平选择脉冲HSR输出到水平选择脉冲施加信号线L18。

由此，根据加法控制部70的比较的判断结果，将大光量时的信号和通常光量的信号相加的信号以及通常光量的信号输出到水平输出信号线L19。

接下来，说明本发明固体摄像器件2的动作。

图11是表示使根据本实施例3的固体摄像器件2动作的时刻的时序图。

此外，图中，图11(a)～图11(c)分别表示从脉冲发生电路50b对第(N-1)行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN和行选择脉冲SELECT，图11(d)～图11(f)分别表示从脉冲发生电路50b对第N行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN和行选择脉冲SELECT，图11(g)表示从脉冲发生电路50b对MOS晶体管Q21b输出的采样保持脉冲SHNC1，图11(h)表示从脉冲发生电路50b对MOS晶体管Q31b输出的电容部初始化脉冲CLNC1，图11(i)表示从脉冲发生电路50b对MOS晶体管Q21a输出的采样保持脉冲SHNC2，图11(j)表示从脉冲发生电路50b对MOS晶体管Q31a输出的电容部初始化脉冲CLNC2，图11(k)表示从脉冲发生电路50b对各列MOS晶体管Q41a，Q41b顺次输出的水平选择脉冲HSR。

在时刻t0，脉冲发生电路50b使全部的脉冲停止(OFF)。

在时刻t1，脉冲发生电路50b在使对第(N-1)行的象素部10的复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT启动(ON)的同时，使采样保持脉冲SHNC1、电容部初始化脉冲CLNC1启动(ON)，在时刻t2，在使对第(N-1)行象素部10的复位脉冲RS、电容部初始化脉冲CLNC1停止(OFF)后，通过第(N-1)行象素部10的MOS晶体管Q13，Q14将第(N-1)行象素部10的浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14。

由采样电容C31b和箝位电容C32b检测此时的电位并切换为初始化电位。

在时刻t3，脉冲发生电路50b在使对第(N-1)行的象素部10的行选择脉冲SELECT停止(OFF)后，在时刻t4到时刻t5使对第N行象素部10的行选择脉冲SELECT启动(ON)，并通过MOS晶体管Q13，Q14将大光量信号输出到列方向公共信号线L14。

由采样电容C31b和箝位电容C32b检测与此时之前设定的初始化电位的差。

在时刻t6，脉冲发生电路50b使采样保持脉冲SHNC1停止(OFF)以使得通过列方向公共信号线L14的信号不会输入到噪音信号除去部30b中，并使MOS晶体管Q21b截止。

在时刻t7，脉冲发生电路50b在使对第N行象素部10的复位脉冲RS和行选择脉冲SELECT启动(ON)的同时，使采样保持脉冲SHNC2和电容部初始化脉冲CLNC2启动(ON)，在时刻t8，在使对第N行象素部10的复位脉冲RS停止(OFF)的同时，使对电容部初始化脉冲CLNC2停止(OFF)后，通过MOS晶体管Q13，Q14将第N行象素部10的浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14。

由采样电容C31a和箝位电容C32a检测此时的电位并使之成为初始化电位。

在时刻t9到时刻t10，脉冲发生电路50b使对第N行象素部10的传送脉冲TRAN启动(ON)，并通过MOS晶体管Q13，Q14将通常光量信号输出到列方向公共信号线L14。

由采样电容C31a和箝位电容C32a检测与此时之前设定的初始化电位的差。由比较器71判断此时的差电压和参考电压VREF，在差电压大于一固定电压(此种情况大于饱和电压)时，将高电平电压输出到比较器71的输出。由此，由于MOS晶体管Q71，Q72，Q75变为导通状态，MOS晶体管Q73，Q74变为截止状态，所以形成采样电容C32a的电压与箝位电容C32b的电压相加。

而且，在时刻t11，脉冲发生电路50b在使行选择脉冲SELECT、采样保持脉冲SHNC2停止(OFF)后，在时刻t12到时刻t13期间，进行全列信号线的一次水平扫描，由于此时的水平选择脉冲HSR仅施加给MOS晶体管Q41b，所以信号成分成为水平传送将全部大光量信号成分和通常光量信号成分相加得到的信号。

另一方面，在时刻t9到时刻t10，脉冲发生电路50b使传送脉冲TRAN启动(ON)，通过MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14将通常光量信号输出到列方向公共信号线L14，由采样电容C31a和箝位电容C32a检测与预先设定的初始化电位的差时，由比较器71判断该差电压与参考电压VREF，当差电压小于一固定电压(此种情况小于饱和电压)时，将低电平输出到比较器71的输出。

由此，由于MOS晶体管Q71，Q72，Q75变为截止状态，MOS晶体管Q73，Q74变为导通状态，在时刻t12到时刻t13期间，仅箝位电容C32a电压进行对全部列信号线的一次水平扫描。

通过这种加法控制部70的比较器71，可以判断固体摄像器件2内部是大光量入射还是通常光量入射，可以削减由于长时间曝光在低照度时过多地含有显眼的暗电流成分的大光量时的积蓄信号成分，并仅输出通常光量的积蓄信号，可以实现暗电流少的宽动态范围化。

此外，在时刻t14，脉冲发生电路50b在使对第N行象素部10的复位脉冲RS和行选择脉冲SELECT启动(ON)的同时，使电容部初始化脉冲CLNC1启动(ON)，通过MOS晶体管Q13，Q14将浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14，并产生第N行象素部10中的光电变换元件PD的大光量信号检测时的初始化电压。

在时刻t15，在使复位脉冲RS、电容部初始化脉冲CLNC1停止(OFF)后，在时刻t16，在使行选择脉冲SELECT停止(OFF)以后，通过在一帧期间，或多次以低于通常脉冲的电压使传送脉冲TRAN启动(ON)，将经过了电荷传送用的传送MOS晶体管Q11的栅极电位的电荷积蓄在浮置扩散区FD中。传送脉冲TRAN在缓慢缩短期间A、期间B与其启动(ON)的间隔，并入射稍微超过通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间A这种长积蓄时间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，在入射大大地超出通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间G这样的短期间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，利用期间A到期间G的全部期间中的传送脉冲TRAN，将电荷加到浮置扩散区FD中。即，通过在一帧期间更多地设置从期间A到期间G这种逐渐缩短积蓄期间的期间，可以使大光量时的动态范围更宽。

在时刻t4到时刻t5传送这种积蓄在浮置扩散区FD中的大光量时的积蓄信号，在时刻t9到时刻t10传送不经过电荷传送用MOS晶体管Q11的栅极电位的通常光量的积蓄信号。将这两个信号成分保持在各自的噪音消除电路中，通过比较器71的电压电平判断，在使这两个信号成分相加的情况下，可以得到如图6和图7示出的输出特性。由于可以削减由于长时间曝光在低照度时过多的含有显眼的暗电流成分的大光量时的积蓄信号，并且能仅输出通常光量的积蓄信号，所以可以实现暗电流少的宽动态范围。

此外，在实施例1～3中，作为传送电荷的传送装置的MOS晶体管Q11是增强型的，其阈值低于其它增强型MOS晶体管的阈值，而且通过使积蓄电荷的积蓄区域设定为电源线电压的MOS晶体管Q12为耗尽型，可以提供容易显示特性的固体摄像器件。

此外，在实施例1～3中，通过使全部电路为NMOS晶体管，噪音消除器电容也由耗尽型的NMOS电容构成，可以抑制制造成本，提供暗电流少的固体摄像器件。

(实施例4)

图12是表示根据本发明实施例4的固体摄像器件的结构的电路图。还有，虽然在行方向、列方向配置多个光电变换部，但是在图12中仅示出了其中的一个。

如图12所示，固体摄像器件3由象素部10、MOS晶体管Q21，噪音信号除去部30，MOS晶体管Q41、脉冲发生电路50c、信号处理部60，电源线L10，复位脉冲施加信号线L11，传送脉冲施加信号线L12，行选择脉冲施加信号线L13，列方向公共信号线L14，采样保持脉冲施加信号线L15，电容部初始化脉冲施加信号线L16，电容部初始化偏压施加线L17，水平选择脉冲施加信号线L18，水平输出信号线L19等构成。

象素部10由光电变换元件PD、作为积蓄电荷的积蓄区域的浮置扩散区FD、作为传送电荷的传送装置的MOS晶体管Q11、MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14构成。

噪音信号除去部30由MOS晶体管Q31，采样电容C31，箝位电容C32b构成。

还有，MOS晶体管Q11由增强型MOS晶体管构成，如此构成使得MOS晶体管Q11的阈值设定为低于构成固体摄像器件3的其它增强型MOS晶体管的阈值，由此可以容易地控制完全传送和不完全传送。

此外，构成固体摄像器件3的电路的部件全部由NMOS晶体管构成，构成电路的电容部件(采样电容C31和箝位电容C32)也由耗尽型的NMOS电容构成。由此，可以容易地制造固体摄像器件3。

象素部10的光电变换元件PD的阳极接地，光电变换元件PD的阴极连接到MOS晶体管Q11的漏极。

MOS晶体管Q11的栅极连接到传送脉冲施加信号线L12，其源极连接到MOS晶体管Q12的源极和MOS晶体管Q13的栅极。这些MOS晶体管Q11的源极、MOS晶体管Q12的源极、和MOS晶体管Q13的栅极共同连接的区域是浮置扩散区FD。

MOS晶体管Q12的漏极连接到电源线L10，其栅极连接到复位脉冲施加信号线L11。MOS晶体管Q13的漏极连接到电源线L10，其源极连接到MOS晶体管Q14的漏极。MOS晶体管Q14的源极连接到列方向公共信号线L14，其栅极连接到行选择脉冲施加信号线L13。

MOS晶体管Q21具有连接或者切断列方向公共信号线L14和噪音信号除去部30的开关的功能，其漏极连接到列方向公共信号线L14，其栅极连接到采样保持脉冲施加信号线L15，其源极连接到噪音信号除去部30的采样电容C31的一个电极。

噪音信号除去部30的MOS晶体管Q31的漏极连接到电容部初始化偏压施加线L17，其栅极连接到电容部初始化脉冲施加信号线L16，其源极分别连接到采样电容C31的另一个电极、箝位电容C32的一个电极和MOS晶体管Q41的漏极。

MOS晶体管Q41的源极连接到水平输出信号线L19，其栅极连接到水平选择脉冲施加信号线L18。

脉冲发生电路50c在预定的时刻生成用于取得一帧图像的各种脉冲信号，通过各个信号线L11～L13，L15～L18将生成的脉冲信号施加给各个MOS晶体管Q11，Q12，Q14，Q21，Q31，Q41的栅极。

更详细地，脉冲发生电路50c通过复位脉冲施加信号线L11将复位脉冲RS施加给象素部10的MOS晶体管Q12的栅极，将传送脉冲TRAN施加给MOS晶体管Q11的栅极，将行选择脉冲SELECT施加给MOS晶体管Q14的栅极。

还有，由于复位脉冲RS、传送脉冲TRAN、行选择脉冲SELECT是为了参考扫描第(N+1)行的象素部10时的脉冲表示的，所以目的相同。

此外，脉冲发生电路50c将采样保持脉冲SHNC施加给MOS晶体管Q21的栅极。

此外，脉冲发生电路50c将电容部初始化脉冲CLNC施加给MOS晶体管Q31的栅极。

还有，将水平选择脉冲HSR施加给MOS晶体管Q41的栅极。

还有，在列方向公共信号线L14施加用于将由象素部10输出的电荷变换为电压的信号SIG_LINE。

此外，在电容部初始化偏压施加线L17施加用于使采样电容C31和箝位电容C32初始化的电容部初始化偏压施加信号NCDC。

当供给这些脉冲信号时，各个MOS晶体管Q11，Q12，Q14，Q21，Q31，Q41被驱动，从各个象素部10向水平输出信号线L19按照每行输出信号。

信号处理部60将通过水平输出信号线L19的每行信号集中在一帧的图像中。

接下来，说明本发明固体摄像器件3的动作。

图13是表示使根据本实施例4的固体摄像器件3动作的时刻的时序图。

此外，图中，图13(a)～图13(c)分别表示从脉冲发生电路50c对第N行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN和行选择脉冲SELECT，图13(d)～图13(f)分别表示从脉冲发生电路50c对第(N+1)行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN和行选择脉冲SELECT，图13(g)表示从脉冲发生电路50c对MOS晶体管Q21输出的采样保持脉冲SHNC，图13(h)表示从脉冲发生电路50c对MOS晶体管Q31输出的电容部初始化脉冲CLNC，图13(i)表示从脉冲发生电路50c对各列MOS晶体管Q41顺次输出的水平选择脉冲HSR。

在时刻t0，脉冲发生电路50c使全部脉冲停止(OFF)。此外，对下述情况进行说明，即在时刻t0之前，如图14(a)所示，在第N行的象素部10的光电变换元件PD中积蓄通常光量的电荷，在浮置扩散区FD中积蓄高光量的电荷。

接下来，在时刻t1，脉冲发生电路50c在使对第N行的象素部10的传送脉冲TRAN、行选择脉冲SELECT启动(ON)的同时，使采样保持脉冲SHNC启动(ON)。由此，第N行象素部10的MOS晶体管Q11、MOS晶体管Q14和MOS晶体管Q21导通。此外，此时的传送脉冲TRAN是使MOS晶体管Q11完全导通(ON)的值的大脉冲信号，如图14(b)所示，将积蓄在光电变换元件PD中的电荷完全传送到浮置扩散区FD中。

因此，将在浮置扩散区FD中一帧期间积蓄的大光量时的电荷与通常光量时的电荷相加，通过MOS晶体管Q13，Q14将与该相加后的电荷对应的电压的象素信号输出到列方向公共信号线L14，并且，通过MOS晶体管Q21传送到噪音信号除去部30。

接下来，在时刻t2，在脉冲发生电路50c使对第N行象素部10的传送脉冲TRAN停止(OFF)后，在时刻t3到时刻t4之间，使对第N行象素部10的复位脉冲RS启动(ON)。由此，在第N行象素部10的MOS晶体管Q11截止后，MOS晶体管Q12导通。因此，如图14(c)所示，浮置扩散区FD被复位为VDD，浮置扩散区FD的复位电位通过MOS晶体管Q13，Q14输出到列方向公共信号线L14，并且通过MOS晶体管21传送到噪音信号除去部30。

这里，由采样电容C31和箝位电容C32产生电荷再分配，出现减去MOS晶体管Q13的阈值差的电压。

此外，在时刻t3到时刻t4之间，脉冲发生电路50c使电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)。由此，MOS晶体管Q31导通，将电容部初始化偏压施加信号NCDC施加给采样电容C31和箝位电容C32。

接下来，在时刻t5，脉冲发生电路50c使对第N行象素部10的行选择脉冲SELECT和采样保持脉冲SHNC停止(OFF)。由此，MOS晶体管Q21截止。

并且，在时刻t6到时刻t7期间，脉冲发生电路50c使对各列的水平选择脉冲HSR顺次启动(ON)。由此，各列的MOS晶体管Q41顺次导通，进行全列信号线的一次水平扫描，将一行的象素信号输出到水平输出信号线L19。并且，在时刻t8结束一个水平期间。

此后，在一帧期间，在时刻t9到时刻t10，使复位脉冲RS启动(ON)，并暂时将浮置扩散区FD设定为初始化电位后，此后，脉冲发生电路50c在一帧期间以低于通常脉冲(完全导通(ON))的电压使对第N行象素部10的传送脉冲TRAN多次启动(ON)。即，脉冲发生电路50c在下一个一帧期间，由于再次除去积蓄在浮置扩散区FD中的拖尾(smear：污点)引起的电荷，所以使MOS晶体管Q11不完全导通(ON)。还有，在该实施例4中，如图13所示，示出了在下一个第(N+1)行的1个水平期间以低于通常脉冲的电压使传送脉冲TRAN多次启动(ON)的情况。

由此，积蓄在光电变换元件PD中的接近于饱和的电荷经过了MOS晶体管Q11的栅极电位，电荷积蓄在浮置扩散区FD中。

即，如图14(d)所示，通过在比积蓄在光电变换元件PD中的电荷溢出稍前的时刻使MOS晶体管Q11不完全导通(ON)，可以将超出预定量的电荷一点一点预先传送到浮置扩散区FD中。

该传送脉冲TRAN在缓慢缩短期间A、期间B与其启动(ON)的间隔，并入射稍微超过通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间A这种长积蓄时间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，在入射大大地超出通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间G这样的短期间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，利用期间A到期间G的全部期间中的传送脉冲TRAN，将电荷加到浮置扩散区FD中。

即，通过在一帧期间更多地设置从期间A到期间G这种逐渐缩短积蓄期间的期间，可以使大光量时的动态范围更宽。通过由时刻t1到时刻t5的信号检测过程反复进行积蓄在浮置扩散区FD中的大光量时的积蓄信号和不经过MOS晶体管Q11的栅极电位的通常光量的积蓄信号的相加，可以得到如图6和图7所示的输出特性。

此外，对于该实施例4，虽然在浮置扩散区FD中将高光量时的电荷和通常光量时的电荷合计，并使合计后的信号输出到列方向公共信号线L14，也可以是脉冲发生电路50c将来自浮置扩散区FD的高光量时的电荷和通常光量时的电荷分别输出到列方向公共信号线L14。

(实施例5)

接下来，对来自浮置扩散区FD的高光量时的电荷和通常光量时的电荷分别输出到列方向公共信号线L14的情况的动作进行说明。

图15是表示使根据本实施例5的固体摄像器件3动作的时间的时序图。

此外，图中，图15(a)～图15(c)分别表示从脉冲发生电路50c对第(N-1)行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN和行选择脉冲SELECT，图15(d)～图15(f)分别表示从脉冲发生电路50c对第N行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN和行选择脉冲SELECT，图15(g)表示从脉冲发生电路50c对MOS晶体管Q21输出的采样保持脉冲SHNC，图15(h)表示从脉冲发生电路50c对MOS晶体管Q31输出的电容部初始化脉冲CLNC，图15(i)表示从脉冲发生电路50c对各列MOS晶体管Q41顺次输出的水平选择脉冲HSR。

与图13的不同点是：脉冲发生电路50c分别将大光量时的信号和通常光量时的信号输出到水平输出信号线L19，不容易受暗电流影响而动作。

在时刻t0，脉冲发生电路50c使全部脉冲停止(OFF)。

在时刻t1，脉冲发生电路50c在使向第(N-1)行的象素部10的复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT启动(ON)的同时，使采样保持脉冲SHNC、电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)。由此，MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q14和MOS晶体管Q21、MOS晶体管Q31导通。并且，在时刻t2，脉冲发生电路50c在使向第(N-1)行象素部10的复位脉冲RS停止(OFF)的同时，使电容部初始化脉冲CLNC停止(OFF)。由此，MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q31截止。因此，通过第(N-1)行象素部10的MOS晶体管Q13，Q14将第(N-1)行的象素部10的浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14。

由采样电容C31和箝位电容C32检测此时的电位，并置换为初始化电位。即，由第N行象素部10使用第(N-1)行象素部10的初始化信号。在时刻t3，脉冲发生电路50c使向第(N-1)行象素部的行选择脉冲SELECT停止(OFF)。

此外对下述情况进行说明，即在第N行象素部10中，在时刻t4之前，如图16(a)所示，以将通常光量的电荷积蓄在光电变换元件PD中，将高光量的电荷积蓄在浮置扩散区FD中。

接下来，在时刻t4到时刻t5，脉冲发生电路50c使行选择脉冲SELECT启动(ON)，使第N行象素部10的MOS晶体管Q14导通，通过MOS晶体管Q13，Q14将大光量信号输出到列方向公共信号线L14。此时，由采用电容C31和箝位电容C32检测与预先设定的初始化电位的差。

在时刻t5，脉冲发生电路50c使采样保持脉冲SHNC停止(OFF)，从而使MOS晶体管Q21截止后，在时刻t6到时刻t7期间，进行全列信号线的一次水平扫描，此时的信号成分全部是检测大光量信号成分的信号。

接下来，在时刻t8，脉冲发生电路50c使复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT采样保持脉冲SHNC和电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)，使MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q14、MOS晶体管Q31导通，在时刻t9，使复位脉冲RS和电容部初始化脉冲CLNC停止(OFF)，使MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q31截止后，通过MOS晶体管Q13，Q14将浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14。由采样电容C31和箝位电容C32检测此时的电位并使之成为初始化电位。

在时刻t10到时刻t11，使传送脉冲TRAN启动(ON)，使MOS晶体管Q11导通，通过MOS晶体管Q13，Q14将通常光量信号输出到列方向公共信号线L14。

即，如图16((b)所示，由于使浮置扩散区FD复位，所以如图16(c)所示，使MOS晶体管Q11完全导通(ON)，由于将积蓄在光电变换元件PD中的通常光量时的电荷传送到浮置扩散区FD中，所以可以将通常光量信号输出到列方向公共信号线L14。

由采样电容C31和箝位电容C32检测与此时之前设定的初始化电位的差。

在时刻t12，使行选择脉冲SELECT停止(OFF)，使MOS晶体管Q14截止后，在时刻t13到时刻t14期间进行全部列信号线的一次水平扫描，此时的信号成分是检测全部通常光量信号成分的信号成分。

即，分别高速地进行大光量信号成分传送和通常光量信号成分传送这两种水平传送。

此外，在时刻t15，脉冲发生电路50c使复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT、采样保持脉冲SHNC和电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)，使第N象素部10的MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q14和MOS晶体管Q21、MOS晶体管Q31导通，如图16(d)所示，使浮置扩散区FD复位为VDD，通过MOS晶体管Q13，MOS晶体管Q14将浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14，产生在第(N+1)行象素部10中的光电变换元件PD的大光量信号检测时的初始化电压。

并且，在时刻t16，脉冲发生电路50c使复位脉冲RS和电容部初始化脉冲CLNC停止(OFF)，使第N行的象素部10的MOS晶体管Q12、MOS晶体管Q31截止后，在时刻t17使行选择脉冲SELECT停止(OFF)，使第N行象素部10的MOS晶体管Q14截止后，在一帧期间，在时刻t18到时刻t19使复位脉冲启动(ON)，暂时将浮置扩散区FD设定为初始化电位时，不仅在一帧期间，而且多次以低于通常脉冲的电压使传送脉冲TRAN启动(ON)，如图16(e)所示，将经过了MOS晶体管Q11的栅极电位的电荷积蓄在浮置扩散区FD中。

传送脉冲TRAN在缓慢缩短期间A、期间B与其启动(ON)的间隔，并入射稍微超过通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间A这种长积蓄时间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，在入射大大地超出通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间G这样的短期间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，利用期间A到期间G的全部期间中的传送脉冲TRAN，将电荷加到浮置扩散区FD中。利用在期间A到期间G的全部期间中的传送脉冲TRAN，将电荷加到浮置扩散区FD中。

即，通过在一帧期间更多地设置从期间A到期间G这种逐渐缩短积蓄时间的期间，可以使大光量时的动态范围更宽。

通过在时刻t6到时刻t7传送这些积蓄在浮置扩散区FD中的大光量时的积蓄信号，并且在时刻t3到时刻t4传送不经过MOS晶体管Q11的栅极电位的通常光量的积蓄信号，可以得到如图6和图7所示的输出特性。

此外，由此时的信号处理部60，在通常光量的积蓄信号不超过一定量以上的情况下，通过设定成使得不相加大光量时的积蓄信号，可以削减由于长时间曝光在低照度时过多地含有显眼的暗电流成分的大光量时的积蓄信号成分，可以仅输出通常光量的积蓄信号，实现暗电流少的宽动态范围化。

(实施例6)

接下来，对来自浮置扩散区FD的高光量时的电荷和通常光量时的电荷各自输出到列方向公共信号线L14的情况的动作进行说明。

图17是表示使根据本实施例6的固体摄像器件3动作的时刻的时序图。

与图15的时刻的不同点是在一个水平消隐期间分别检测饱和光量以上的大光量积蓄信号和饱和光量以下的通常光量积蓄信号并输出到水平信号线，不容易受到暗电流影响而动作。

下面说明本发明的固体摄像器件的动作。

此外，图中，图17(a)～图17(c)分别表示从脉冲发生电路50c对第N行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN和行选择脉冲SELECT，图17(d)表示从脉冲发生电路50c对MOS晶体管Q21输出的采样保持脉冲SHNC，图17(e)表示从脉冲发生电路50c对MOS晶体管Q31输出的电容部初始化脉冲CLNC，图17(f)表示从脉冲发生电路50c对MOS晶体管Q41输出的水平选择脉冲HSR。

在时刻t0，使全部脉冲停止(OFF)。在时刻t1，在使对第N行的象素部10的复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT启动(ON)的同时，使采样保持脉冲SHNC、电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)，在时刻t2，使复位脉冲RS和电容部初始化脉冲CLNC停止(OFF)、通过MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14将第N行象素部10的浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14。由采样电容C31和箝位电容C32检测此时的电位并设定为初始化电位。接下来，在时刻t3到时刻t4，使第N行的象素部10的传送脉冲TRAN启动(ON)，通过MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14将饱和光量以下的通常光量信号输出到列方向公共信号线L14。由采样电容C31和箝位电容C32检测与此时之前设定的初始化电位的差。并且，在时刻t5，在使行选择脉冲SELECT和采样保持脉冲SHNC停止(OFF)后，在时刻t6到时刻t7期间，进行全列信号线的一次水平扫描，此时的信号成分全部是检测通常光量信号的成分。

接下来，在时刻t8，再次使第N行象素部10的复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT启动(ON)的同时，使采样保持脉冲SHNC、电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)，在时刻t9，使复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT和电容部初始化脉冲CLNC停止(OFF)，通过MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14将第N行象素部10的浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14。由采样电容C31和箝位电容C32检测此时的电位并设定为初始化电位。

此后，在时刻t9到时刻t10，通过以低于通常脉冲的电压多次使传送脉冲TRAN启动(ON)，将经过了MOS晶体管Q11的栅极电位的电荷积蓄在浮置扩散区FD中。传送脉冲TRAN在缓慢缩短期间A、期间B与其启动(ON)的间隔，并入射稍微超过通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间A这种长积蓄时间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，在入射大大地超出通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间G这样的短期间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，利用期间A到期间G的全部期间中的传送脉冲TRAN，将电荷加到浮置扩散区FD中。即，通过在一帧期间更多地设置从期间A到期间G这种逐渐缩短积蓄期间的期间，可以使大光量时的动态范围更宽。在时刻t 10到时刻t11，这些积蓄在浮置扩散区FD中的饱和光量以上的大光量积蓄信号通过使行选择脉冲SELECT启动(ON)积蓄在浮置扩散区FD中，通过MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14输出在列方向公共信号线L14。由采样电容C31和箝位电容C32检测与此时之前设定初始化电位的差。在从时刻t12到时刻t13期间，进行全部列信号线的一次水平扫描，此时的信号成分全部是检测大光量信号的成分。通过由后级的信号处理电路使这两个信号成分相加，可以得到如图6和图7所示的输出特性。此外，在此时的信号处理部60中，在通常光量的积蓄信号不超过一定量以上的情况下，通过设定成使得不相加大光量时的积蓄信号，可以削减由于长时间曝光在低照度时过多地含有显眼的暗电流成分的大光量时的积蓄信号成分，可以仅输出通常光量的积蓄信号，实现暗电流少的宽动态范围化。

此外，这里，虽然在时刻t8到时刻t11的期间使采样保持脉冲SHNC为高电平，也可以与行选择脉冲SELECT同步并使之成为高电平。

(实施例7)

使用图12和图18说明本发明的固体摄像器件。

图18是表示使本发明实施例7的固体摄像器件动作的时刻的时序图。

这里，上述实施例1～6构成为具有将积蓄在光电变换元件PD中的大致全部积蓄电荷传送到浮置扩散区FD的全部传送和仅将超过一定量的积蓄电荷传送到浮置扩散区FD的部分传送的两个动作模式。与此相对地，在图18的时刻动作的固体摄像器件构成为具有将浮置扩散区FD设定为初始电压的第一全部复位、将浮置扩散区FD设定为与初始电压不同的预定电压的部分复位的两个动作模式。

此外，图中，图18(a)～图18(c)分别表示从脉冲发生电路50c对第N行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN、行选择脉冲SELECT。图18(d)表示从脉冲发生电路50c对MOS晶体管Q21输出的采样保持脉冲SHNC，图18(e)表示从脉冲发生电路50c对MOS晶体管Q31输出的电容部初始化脉冲CLNC，图18(f)表示从脉冲发生电路50c对MOS晶体管Q41输出的水平选择脉冲HSR。

与图13的时序的不同点是由于利用从光电变换元件PD泄漏到浮置扩散区FD中的电荷作为大光量积蓄信号，所以在第N行象素部10的读出动作期间前的一帧期间，由复位脉冲RS控制积蓄电荷。

下面说明本发明固体摄像器件的动作。在第N行象素部10的读出动期间作前的一帧期间，即时刻t0，全部脉冲停止(OFF)。在时刻t1到时刻t2，使复位脉冲RS启动(ON)，此后，在缓慢缩短期间A、期间B与其启动(ON)的间隔的同时，通过缓慢地降低复位脉冲RS的施加电压，控制从光电变换元件PD泄漏到浮置扩散区FD的电荷的积蓄量。此外，通过缓慢降低这种复位脉冲RS的施加电压，而使浮置扩散区复位，将这种情形记为部分复位或不完全复位。在入射稍微超过通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间A这种长积蓄时间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，在入射大大地超出通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间G这样的短期间将电荷也积蓄在浮置扩散区FD中，利用期间A到期间G的全部期间中的传送脉冲TRAN，将电荷加到浮置扩散区FD中。

即，通过在一帧期间更多地设置从期间A到期间G这种逐渐缩短积蓄期间的期间，可以使大光量时的动态范围更宽。在时刻t3，当使传送脉冲TRAN、行选择脉冲SELECT、采样保持脉冲SHNC启动(ON)时，将大光量时由浮置扩散区FD在一帧期间积蓄的电荷与通常光量时由光电变换元件PD在一帧期间积蓄的电荷相加，并通过MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14将该电位输出到列方向公共信号线L14。

在时刻t4，使传送脉冲TRAN停止(OFF)后，在时刻t5到时刻t6，使复位脉冲RS和电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)，并通过MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14将浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14。此外，将利用这种高电压的复位脉冲RS使浮置扩散区复位的情形记为完全复位。由采样电容C31和箝位电容C32产生电荷再分配，并出现减去MOS晶体管Q13的阈值差的差电压。在时刻t7，使行选择脉冲SELECT、采样保持脉冲SHNC停止(OFF)后，在时刻t8到时刻t9期间，进行全部列信号线的一次水平扫描并结束一个水平期间。即，通过在一帧期间更多地设置从期间A到期间G这种逐渐缩短积蓄期间的期间，可以使大光量时的动态范围更宽。通过在时刻t3到时刻t7的信号检测过程重复将这些积蓄在浮置扩散区FD中的饱和光量以上的大光量积蓄信号与不经过MOS晶体管Q11的栅极电位的饱和光量以下的通常光量积蓄信号相加，可以得到如图6和图7所示的输出特性。

还有，这里缓慢降低时刻t1～t3的复位脉冲RS的电压，也可以与实施例4，5的情况相同，使复位脉冲RS的电压为一固定电压。

(实施例8)

使用图12和图19说明本发明的固体摄像器件。

图19是表示使本发明实施例8的固体摄像器件动作的时刻的时序图。

与图13的时序的不同点是利用复位脉冲RS进行饱和光量以上的大光量积蓄信号的检测。下面说明本发明固体摄像器件的动作。

此外，图中，图19(a)～图19(c)分别表示从脉冲发生电路50c对第N行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN、行选择脉冲SELECT，图19(d)～图19(f)分别表示从脉冲发生电路50c对第(N+1)行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN、以及行选择脉冲SELECT，图19(g)表示从脉冲发生电路50c对MOS晶体管Q21输出的采样保持脉冲SHNC，图19(h)表示从脉冲发生电路50c对MOS晶体管Q31输出的电容部初始化脉冲CLNC，图19(i)表示从脉冲发生电路50c对各列MOS晶体管Q41顺次输出的水平选择脉冲HSR。

在时刻t0，全部脉冲停止(OFF)。在时刻t1到时刻t2，使第(N+1)行象素部10的复位脉冲RS启动(ON)，此后，在缓慢缩短期间A、期间B与其启动(ON)的间隔的同时，通过缓慢地降低复位脉冲RS的施加电压，控制从光电变换元件PD泄漏到浮置扩散区FD的电荷的积蓄量。在入射稍微超过通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间A这种长积蓄时间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，在入射大大地超出通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间G这样的短期间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，利用期间A到期间G的全部期间中的传送脉冲TRAN，将电荷加到浮置扩散区FD中。即，通过在一帧期间更多地设置从期间A到期间G这种逐渐缩短积蓄期间的期间，可以使大光量时的动态范围更宽。

在时刻t3，使对前一扫描行、即第N行象素部10的复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT和采样保持脉冲SHNC、电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)，通过MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14输出到列方向公共信号线L14，并设定浮置扩散区FD的初始化电位后，在时刻t4，使前一扫描行的复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT和电容部初始化脉冲CLNC停止(OFF)。在时刻t5到时刻t6，使该行选择脉冲SELECT启动(ON)，并通过MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14将积蓄在浮置扩散区FD中的饱和光量以上的大光量积蓄信号输出到列方向公共信号线L14，在采样电容C31和箝位电容C32产生电荷再分配，并出现减去MOS晶体管Q13的阈值差的差电压。以该信号作为大光量信号，在时刻t7到时刻t8期间，进行全部列信号线的一次水平扫描。

接下来，在时刻t8，使第(N+1)行的象素部10的复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT和采样保持脉冲SHNC、电容部初始化脉冲CLNC启动(ON)，在时刻t9，使复位脉冲RS和电容部初始化脉冲CLNC停止(OFF)。由此，通过MOS晶体管Q13，MOS晶体管Q14输出到列方向公共信号线L14，并设定浮置扩散区FD的初始化电位。接下来，在时刻t10到时刻t11，使传送脉冲TRAN启动(ON)，在时刻t12使行选择脉冲SELECT和采样保持脉冲SHNC停止(OFF)，通过MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14将不经过MOS晶体管Q11的栅极电位的饱和光量以下的通常光量信号输出到列方向公共信号线L14。此时，在采样电容C31和箝位电容C32产生电荷再分配，并出现减去MOS晶体管Q13的阈值差的差电压。以该信号作为通常光量信号，在时刻t13到时刻t14期间，进行全部列信号线的一次水平扫描。

即，分别检测饱和光量以上的大光量信号传送和饱和光量以下的通常光量信号传送，分别高速地进行水平传送。通过在一帧期间更多地设置从期间A到期间G这种逐渐缩短积蓄期间的期间，可以使大光量时的动态范围更宽。通过由后段的信号处理部60将这两个信号成分相加，可以得到如图6和图7所示的输出特性。此外，在由时的信号处理电路如此设定使得在通常光量的积蓄信号不足一定量以上的情况下，不与大光量时的积蓄信号相加，从而可以削减由于长时间曝光在低照度时过多地含有显眼的暗电流成分的大光量时的积蓄信号成分，可以仅输出通常光量的积蓄信号，实现暗电流少的宽动态范围化。

还有，这里，虽然缓慢降低时刻t1～t3的复位脉冲RS的电压，但也可以缓慢升高复位脉冲RS的电压，与实施例4，5的情况相同，也可以使复位脉冲RS的电压为一固定电压。

(实施例9)

接下来，说明本发明的其它实施例的固体摄像器件。

图20是表示根据本发明实施例9的固体摄像器件的结构的电路图。此外，虽然实际上在行方向、列方向设置多个象素部，但是图20仅表示其中的一个。此外，与图12所示的固体摄像器件3对应部分使用相同的附图标记，并省略对其说明。

与实施例5的情况的不同点是，由设置在固体摄像器件4内的噪音信号除去部30a、30b检测大光量时的信号和通常光量时的信号，并将大光量时的信号与通常光量时的信号相加，由内置在物品中的加法控制部70(比较器71)判断。

如图20所示，固体摄像器件4由象素部10、MOS晶体管Q21a、Q21b、噪音信号除去部30a，30b、加法控制部70、MOS晶体管Q41a，Q41b、信号处理部60、电源线L10，复位脉冲施加信号线L11，传送脉冲施加信号线L12、行选择脉冲施加信号线L13、列方向公共信号线L14、采样保持脉冲施加信号线L15a，L15b、电容部初始化脉冲施加信号线L16a、L16b，电容部初始化偏压施加线L17、水平选择脉冲施加信号线L18、水平输出信号线L19等构成。

噪音信号除去部30a与噪音信号除去部30相同，由MOS晶体管Q31a、采样电容C31a、箝位电容C32a构成。此外，噪音信号除去部30b与噪音信号除去部30相同，由MOS晶体管Q31b、采样电容C31b、箝位电容C32b构成。

加法控制部70由比较器71、反相器72、MOS晶体管Q71，Q72，Q73，Q74，Q75构成。

列方向公共信号线L14分别连接到MOS晶体管Q21a的漏极和MOS晶体管Q21b的漏极。MOS晶体管Q21a的栅极连接到采样保持脉冲施加信号线L15a，其源极连接到噪音信号除去部30a的采样电容C31a的一个端子。MOS晶体管Q21b的栅极连接到采样保持脉冲施加信号线L15b，其源极连接到噪音信号除去部30b的采样电容C31b的一个端子。

噪音信号除去部30a的MOS晶体管Q31a的漏极连接到电容部初始化偏压施加线L17，其源极连接到采样电容C31a和箝位电容C32a和MOS晶体管Q41a的漏极，其栅极连接到电容部初始化偏压施加信号线L16a。噪音信号除去部30b的MOS晶体管Q31b的漏级连接到电容部初始化偏压施加信号线L17，其源极连接到采样电容C31b和箝位电容C32b和MOS晶体管Q41b的漏极，其栅极连接到电容部初始化脉冲施加信号线L16b。

加法控制部70的比较器71比较箝位电容C32a的电压和预先设定的参考电压VREF，在箝位电容C32a的电压高于参考电压VREF的情况下，输出高电平信号，在相反的情况下，输出低电平信号。反相器72使比较器71的输出电平反转。

MOS晶体管Q71的栅极连接到比较器71的输出，其漏极连接到MOS晶体管Q31a的源极，其源极连接到MOS晶体管Q72的源极和MOS晶体管Q73的漏极。MOS晶体管Q72的栅极连接到比较器71的输出，其漏极连接到箝位电容C32b。MOS晶体管Q73的栅极连接到反相器72的输出，其源极接地。MOS晶体管Q74的栅极连接到反相器72的输出，其漏极连接到水平选择脉冲施加信号线L18，其源极连接到MOS晶体管Q41a的栅极。MOS晶体管Q75的栅极连接到比较器71的输出，其漏极连接到水平选择脉冲施加信号线L18，其源极连接到MOS晶体管Q41b的栅极。

MOS晶体管Q41a的漏极连接到采样电容C31a和箝位电容C32a，其源极连接到水平输出信号线L19。MOS晶体管Q41b的漏极连接到采样电容C31b和箝位电容C32b，其源极连接到水平输出信号线L19。

脉冲发生电路50d将复位脉冲RS输出到复位脉冲施加信号线L11，将传送脉冲TRAN输出到传送脉冲施加信号线L12，将行选择脉冲SELECT施加到行选择脉冲施加信号线L13。

此外，脉冲发生电路50d将采样保持脉冲SHNC1输出到采样保持脉冲施加信号线L15b，将电容部初始化脉冲CLNC1输出到电容部初始化脉冲施加信号线L16b。此外，脉冲发生电路50d将采样保持脉冲SHNC2输出到采样保持脉冲施加信号线L15a，将电容部初始化脉冲CLNC2输出到电容部初始化脉冲施加信号线L16a。而且，脉冲发生电路50d将水平选择脉冲HSR输出到水平选择脉冲施加信号线L18。

由此，根据由加法控制部70的比较器71进行的判断结果，将大光量时的信号与通常光量时的信号相加的信号和通常光量的信号输出到水平输出信号线L19。

接下来，说明本发明的固体摄像器件4的动作。

图21是表示使本发明实施例9的固体摄像器件4动作的时刻的时序图。

此外，图中，图21(a)～图21(c)分别表示从脉冲发生电路50d对第(N-1)行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN、行选择脉冲SELECT，图21(d)～图21(f)分别表示从脉冲发生电路50d对第N行象素部10输出的复位脉冲RS、传送脉冲TRAN、行选择脉冲SELECT，图21(g)表示从脉冲发生电路50d对MOS晶体管Q21b输出的采样保持脉冲SHNC1，图21(h)表示从脉冲发生电路50d对MOS晶体管Q31b输出的电容部初始化脉冲CLNC1，图21(i)表示从脉冲发生电路50d对MOS晶体管Q21a输出的采样保持脉冲SHNC2，图21(j)表示从脉冲发生电路50d对MOS晶体管Q31a输出的电容部初始化脉冲CLNC2，图21(k)表示从脉冲发生电路50d对各列MOS晶体管Q41a，Q41b顺次输出的水平选择脉冲HSR。

在时刻t0，脉冲发生电路50d使全部脉冲停止(OFF)。

在时刻t1，脉冲发生电路50d在使对第(N-1)行象素部10的复位脉冲RS、行选择脉冲SELECT启动(ON)的同时，使采样保持脉冲SHNC1、电容部初始化脉冲CLNC1启动(ON)，并且在时刻t2，使对第(N-1)行象素部10的复位脉冲RS、电容部初始化脉冲CLNC1停止(OFF)后，通过第(N-1)行象素部10的MOS晶体管Q13、Q14将第(N-1)行象素部10的浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14。

由采样电容C31b和箝位电容C32b检测此时的电位并置换为初始化电位。

在时刻t3，脉冲发生电路50d在使对第(N-1)行象素部10的行选择脉冲SELECT停止(OFF)后，在时刻t4到时刻t5，使对第N行象素部10的行选择脉冲SELECT启动(ON)，通过MOS晶体管Q13，Q14将大光量信号输出到列方向公共信号线L14。

由采样电容C31b和箝位电容C32b检测与此时之前设定的初始化电位的差。

在时刻t6，脉冲发生电路50d使采样保持脉冲SHNC1停止(OFF)以使得通过列方向信号线L14的信号不会输入到噪音信号除去部30b，并使MOS晶体管Q21截止。

在时刻t7，脉冲发生电路50d在使对第N行象素部10的复位脉冲RS和行选择脉冲SELECT启动(ON)的同时，使采样保持脉冲SHNC2和电容部初始化脉冲CLNC2启动(ON)，在时刻t8，在使对第N行象素部10的复位脉冲RS停止(OFF)的同时，使电容部初始化脉冲CLNC2停止(OFF)后，通过MOS晶体管Q13，Q14将第N行象素部10的浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14。

由采样电容C31a和箝位电容C32a检测此时的电位并使之成为初始化电位。

在时刻t9到时刻t10，脉冲发生电路50d使对第N行象素部10的传送脉冲TRAN启动(ON)，并通过MOS晶体管Q13，Q14将通常光量信号输出到列方向公共信号线L14。

由采样电容C31a和箝位电容C32a检测与此时之前设定的初始化电位的差。由比较器71判断此时的差电压与参考电压VREF，在差电压大于一固定电压(此种情况，大于饱和电压)时，将高电平电压输出到比较器71的输出。由此，由于MOS晶体管Q71，Q72，Q75变为导通状态，MOS晶体管Q73，Q74变为截止状态，所以形成采样电容C32a的电压与箝位电容C32b的电压相加。

而且，在时刻t11，脉冲发生电路50d在使行选择脉冲SELECT、采样保持脉冲SHNC2停止(OFF)后，在从时刻t12到时刻t13之间，进行全部列信号线的一次水平扫描，由于此时的水平选择脉冲HSR仅施加到MOS晶体管Q41b，所以信号成分成为对全部大光量信号成分和通常光量信号成分相加的信号进行水平传送。

另一方面，在时刻t9到时刻t10，脉冲发生电路50d使传送脉冲TRAN启动(ON)，并通过MOS晶体管Q13、MOS晶体管Q14将通常光量信号输出到列方向公共信号线L14，并由采样电容C31a和箝位电容C32a检测与预先设定的初始化电压的差时，由比较器71判断该差电压和参考电压VREF，在差电压小于一固定电压(此种情况，小于饱和电压)时，将低电平电压输出到比较器71的输出。

由此，由于MOS晶体管Q71，Q72，Q75变为截止状态，MOS晶体管Q73，Q74变为导通状态，仅箝位电容C32a的电压在时刻t12到时刻t13期间进行全部列信号线的一次水平扫描。

利用这种加法控制部70的比较器71，可以判断在固体摄像器件4内部是大光量入射还是通常光量入射，可以削减由于长时间曝光在低照度时过多地含有显眼的暗电流成分的大光量时的积蓄信号成分，可以仅输出通常光量的积蓄信号，实现暗电流少的宽动态范围化。

此外，在时刻t14，脉冲发生电路50d在使对第N行象素部10的复位脉冲RS和行选择脉冲SELECT启动(ON)的同时，使电容部初始化脉冲CLNC1启动(ON)，通过MOS晶体管Q13，Q14将浮置扩散区FD的初始化电位输出到列方向公共信号线L14，由此产生第N行象素部10中光电变换元件PD的大光量信号检测时的初始化电压。

在时刻t15，使复位脉冲RS、电容部初始化脉冲CLNC1停止(OFF)后，在时刻t16使行选择脉冲SELECT停止(OFF)以后，通过不仅在一帧期间，而且多次以低于通常脉冲的电压使传送脉冲TRAN启动(ON)，可以将经过了MOS晶体管Q11的栅极电位的电荷积蓄到浮置扩散区FD中。传送脉冲TRAN缓慢缩短期间A、期间B与其启动(ON)的间隔，在入射稍微超过通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间A这种长积蓄时间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，在入射大大地超出通常的饱和电荷量的光量的情况下，在期间G这样的短期间将电荷积蓄在浮置扩散区FD中，利用期间A到期间G的全部期间中的传送脉冲TRAN，将电荷加到浮置扩散区FD中。即，通过在一帧期间更多地设置从期间A到期间G这种逐渐缩短积蓄期间的期间，可以使大光量时的动态范围更宽。

在时刻t4到时刻t5，传送这些积蓄在浮置扩散区FD中的大光量时的积蓄信号，在时刻t9到时刻t10传送经过了MOS晶体管Q11的栅极电位的通常光量的积蓄信号。将这两个信号成分保持在各自的噪音消除电路中，通过比较器71的电压电平判断，使这两个信号成分相加的情况下，可以得到如图6和图7所示的输出特性。由于可以削减由于长时间曝光在低照度时过多地含有显眼的暗电流成分的大光量时的积蓄信号成分，仅输出通常光量的积蓄信号，所以可以实现暗电流少的宽动态范围化。

还有，这里，虽然针对在与实施例4同样的时序驱动控制MOS晶体管Q11，Q12的情况进行说明，但是也可以实施在与实施例5～8同样的时序驱动控制MOS晶体管Q11，Q12。

还有，在实施例4～9中，作为传送电荷的传送装置的MOS晶体管Q11是增强型的，其阈值低于其它增强型MOS晶体管的阈值，而且通过使将积蓄电荷的积蓄区域设定为电源线电压的MOS晶体管Q12为耗尽型，可以提供容易体现特性的固体摄像器件。

此外，在实施例4～9中，由于全部电路是NMOS晶体管，噪音消除电容也由耗尽型NMOS电容构成，可以抑制制造成本，提供暗电流少的固体摄像器件。

并且也可以使用上述固体摄像器件构成摄影机。

(实施例10)

图22表示使用上述实施例1～9的固体摄像器件的摄影机结构的图。

如图22所示，摄影机400包括使被拍摄物体的光学像成像在摄像元件上的透镜401、对透过透镜401的光学像进行光学处理的反射镜和快门等的光学系统402、由上述固体摄像器件实现的MOS型摄像元件403、信号处理部410、时序控制部411等。时序控制部411由获得从MOS型摄像元件403输出的通过半帧(フィ—ルドスル—)的信号和输出信号的差的CDS电路404，对由CDS电路404输出的OB电平信号进行检测的OB箝位电路405、获得OB电平和有效象素信号电平的差，并对该差进行调整的GCA406、将由GCA406输出的模拟信号变换为数字信号的ADC407等构成。时序控制电路411由在对由ADC407输出的数字信号进行信号处理的同时，根据进行驱动时序控制的DSP408、DSP408的指示，在各个时刻对MOS型摄像元件403产生各种驱动脉冲的TG409等构成。

对于这样构成的摄影机400，通过上述固体摄像器件实现的MOS型摄像元件403，可以实现在得到直到大光量区域没有不连续的输出特性的同时，使用实现大幅度的宽动态范围化的固体摄像器件得到高画质的图像的摄影机。

本发明的固体摄像器件对于不使感光度降低、即使在入射大光量的情况下也可以得到直线性高、动态范围宽的光响应，且在室内、室外和光量大幅度变化的摄像条件下的最适宜的数字摄影机等是非常有用的。

Claims (14)

1.一种固体摄像器件，其特征在于，包括：

将入射光变换为电荷并进行积蓄的受光元件；

积蓄电荷的积蓄元件；以及

将积蓄在上述受光元件中的积蓄电荷传送到上述积蓄元件的传送电路；

上述传送电路具有将上述积蓄电荷的大致全部传送到上述积蓄元件的全部传送和仅将超过一定量的上述积蓄电荷传送到上述积蓄元件的部分传送这两种动作模式。

2.根据权利要求1记载的固体摄像器件，其特征在于：上述传送电路多次重复进行传送间隔不同的上述部分传送。

3.根据权利要求2记载的固体摄像器件，其特征在于：重复进行上述部分传送不少于三次，上述传送间隔顺次变短或变长。

4.根据权利要求1记载的固体摄像器件，其特征在于：还包括使上述积蓄元件复位的复位电路，上述复位电路在上述全部传送前和上述部分传送前分别进行复位动作。

5.根据权利要求2记载的固体摄像器件，其特征在于：还包括使上述积蓄元件复位的复位电路，上述复位电路在上述全部传送前和多次进行的上述部分传送的每一次之前分别进行复位动作。

6.根据权利要求1记载的固体摄像器件，其特征在于：仅在由上述部分传送而传送的上述积蓄电荷超过一定量的情况下，将由上述全部传送而传送的上述积蓄电荷与由上述部分传送而传送的上述积蓄电荷相加。

7.一种固体摄像器件，其特征在于，包括：

将入射光变换为电荷并进行积蓄的受光元件；

积蓄电荷的积蓄元件；

将积蓄在上述受光元件中的积蓄电荷传送到上述积蓄元件的传送电路；以及

对上述积蓄元件进行复位的复位电路；

上述复位电路具有将上述积蓄元件设定为初始电压的第一全部复位和将上述积蓄元件设定为与初始电压不同的预定电压的部分复位这两种动作模式。

8.根据权利要求7记载的固体摄像器件，其特征在于：上述复位电路重复多次进行上述预定电压不同的部分复位。

9.根据权利要求8记载的固体摄像器件，其特在于：重复进行上述部分复位不少于三次，上述复位间隔顺次变短或变长。

10.根据权利要求8记载的固体摄像器件，其特征在于：重复进行上述部分复位不少于三次，缓慢降低或升高上述预定电压。

11.根据权利要求7记载的固体摄像器件，其特征在于：仅在上述部分复位之后传送的上述积蓄电荷超过一定量的情况下，将上述全部复位之后传送的上述积蓄电荷与上述部分复位之后传送的上述积蓄电荷相加。

12.根据权利要求1或7记载的固体摄像器件，其特征在于：

上述传送电路由增强型的传送MOS晶体管构成；

上述传送MOS晶体管的阈值设定得比构成固体摄像器件的其它增强型MOS晶体管的阈值低。

13.根据权利要求1或7记载的固体摄像器件，其特征在于：

构成电路的晶体管全部是NMOS晶体管；

构成电路的电容是NMOS电容。

14.一种摄影机，其特征在于：包括权利要求1或7记载的固体摄像器件。

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