TW201043018A - Solid-state image pickup element and control method thereof - Google Patents

Description

201043018 SL〜畫素選擇信號； TG〜傳送控制信號； TG0〜傳送控制基準信號； TG1〜控制信號； V(FD)〜FD電位；

Vdd〜電源電位；

Vout〜輸出電位； V s s〜接地電位。 ❹ 五、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 無。 六、 發明說明： I發明所屬之技術領域】 本發明係有關於固態攝影元件及其控制方法，且特別 〇 有關於固態攝影元件的動態範圍（dynamic range)的放大。 【先前技術】 CCD(Charge-coupled device)或 CMOS(Complementary mental-oxide semiconductor)影像感測器等固態攝影元 件最初主要是安裝於攝影機或數位相機内，現今也安裝於 行動電話内，因為其價廉且消耗的電力低的優點而相當地 普及。 然而固態攝影元件的感測能力仍大幅地落後人眼的視 3 201043018 覺感測能力。人眼的視覺在一視野内即使有4〜5數量級左 右的亮度分佈，也能夠充分的判斷出亮處與暗處的對比。 這個優秀的對比感測能力是透過視網膜内某些受光細胞能 夠對每個細胞做個別的光感應特性調整而實現的。 對此，傳統的固態攝影元件在某個時間點攝影的視野 内有極端的亮度差異的情況下，會很難同時獲得視野内在 亮處與暗處充分的對比。也就是說，以亮處或暗處任一者 為起始.點，另一者的亮度部份也要維#充分的對比的情況 下攝影是非常困難的。 因此，特開2000_340779號公報（專利文獻n中記载 藉由具備一種能夠因應入射周邊畫素的光量來移動各晝素 電路的受光感測範圍的機構，來擴大動態範圍的半導體攝 影元件的構造。 特開2004-159274號公報（專利文獻2)中記載畫素電 路的組成為一般單純的構造，但藉由從畫素電路中取出長 時間累積龍照度信號與短時間累㈣高照度信號，來防 止南照度的光電荷飽和來擴大動態範圍。相同地，特開 2004-363666號公報（專利文獻3)中記載獨立取出長時間 光電荷累積的低照度信號、短時間光電荷累積的中照度信 號、超短時間光電荷累積的高照度信號，同時後段的信號 處理相這些信號做組合，藉此實現適當的動態範圍控弟^° 將動態範圍較廣的攝影條件做動態地變更。 [習知技術文獻] > 專利文獻1 :特開2000-340779號公報 201043018 專利文獻2 :特開20 04-1 59274號公報 專利文獻3 :特開2004-363666號公報 然而上述專利文獻i所記載的架構中，必須配置兩個 光感知畫素，包括各畫素電路中感知自身受光量的第】光 感知晝素，以及用來感知鄰近畫素的平均受光量並且透過 阻抗元件與其他畫素電路互相連接的第2光感知晝素。因 此，要應用於特別有晝素電路小型化的訴求的攜帶型裝置 上會有困難。 〇 而在專利文獻2及3中，儘管畫素電路能夠小型化， 但用以將光感知元件所產生的信號電荷傳送至浮動擴散領 域的傳送閘控制，以及由畫素電路讀出的信號的後段處理 則過於複雜化。 也就疋說，達成畫素電路的小型化，若想要不伴隨晝 素電路的控制或畫素電路後段的運算處理複雜化，就报難 達成動態範圍擴大的.目的。 〇 本發明即疋以解決上述問題為目的，提供一種可以擴 大動態範圍的固態攝影元件，並且不使畫素電路的組成、 畫素電路的控制及/或晝素電路的後段運算處理複雜化。 【發明内容】 根據本發明的固態攝影元件具備晝素控制裝置，用以 控制畫素電路及在畫素電路的信號電荷傳送。 置I电路包 括：光感知元件，因應接受光產生信號電荷；蓄積領域， 蓄積光感知元件所產生的信號電荷；浮動擴散領 ’从及 5 201043018 2送電路’動作時將蓄積領域的信號電荷傳送至浮動擴散 =，非動作時遮斷傳送。畫素控制裝置因應畫素電路的 =光位準來㈣上述料電路，使受光量錢定值以上 時，比起^量比既定值低時延長了傳送電路的動作期間。 較好的實施例是晝素控制裝置使傳送電路在既定期間 ’並且在既定期間傳送至浮動擴散領域的信號電荷量 土準大的的情況下，延長傳送電路的動作，另一方面， 束信號電荷量在基準以下的情況下，於既定期間結 時間點將傳送電路轉為非動作狀態。 構造月的固態攝影元件的控制方法包括:對上述 的=畫素電路’在傳送電路非動作時將光感知元件產生 ^號電荷蓄積至蓄積領域的步驟；藉由將傳送電路由既 域的使蓄積步驟中蓄積在蓄積領 送至傳送至浮動擴散領域的步驟；當既定期間傳 長傳送=的信號電荷量比基準值大的情況下，延 號電荷《期間以後先感知兀件產生的信 何追加傳送至浮動擴散領域的步驟。 根據本發明另—個眘 數的畫素電路. 冑_，固態攝影元件，包括：複 :電路，以及控制電路，控制各畫素電 領域，蓄積…-因應接-光產生信號電荷；蓄積 以及傕、…疋件所產生的信號電荷；浮動擴散領域. 傳送電路，動作時將蓄積 擴散铕祕^ 4鈮電何傳送至浮動 =域，非動作時遮斷傳送。控制電 中的傳送間’使傳送閉在完全-素電路 得廷期間動作，並且使傳送 201043018 閘在完全傳送期間經過後的第1期間持續動作。其中士全 傳送期間是將蓄積領域的最大信號電荷累積量由蓄積領域 經過傳送閘傳送至浮動擴散領域所需要的期間。而浮動擴 散領域的容量值是用以接收最大信號電荷蓄積量所必須的 第1容量值，以及用以接受第〗期間内光感知元件所產生 的信號電荷所必須的第2容量值的和以上。 根據本發明另一個實施例，固態攝影元件的控制方法 〇 包括：對上述構造的畫素電路，傳送閘關閉時將光感知元 件產生的信號電荷蓄積至蓄積領域的步驟；使傳送閘在完 全傳送期間動作的步驟；使傳送閘在完全傳送期間經過後 的第1期間持續動作，在動作步驟之後將光感知元件產生 的信號電荷追加傳送至浮動擴散領域的步驟。其中完全傳 送期間是將蓄積領域的最大信號電荷累積量由蓄積領域經 過傳送閘傳送至浮動擴散領域所需要的期間。而浮動擴散 領域的容量值是用以接收最大信號電荷蓄積量所必須的第 〇 1容量值，以及用以接受第1期間内光感知元件所產生的 k號電荷所必須的第2容量值的和以上。 根據本發明，基於簡單的畫素電路構造下，提供一種 可以擴大動態範圍的固態攝影元件，並且不使畫素電路的 組成、畫素電路的控制及/或畫素電路的後段運算處理複雜 化。這個結果使得需同時具備對應搭載於攜帶裝置内所要 求的小型化’以及動態範圍廣範圍化的固態攝影元件能夠 以低成本製作而成。 7 201043018 【實施方式】 以下將參照圖式詳細地說明本發明的實施例。而以下 的圖中對應相同的部份會標示相同的符號，而不做重複的 說明。 [實施例1 ] 第1圖係根據本發明實施例1的畫素電路及畫素控制 電路的組成電路圖。 參照第1圖晝素電路！〇〇具備做為「光感知元件」的 光一極體10、蓄積領域15、傳送電路2〇、浮動擴散領域 30、重置開關35、構成「增幅器」的電晶體4〇、及畫素選 擇開關50。 光二極體10設置於供給接地電位Vss的接地節點5及 傳送電路2G之間。在第！圈的例子中，光二極體1〇的陽 極連接接地節點5,光二極體1〇的陰極構成由光二極體1〇 所產生的信號電荷的累積領域15。也就是在第丨圖的例子 中，信號電荷是在陰極（nS)的多數載子，也就是電子（負 電荷）。蓄積領域15由於寄生容量等而存在有既定的容量 Cpd。一般的畫素結構中，光二極體1〇的受光面積會盡可 能地確保在佈局所制約的範圍内’所以某種程度地確保蓄 積領域15的容量Cpd。蓄積領域15中可能蓄積的最大信 號電荷量會依容量Cpd而定。 ° 傳送電路2GS由連接於蓄積領域15及浮動擴散領域 30之間的傳送閘21所構成。傳送閘21是由受到傳送控制 信號TG來控制開啟或關閉的電晶體所構成。在第^圖的例 201043018 子中，傳送閘？ ！ & ，1 21為η型電晶體所構成。 傳送閉21因應傳送控制 閘21開啟的期間…〃啟或關閉。在傳送 擴散領域何會由#積領域15傳送至浮動 、路20進仃動作。另外在傳送閘21m 閉的期間，信號電荷停止由蓄積領域15傳 閘:關 域3〇,傳送電路20不進行動作。 +動擴散領 Ο ο 重置_ %因應重置信號削將浮動擴 性連接提供電源電位v 1域30電 就是1應重置開關35:: 電源節點6。也 置開關35的開啟，存在於浮動擴 的信號電荷（負電荷）會祜 領域30 电仃）會被接地郎點5吸收， 3〇内蓄積的信號電荷量完 獷散領域 位，也可以採❹。3外Μ重置電 /、罨，原電位Vdd不同的電位。 浮動擴散領域3〇也存在著由寄生電容所造成的既定 容量⑽。浮動擴散領域3。的容量Cfd在由傳送閉= 傳送的信號電荷量的預估的最大值接受範圍内，最好β 小越好。那是因為當Cfd越小，對應於浮動擴散領域^ 信號電荷量的差而生成的FD電位V(FD)的差就會 使檢測感度提高。 ’ 畫素選擇開關50與構成增幅器的電晶體4〇串聯於 源節點6及晝素電路100的輸出節點N〇之間。例如畫素電 擇開關50是由因應畫素選擇信號SL❿開啟# 曰選 土电晶體 所構成。當畫素選擇開關5〇開啟，就會形成—條 电/愿食卩 點6開始，透過電晶體4〇、晝素選擇開關5〇、輪出節 No、圖中未表示的資料線、電流源15〇，到達接地節：點 9 201043018 的路徑。 電晶體40的閘極連接至浮動擴散 意冬、往抵Μ β日， ’ 3 〇。此結果在 Ϊ素選擇開關50開啟期間電晶體40 g ^ ^ 會做為源極追隨放大 器動作，產生因應浮動擴散領域30 .L φ ^ ^ ^ ^ . 電位的電位電信號。 此電信號透過畫素選擇開關5〇輸 θ 丄办 物出節點No。也就 疋，由電晶體40構成的「增幅器所輪 、a W輸出的電信號可以透 過開啟的畫素選擇開關50,由輸出節點ν〇取出。 本實施例中，電源電位Vdd及接地 ^ ^ 把1 電位 Vss 為 Vdd>Vss 的關係1是可藉由（Vdd-Vss)的電位差提供電路動作必要 传偏壓的話，兩者可分別設定任意的電位。也就是說接 地電位Vss能夠設定在接地電位以外的任意電位(也可以 是負電位）。 畫素控制電路200包括回授浮動擴散領域3〇的電位用 的路徑205、產生因應浮動擴散領域3。的電位的反轉增幅 電路210、計時電路22〇、脈衝產生器23〇。 第2圖係反轉增幅電路21〇的電路組成圖。 參照第2圖，反轉增幅電路21〇包括串聯於接地節點 5與電源節點6之間的電晶體212及214。電晶體212的間 極連接於電源節點6’因此電晶冑212相當於阻抗元件的 機能。當連接電晶體214的閘極的輸入節點N1的電位超過 對應電晶冑214的閥值電壓的既定電位時，反轉增幅電路 21〇會把接地電位Vss(邏輯上為低位準，以下以「l位準」 表示）的信號輸出至輪出節點N2。相反地，當輪入節點ni 的電位比既定的電位低時，反轉增幅電路21 〇會把電源電 10 201043018 位Vdd(邏輯上為高位準，以下以「h位準」表示）的信號輪 出至輸出節點N2。輸入節點N1連接至第1圖所示的回授 路徑205。輸出節點N2連接至第1圖所示的脈衝產生器 230。 再次參照第1圖’反轉增幅電路21 〇在浮動擴散領域 30的電位（以下稱FD電位）V(FD)比基準電位低時輸出0位 準信號，相反地，FD電位V(FD)比基準電位高時輸出l位 準信號。 FD電位V(FD)被重置為電源電位vdd後，隨著信號電 的蓄積量增大而下降，FD電位V(FD)在畫素電路1〇〇的受 光量大時相對地變低，受光量小時相對地增高。因此，藉 由反轉增幅電路210的設計（電晶體214的閥值電壓），能 夠構成當浮動擴散領域3〇的信號電荷量比基準電壓大時 輸出Η位準信號，當信號電荷量在基準以下時輸出l位準 信號的結構。 〇 。十時電路220會根據用來制定傳送電路2〇原本的動作 時間用的傳送控制基準信號TG0,產生被設定為由傳送控 制基準信冑TG0產生開始既定的期間會開啟的控制信號 TG；l。脈衝產生器23〇接收信號TG〇、τ(η及反轉增幅電路 210的輸出信號（也就是表示浮動擴散領域3〇的信號電荷 量是否大於基準的信號)，生成要施加在傳送閑21的閘： 上的傳送控制信號TG。 其中反轉增幅電路210也可 …又置於脈衝產生器230 内4。也就是說，該構造可以是當對脈衝產生器23〇直 201043018 接輸入FD電位V(FD)，同時脈衝產生器23〇内部產生表亍 FD電位WD)是否比基準電位低，或是換言之浮動擴散領 域3 0的信號電荷量是否比基準高的信號的構造。 接著使用第3圖及第4圖說明畫素電路100及畫素控 制電路200的動作。 ’、工 參照第3圖，脖* P弓冒|_ + 士 時間點U時重置信號Rfd產生，開啟重 置開關35。如此—來，FD電位v(fd)被重置為電源電位 vdd。這個狀態下，如第4U)圖所示，浮動擴散領域別不 存在信號電荷。然後因為傳送問21關閉（傳送電路2〇非動 =態蓄積領域15及浮動擴散領域3q之間存在著位能 壁，即使畜積領域15存在有信號電荷也無法傳送至浮動 擴散領域30。 心王斤動 :人：照第3圖，因應晝素電路1〇。的受$，光二極 準H = t電荷累積至#積領域15。然後在傳送控制基 心〇要發生的時間點，2前，如第4(b)圖所示，目 則‘、因應畫素電路_的受光量而產生的，號電荇9〇成 為蓄積至蓄積領域15的狀態。 的…爾 …、'、第3圖，傳送控制基準信號τ 〜t3的期間被設定為使傳送開2",齡 Μ門點 4⑷圖所示，因為傳送電路^ 動楯電路20的動作，蓄積領域15及浮 、 —3〇之間的位能障壁會降低，在時間# ΐ2 蓄積於蓄積颔敁，c 隹矸間點t2之刖 30。另外時_ t2❸信號電荷會傳送至浮動擴散領域 /、 ’、電路的控制相同，一般的設定會使 12 201043018 其對應時間點t2前蓄積於蓄積 需的最小時間限度。 ㈣域15的信號電荷傳送所 如第3圖所示，隨著信號電荷往浮動擴散 达，FD電位V⑽會產生變化。當畫素電路⑽的受光= 越大，也就是被傳送的作號雷丼 下降就會增大。Μ號電何量越多’叩電位V⑽的 Ο Ο 在本實施例，畫素控制電路200因應畫素電路刚的 又光位準（具體來說受光量 m 以里在既疋量以1時與受光量比既 疋量低時比較）’產生傳送 嫌泰 疋佐制乜諕TG，使時間點t3以後 傳送電路20的動作時間延長。 ,、 牧也就疋說，脈衝產生器 230(第1圖）會因應時間點^ 制e @ 電位V(FD)產生傳送控 .仏號TG，使傳送閘21的開啟期間改變。 脈衝產生器230在時間點t3的FJ)電位v(fd)在基準 :位以上’浮動擴散領域3〇信號電荷量在基準以下時，與 傳达控制信號TG0相同生成僂读松也,> 成傳送控制栺號TG。這個結果 傳送閘21會在時間點^ 3時關閉，传、至# 吋關閉傳送電路20會在原 本的動作期間時間點t2〜t3 M傻成為非動作狀態。如此一 ，如第4(d)圖所示，因為在時間 % ^ 1 仕吁間點U以後傳送電路2〇 所形成的位能障壁再次上升 所以畜積領域〗5往浮動擴散 領域30的信號傳送會停止。 + Q 此時如第3圖所示，在時間點 ΐ<3以後，FD電位v(FD)維持在睥門赴 于隹時間點U時的電位。然後 在隨者時間點t5時透過晝素選 Μ ι遇擇信唬SL開啟畫素選擇開 關5〇(第1圖），因應FD電位V(FD)的於 屮於 ）的輪出電位Vout由輸 出知點No被讀出。 201043018 另一方面，當脈衝產生器230在時間點乜的FD電位 V(FD)比基準電位低，浮動擴散領域3〇信號電荷量比基準 大時’就會生成傳送控制信號TG使傳送閑21的開啟期間 延長。具體來說，所產生的傳送控制信號κ會使得傳送閘 21的開啟期間延長由計時電路22〇 (第i圖）所設定的延 長時間Td，也就是說控制信號TG1的H位準期間傳_ 會維持在開啟。 胍衝產生器230 /1、町间點 LU叼 電位V⑽與基準電位比較結果的信號（第i圖的反轉增幅 電路川的輸出信號）、傳送控制基準㈣TG0、以及控制 域TG1的正反器及/或邏㈣的組合來做任意地設計。或 所述，也可以直接將FD電位_輸入至脈衝產生 = 30,在脈衝產生器23。内部產生表示叩電位卿與 基準電位比較的結果的信號。 2二此，在畫素電路100的受光量比基準大時，傳送開 21的開啟期間(傳送電路2〇的動作期間)延長， 圖所示，因時間點t3〜t4内受 信號電荷㈣會傳送至浮動擴:：光二極體1〇新產生的 圖所亍，… 域3〇蓄積。結果如第3 囫斤不即使在時間點t3以後，FD雷仞 下降。太杳t 定W電位V(FD)也會更加地 本實施例的晝素電路1〇〇中， 量㈤為了承受_閘2 / =㈣域30的容 作期門k]啟期間（傳送電路20的動 曰、長所追加的信號電荷量，| & 閥值。麸接“ 了董會6又汁在比平常更大的 俚然後如第4⑴圖所示， 的時間點推 π n點t3延長時間Td後 ^門點…傳送電路2〇所形成的位能障壁再次上升， 201043018 所以=15往浮動擴散領域30的信號傳止。 擇信…敌畫

Vout由|出— ’、抑電位V(FD)的輸出電位 由輪出郎點No被讀出。其 期間只要包括“纟素選擇開關50的開啟 执宝。榀l 間點t5)，可以任意地 δ又疋 例如可以產生的書夸^ & 畫素選擇信號SL，使時間點t2前 到下一個重置時間點（時間 v吁间點tl)則為止都維持著 Ο 開關50的開啟。 才有童言選擇 根據實施例1的晝素控制， 置京電路100的受光特性 如第5圖所示。第5圖的橫軸 愤釉录不畫素電路100的受光量 (入射光量）’縱轴表示根據輪出雷办v 课榭出電位Vout所產生的畫素輪 出信號OUT。 ' 晝素輸出信號GUT與輸出電位ν_相反，受光量越大 就會以越南的值信號表示。也就是說，畫素電路_的受 光量為〇，FD電位V⑽不會由重置電位變化，輸出電位 V〇ut=Vdd時畫素輸出信號〇υτ為最小值⑻。相反地，畫 素電路1〇0的受光亮超過限度，浮動擴散領域3。的信號電 荷飽和’輸出電位Vout=VddBf畫素輸出信號〇υτ為最大 值。 第5圖中的基準先量Lr是表示傳送閘21開啟期間， 也就是傳送電路20的動作期間是否延長的基準值。當信號 電荷累積至浮動擴散領域30這個基準量^時的fd電位 VCFD)相當於前述的FD電位V(FD)的基準電位。 當光量在基準光量Lr以下時，畫素電路100按照通常 15 201043018 冇量的時間點t2(第2圖）為止的信號電 域、：素輸出信號ουτ。也就是說’在這樣的低照度領 …畫素輸出信號0UT對受光量的變化特性，也就是受 又特性會保持在與以往相同的陡崎程度。 映出當光量^基準光量LrA時，就能夠生成反 映出延長的傳送電路20的動 内光二極# in A 97(傳相21的開啟期間） 生的信號電荷量的畫素信號OUT。這個结 果比起浮動擴散領域30的容 " ^ . ^ 為通常值（也就是比本 實施例晝素電路100的Cfd小）， 止積蓄於積蓄領域15的_ ，間點t2為 °號電何而產生輪出信號OUT的習 知畫素控制（第5圖的虛線）， ' 在阿…、度領域下能夠提高對 量變化的畫素輸出信號_的變化比例。 這個結果提高了高照度領域下 此能夠擴大畫素電路100的動離範圍:、此力，因 設定基準光量Lr，確保於規定二圍。特別是藉由適當地 於規疋的低照度領域（<Lr)下的受 光感度特性仍與習知技術相同 ）下的又

At鉑嬸士叙吁γ ^ 4 ’在南照度領域下也 Μ擴園。而如以上說明所能理解的，畫素電路 ⑽所達成的動態範圍會依延長時間Μ而變化。換… 根據本實施例的畫素電路控 、。 圍來設計需要的延長時間Td 4因應所希望的動態範 加實施例1的畫素控制中，畫素電路沒有追 ’、，1、2成要素’只有控制傳送閉2 (傳送電路20的動作期間） 、幵 m 長的有無，就能實現上述的動 ‘“圍擴大。因此根據本實施例搭載了畫素電…畫 201043018 素控制電路200的固態攝影元件，除了晝素電路小型化， 同時能夠在不用使畫素控制(畫素電路的控制)或畫素電路 後段的運算處理複雜化的情況下，擴大動態範圍。結果就 月t*夠以低成本臬作出兼具搭載於攜帶裝置内所需求的小型 化以及較廣#自態、範圍兩個優點_態攝影元件。 [實施例1的變形例] 、實施例1中，說明了單—畫素電路及其控制，實際上， ο複數的畫素電路1GG適用於配置於陣列上固態攝影元件才 是本發月所著眼的主要目的。而關於畫素控制電路测（第 1圖），因為存在計時電路22〇或脈衝產生器2⑽等組成要 素因此需要某種程度的面積。因此，實施例1的變形例 中’將說明使用實施例】的晝素電路100及晝素控制電路 200的固態攝影元件更有效率的組成結構。 參…、第6圖，根據本發明實施例丨的變形例的固態攝 影疋件中’第1圖所示的畫素電路1〇〇行列狀地配置，構 Ο成畫素陣列1〇5。該晝素陣列中’晝素列能依垂直掃描而 依序選擇，畫素行則依水平掃描而依序選擇。而基本上， 在此的說明中畫素陣列105内的全部畫素電路100會適用 1施例1的晝素控制，但也可以僅是構成畫素陣列1〇5的 一部分晝素是用實施例1的畫素控制。 例如透過垂直掃描，當複數的畫素列中其中一列被選 為掃描對象’輸出電位Vqu1：會由該掃描列的畫素電路往每 個設於晝素行的資料線110輸出。如上所述，各晝素電路 1〇〇與貝料線110的連接可以透過畫素選擇開關5〇(第1圖） 17 201043018 做控制。 畫素控制電路2DG(第】圖）配置在每個畫素行。然後 在各畫素行中，畫素控制電路與各畫素電路剛之間 配置有選擇開關250及255。選擇開關25〇插入連接於畫 素控制電⑬2GG與對應的晝素電路⑽的傳送電路2〇之 間。選擇開關255插入連接於畫素控制電4測與對應的 畫素電路100的回授路徑205之間。 固態攝影元件中，各畫素電路100因應垂直掃描及/ 或水平掃描依序被㈣，因此藉由控制各畫素行中選擇開 關250及255的開啟與關閉，同一行複數的畫素電路ι〇〇 中的一個就會選擇性地與畫素控制料200連接。藉此， 屬於同-畫素行的複數畫素電路⑽能夠共有同—個畫素 控制電路200。也就是說’各畫素電路1〇〇能夠適用於第3 圖所示的信號序列來實行實施例1的畫素控制。 作成上述的架構’就能夠抑制畫素控制電路2〇〇的個 數來減少電路面積，同時藉由將畫素控制電路2〇。配置在 畫素陣歹"卜，能夠縮小畫素陣列面積。因此能夠更輕易地 構成適合搭載於攜帶裝置内的小型攝影元件。 在實施例1的變形例中，每個畫素行配置】個畫素控 制電路2 0 0 ’同' —個轩ΐλΐ AA办主 订内的畫素電路100共用同一個畫素 控制電路2GG，但是也可以是其他的組成來共用畫素控制 電路200。例如’也可以是畫素行以外的其他每個群組配 置共通的畫素控制電路_，在屬於該群組的複數個畫素 電路1 0G與畫素控制電$ _ <間適當地配置選擇開關 18 201043018 250、255。或是可以將各畫素行在分割為複數個群組 置共通的畫素控制電路200。也就是說，關於共 用晝素控制電路2〇〇的畫素電路1〇〇的群組可 設定。 床恩地 [實施例2] 實施例2中說明將浮動擴散領域30的電位V(FD)直接 回授的實施例1的組成做重新配置後，根據將几電位V(FD) 〇增幅的電信號回授，來控制傳送閘21的開啟期間（傳送電 路20的動作期間）的結構。 第7圖係根據本發明實施例2的畫素電路及畫素控制 電路的組成電路圖。 將第7圖與第1圖做比較，實施例2中的晝素電路1〇〇 的輸出節點No經過回授路徑205連接至晝素控制電路 2〇〇。如實施例1中所說明的，在畫素選擇開關5〇開啟期 間透過做為源極追隨放大器動作的電晶體40，因應浮動 C)擴散領域3〇的電位V(FD)的輸出電位Vout會產生於輸出 節點No。然後輸出電位v〇Ui：透過回授路徑205傳達至晝 素控制電路200。 輸出電位Vout是透過電晶體40而被增幅的電位，因 此就減少了設置反轉增幅電路210的必要性。也就是說， 藉由在脈衝產生器230内配置反向器等，就能夠根據輸出 電位V〇ut產生顯示FD電位V(FD)與基準電位的比較結果 的信號。而對電晶體40與畫素選擇開關50的連接點設置 回授路徑205也同樣可以將輸出電位v〇ut回授。第7圖所 19 201043018 不的其他電路組成與第1圖相同，因此不做重複說明β 第8圖係說明第7圖所示實施例2的畫素電路的控制 動作的波形圖。 將第8圖與第3圖相比，實施例2的畫素控制中，在 時間點t3以則的—^期間内，必須要設置使畫素選擇開關 5〇開啟’利用電流源15°驅動輸出節點No產生輪出電位 Vout的期間。藉此與實施例1相同，能夠等價地實行在時 間點t3 # FD電位V(FD)與基準電位的比較（相當於受光量 與基準光量Lr :第5圖的比較）。 第8圖的例子中，透過將畫素選擇信號SL與傳送控制 基準信號TG0在同樣的期間(時刻t2〜t3)設定為Η位準， 使畫素選擇開Μ 50開啟。如此—來，藉由輸出電位W 的回授，能夠與第3圖同樣地產生傳送控制基準信號TG0。 在_素控制上，對應於時間點t3的輸出電位 的回授以及時間點t5的畫素和1〇。所讀出的輸出電位 畫素選擇開關5。的開啟期間的設定必須有最低限。 但是如第3圖所述，° 1 I- /、要包括上述最低限期間，畫素選擇 開關5G㈣啟期間可以任意地設定。例如，時間點t2以 刚到下次重置時間點(時間點tl)的前一瞬間， 選擇開關50的開啟’產生畫素選擇信號SL。 、 關於畫素控制及其他動作與實施例i(第3圖， 因此不重複說明。 路丨〇〇及畫素控制電路 代替FD電位V(FD)回授， 因此根據實施例2的畫素電 200(第7圖）’藉由輪出電位v〇ut 20 201043018 能夠時間與實施例1相同的畫素控制。也就是說，能夠同 時實現維持畫素電路的小型化，以及維持在低照度領域的 受光感度特性及在高照度領域的動態範圍擴大。 特別疋根據實施例2的架構，因為能夠避免浮動擴散 領域30與晝素電路1〇〇的外部連接來形成的回授路徑 2〇5，浮動擴散領域3〇的容量^“就不會受到影響。因此 能夠防止晝素電路1()〇 @ FD容量（Cfd)在畫素之間不均 〇 勻，進而抑制畫素電路100的特性不均勻。 [實施例2的變形例] 1示根锞本發明實施例 m '路做陣列配置的固態攝影元件、组成概念圖。 參照第9圖’與第6圖所示的實施例i的變形例相同 的圖所示的畫素電路1〇。以行列配置的畫素陣列1( =實畫J控制電路酬第7圖)每個畫素行配置—個 〇 晝辛㈣ 變形㈣同’基本上畫素陣列中的各4 晝素電路m適用於實施例… 成晝素陣列沾金主 旦常控制，但也可以是名 、 '素的一部分適用於實施例1的畫素抑击丨 實施例2的畫素控制中，必須將電 畫素控制電路_ & 貝將輸出電位Vout回授5 的晝辛選擇門M [/電位―會透過畫素電路10。, 此h (第7圖)的開啟輸出至資料線U。 ;:例2的變形例中，連接每個晝素行的::: :因 晝素控制電路2GG的話 胃科線110與 路10〇設置選摆門 用如第6圖所示對每個畫素電 選擇開關2 5 5，就可以將回始牧 形成於掃插列的書 锉205選擇地 的晝素電路100與畫素控制電路200之間β 201043018 方面，畫素控制電路200與各畫素電路〗〇〇之 配置有輿兹曰] 、第6圖相同的選擇開關25〇。藉由在適當的時間 點控制各畫素行中選擇開關250的開啟/關閉，能夠將同一 行=複數個晝素電路100中的1個畫素電路選擇性地連接 控制電路200。屬於同一畫素行的複數畫素電路1〇。 /、用單-畫素控制電路2GG的結果，各畫素電4刚能夠 按照第8圖所示的序列適用實施例2的畫素控制。 香如實施例2的晝素電路⑽及畫素控制電路200也與 、施例1相同’透過配置陣列狀的複數個晝素電路刚以 及將每個畫素行共有的畫素控制電路_配置於陣列外， 能夠簡單地構成適合搭載於攜帶裝置内的小型攝影元件。 特別是在實施你"的變形例中，配置於晝素控制電路· 與各畫素電路m之間的開關元件的個數比其實施例】的 變开/例夕’月b夠對固態攝影元件的小型化更有貢獻。 在實施例2的變形例中，每個晝素行配置^畫素控 制電路200’同-個行内的畫素電路1〇〇共用同一個畫素 控制電路200’但是也可以如實施例（的變形例所述，由 其他的組成來共用畫素控制電路2〇〇。也就是說關於丑 =畫素控制電路200的晝素電路1〇〇的群組可以做任意地 設定。 [實施例3 ] 組成更進一步的變化。 電路100與第1圖所示 的組成是不同的。具體 實施例3中將說明晝素電路的 參照第10圖，實施例3的晝素 的畫素電路100比較，傳送電路2〇 201043018 =說在實關3中，傳送電路2D包括並聯於積蓄領域15 與净動擴散領域30之間的傳送閘21及 、 本带物tnn t 叹稍助傳送閘22 ’畫 素電路100的其他電路組成與第1圖 明。 因此不重複說 畫素控制電路200與實施例J相同， 浮動擴散領域30的回授路徑2〇5的ρ應來自設置於 ΤΓΠ 電位 V(FD)及傳送 Ο ❹ 二生控制輔助傳送閘22的開啟/關閉 的傳达控制信號TG#。另一方面，傳送開21的閉極會直 接施加傳送控制基準信號TG〇。參照 袂ΤΓ#拍祕你2 11圖’傳送控制信 號TG#根據傳送控制基準信號TG〇、 間Td)所產生的控制传號TG1 FD雷/時電路220(延長時 比較…^ V(FD)與基準電位的 …”果⑼如’反轉增幅電路21G的輪“ 一的受光量大的情況下，設定使輔助傳送閑2二 間㈣〜“的期間開啟’另外在畫素電路⑽的受光量小 的情況下’設定維持輔助傳送閉22的關閉。 因應傳送控制基準信號⑽及傳送控制信號TG#，使 傳送閑21及輔助傳送閘22開啟/關閉，能夠與實施们相 同地使傳送電路20動作。 也就是說’在時間點t2〜t3透過傳送閘2 傳送電路2〇動作，能夠使蓄積於f積領域15的 吏 傳送至浮動擴散料30。在時間點t3〜t4因應抑電: v⑽控制輔助傳送閘22的開啟/關閉，受光量大時 ，20會動作，受光量小時傳送電路⑼不會動作。結果由 蓄積領域15透過傳送電路2〇往浮動擴散領域扣的電荷傳 23 201043018 送動作會與實施例"目同。畫素選擇信號％也會與實施例 1(第3圖）所說明的相同地產生。 因此如上述實施例3的畫素電路及畫素控制電路， 將畫素電路的追加電路要素抑制在最小限度與實施例ι 相同地倉匕夠不使畫素控制（畫素電路的控制）或畫素電路 後段的運算處理複雜化，大動態範圍。 而第10圖所示的實施 <列3的1素電路1〇〇及畫素控制 電路200’與第6圖所示的實施们的變形例相同，透過 配置陣列狀的複數個畫素電@ m以及將每個畫素行（既 疋的群組）共有的畫素控制電路2⑽配置於陣列外，能夠簡 單地構成適合搭載於攜帶裝置内的小型攝影元件。 但實施例3的晝素控制中，#送控制基準信號TG0及 傳送控制彳。號TG #分別需要控制畫素控制電路2 〇 〇往各畫 素電路100的傳送。因此對於各晝素電路100而言，第6 圖所示的選擇開關25G必須分別對應傳送閘21及輔助傳送 閘22獨立配置。 [實施例3的變形例] 第12圖係根據本發明實施例3的變形例的畫素電路及 畫素控制電路的組成電路圖。 將第12圖與第ι 〇圖比較，實施例3的變形例中與 實施例3 &成相同的畫素電路⑽與實施例2相同地在輸 出知點N〇及畫素控制電路200之間設有回授路徑205。 除了在判斷畫素電路100的受光量是否在基準以上時 所做的FD電位v(FD)與基準電位的比較這點上，本實施例 24 201043018 3的變形例不直接使用FD電位V(FD)而使用增幅FD電位後 的輸出電位Vout外，晝素控制電路2〇〇與實施例3(第1〇 圖）同樣地產生傳送控制基準信號TG〇及傳送控制信號tg #。在第12圖的組成中，也可以對電晶體4〇及選擇開關 5〇的連接點設置回授路徑205 〇其他的組成則與實施例3 相同而不重複說明。 如上述的組成架構’設置了與實施例3相同的傳送閘 21及輔助傳送閘22並聯而構成的傳送電路別，晝素電路 1〇〇與實施例2同樣地能夠使用由構成增福器（源極追隨放 大器）的電晶體40所增幅的輸出電位v〇ut來進行畫素控 制。 結果在具備實施例3的變形例的畫素電路1〇〇及晝素 控制電路2GG的固態攝影元件中，㈣享受到與實施例2 相同的效果。 ❹ 如第12圖所示，關於實施例3的變形例的晝素電路 100及晝素控制電路2GG，與第9圖所示的實施例2的變形 例相同地’藉由配置陣列狀的複數個晝素t路剛以及將 每個畫素行（既定的群組）共有的畫素控制電路_配置於 陣列外簡單地構成適合搭載於㈣裝置内的小型攝 影元件。 然而傳送基準信號TG0及傳送控制信號似與實施例 =同地^需要控制晝素控制電路咖往各晝素電路⑽ 此對於各晝素電路100而言，第9圖所示的選 擇開關250必須分別對應傳送閑21及輔助傳送問22獨立 25 201043018 配置。 [實施例4] 第1 3圖係本發明實施例4的晝素電路1 〇〇及晝素控制 電路200的組成電路圖。 將第13圖與第1圖比較’實施例4的晝素電路1〇〇在 傳送電路20是由雙閘電晶體23構成這點是不同的。畫素 電路1 00的其他部份組成則與實施例丨（第i圖）相同，因 此不做重複說明。 而畫素控制電路200與實施例3(第1〇圖）的組成相 同，第11圖所示的傳送控制基準信號TG0及傳送控制信號 TG#被施加至傳送電路2〇。 閘電晶體23具有通常閘極G及控制閘極CG，因應 通常間極G及控制閘極CG的電位控制f積領域往浮動 擴散領域30的電荷傳送的實行/停止。具體來說，n型構 成的雙閘電明體23在通常閘極g及控制閘極CG中至少任 一者為開啟電位（n型電晶體時是H位準：咖）的狀態下導 通’信號電荷由蓄積領域15往浮動擴散領域3〇傳送。另 :僖當通：閘極G及控制閘極CG皆非開啟電位時，信號電 °止由蓄積領域15往浮動擴散領域3〇傳送。 八趣例如雙間電晶體23可以使用國際公開觀/059979號 ^或特開_ —222944號公報）、或特開2〇〇5 —〇1_ =報所記載的可調整增益係數㈣半導體元件，該半 電位I因應與通常間㈣重疊製作而成的控制極CG的 調變形成於通道的電場，進而控制電晶體的增益係數。 201043018 傳送，制其3圖構成的傳送電路20，能夠在第10圖所示的 ==基準信…準期間與傳送控制 的Η位準期間，開啟雙閘電晶體23將信號電荷由蓄積領域 η樣Π 域3G傳送。也就是說，能夠與實施例1 同樣地使傳送電路20動作。 結果透過實施例4的晝素電路1〇〇及畫素控制電路 2〇0,與實施例1相同地，能夠不使畫素控制（晝素電路的 Ο 控制）或晝素電路後段的運算處理複雜化，而擴大動態範 圍。 如第13圖所不，關於實施例4的變形例的畫素電路 1〇0及晝素控制電路_，與第6圖所示的實施例！的變形 例相同地’藉由配置陣列狀的複數個畫素電路⑽以及將 每畫素行（既疋的群組）共有的畫素控制電路別〇配置於 陣列外’能夠簡單地構成適合搭載於攜帶裝置内的小型攝 影元件。 然而實施例4的畫素控制中，傳送基準信號則及傳 送控制信號TG #分別需要控制晝素控制電路2〇〇往各畫素 電路100的傳送。因此與實施例3同樣地，對於各畫素電 路100而言，第6圖所示的選擇開關250必須分別對應傳 送閑21及輔助傳送閘22獨立配置。 [實施例4的變形例] 第14圖係根據本發明實施例4的變形例的畫素電路及 畫素控制電路的組成電路圖。 將第14圖與第13圖比較，實施例4的變形例中，與 2Ί 201043018 實施例3組成相同的畫素電路1 00與實施例2相同地在輪 出#點&及畫素控制電路2GG之間設有回授路徑205。 畫素控制電路200在判斷晝素電路100的受光量是否 在基準以上時所做的❿電位V(FD)與基準電位的比較這點 上不直接使用FD電位v(FD)而使用增幅FD電位後的輸 出電位Vout。與實施例4(第12圖）同樣地產生傳送控制基 準信號TG0及傳送控制信號TG#。另外如第7圖所說明， 也可以對電晶體40及選擇開關5〇的連接點設置回授路經 205回授輪出電位v〇ut。其他的組成則與實施例4相同 而不重複說明。 如上述的組成架構，設置了與實施例4相同的雙問電 晶體23構成的傳送電路2()，畫素電路⑽與實施例2同 樣地能夠使用由構成增福器（源極追隨放大器）的電晶體4〇 所增幅的輸出電位Vout來進行畫素控制。 結果在具備實施<列4 #變形例的畫素電路1〇〇及畫素 控制電路200的固態攝影元件中，能夠享受到與實施你" 相同的效果。 如第14圖所示，關於實施例4的變形例的畫素電路 100及畫素控制電路·，與第9圖所示的實施例2的變形 例相同地，藉由配置陣列狀的複數個晝素電路以及將 每個畫素行（既定的群組）共有的畫素控制電& 2〇〇配置於 陣列外’能夠簡單地構成適合搭載於攜帶裝置内的小型攝 影元件。 然而實施例4的變形例的畫素控制中，傳送基準信號 28 201043018 = = Ϊ = 分別_制畫素控制一 各畫素電路m而言，$ 6 =與=例4同樣地，對於 别對應傳送閘21及輔助傳送『二、：關25°必須分 實施例1〜4及其變形例 動作期間(第3圖… 電路2〇原來的 位，比較ill 電㈣的結束時間點的FD電 Ο 用盆他方/ 1〇0的受光量與基準光量，但也可以使 _姑” J斷晝素電路1〇〇的受光量位準的同時， [實施:’Γ果控制傳送電路2。的動作期間是否要延長。 實施例1〜4及复_ π /,丄 、變形例中，說明了每個畫素電路控制 。的動作期間是否要延長的結構。 J 5中說明因應複數的晝素電路全體(也就是第6 圖、第9圖的書音卩击χϊ , 一、列1〇5)的受光位準，各晝素電路共通 地控制傳送電路20的動作期間是否延長的結構。也就是， 實施例5产如第6圖及第9圖所示，適合於將實施例卜4 及其變形例的書音φ —素電路100做複數個配置的固態攝影元 件。 圖係根據本發明實施例5的固態攝影元件的第1 例概念圖。參照第15圖，根據實_5_…的固㈣ 影兀件’與第6圖所示的固態攝影元件相比較，畫素控制 電路2〇1代替晝素控制電路200這點是相里之處。而晝素 電路⑽中的傳送電路2"以使用第⑴傳送間21單 體)、第1〇 ® (傳送閘21及輔助傳送閘22)、及f 13圖(雙 29 201043018 間電晶體⑶所示的任 回授路徑205因此已被刪除(圖式省略)。 中不需要 畫素控制電路2〇1與畫素控制電路_相比較，在包 括位準判斷部202這點是苴相異之虛 摅夂， 吳之處。位準判斷部202根 :各畫素電路100的輸出信號，判斷 全體的受光位準是否在既定值以 畫素電路1〇。 各畫素電路100的輸出^_ b夠藉由比較 現這個判斷動作。m或平均值與既定閥值，實 2圖中，每個畫素控制電路201 202,但實際上，畫素車 平巧斯邵 並用η 、 的複數畫素電路100全體 用同一個位準判斷部202也是合理的。 授路Sot控:電路201中，對於畫素控制電路2°0的回 入5,表示位準判斷部⑽的判斷結果的信號被輪 因此’在第1圖所示的構造的各 的畫素陣列105中，常電路m所配置 上時Μ 旦素電路全體的受光位準在既定值以 根據控制信號TG1的傳送控制信 2 素電路100。另外在畫素 冑出至各畫 生體的受光位準比既中杜， 時素根據傳送基準信㈣◦的傳送控制信 畫素電路100。 议辄出至各 而配置了第10圖或第13 畫素陣列m中，晝素電各畫素電路100的 π. 路全體的受光位準在既宁& 、，針對各畫素電路100，傳送批 以上 第11圖的時間點t3〜t4的期門;^/TG#被設定為在 扪期間内為Η位準。另外，畫 30 201043018 電路全體的受光位準比既定值低時，針對各晝素電路100, 傳送控制信號TG#固定為L位準。 第16圖係根據本發明實施例5的固態攝影元件 例概念圖。 ^ 參照第16圖’實施例5的第2例的固態攝影元件與第 1 5圖所不的第1例相比較，在設置了操作開關203這點上 不同。 〇 操作開關203的設置是為了使用者輸入動態範圍是否 擴大的扣不。位準判斷部2〇2會根據往操作開關2⑽的輸 入，判斷複數的畫素電路100全體的受光位準是否在既定 值以上。 如’操作開關203做為夜間攝影時操作用的輸入端 :被叹置的情況下，位準判斷部2〇2在做操作開關被 操作時’判斷畫素電路全體的受光位準比既定值低。相反

地’操作開鬅不被操作時，則 準在既又值以上。與此相對的 判斷畫素電路全體的受光位 ’操作開關203也可以做為 光量位準高的情況下攝影操作的輸入端而被設置。 關於畫素電路2〇1根據判斷晝素電路全體的受編 否在既定值以上來生成傳送控制信號％(或tg#)，與舞 15圖說明相同因此不重複說明。 其中在第15圖中，每個晝音抢也丨奋 置常控制電路201標示了位譯 判斷部202與操作開關2〇3，彳曰 貫際上’畫素陣列105内 的複數畫素電路100全體Α用回 /、用间一個位準判斷部202及挵 作開關203也是合理的。 201043018 對應如1J 4冑施例5的固態攝影元件中，為了分別 ’'、仗曰攝影與晴天時的曰間攝影等受光位 的攝影情況，能^ ^ 選擇各畫素電路共通地動態範圍是否擴 大來進订拍攝。特別是因為每 可脚量京冤硌不需要配置回授 結構，所以能夠簡化控制架構進行上述攝影。 [實施例6] 實施例1〜5及其變形例中，說明了控制是否要延長傳 送電路20的動作期間的構造。實施例6中 二的動作期間做進一步的檢討，藉由設定與過去想法二 的動作時間長度，來實現動態範圍的擴大。 也就是說， 複數個畫素電路 2 0的動作期間。 以下說明的實施例6的固態攝影元件中， 1〇〇的各個都設定共通且固定的傳送電路 第17圖係根據本發明實施例6的固態攝影元件的畫 電路的組成電路圖。

第17圖所示的畫素電路100與第1圖所示的畫素電路 100相比較，删除了回授路徑205這點是不同的。畫素電 路m本身的組成則跟平常一樣，具備做為「光感知元件」 '光極體10、蓄積領域15、傳送電路2Q、浮動擴散領 域30、重置開關35、構成「增幅器」的電晶體40、晝素 選擇開關5°。畫素控制電路205實行對畫素電路1〇〇的控 制’利用傳送控制信號設定傳送電4 20的動作期間、及利 用重置信號Rfd設定重置時間點等。 在此使用第18圖及第19圖，說明晝素電路1〇〇中傳 32 201043018 送電路20的動作期間的通常設定方法。 參涊第18圖，在時間點t〇因傳送控制信號由H位準 轉為L位準，傳送閘21關閉。也就是說傳送電路20停止 動作。 如第19(a)圖所示，在時間點前一次拍攝（前一個 Μ"")所產生的信號電荷90全部處於傳送至浮動擴散領 域30的狀態。因此蓄積領域15的信號電荷量為零。另一 ❹ 方面’在時間點t〇浮動擴散領域30如虛線所示，處於累 積了因應前—個f 趣、累 、, 的又先里的信號電荷的狀態。 的a * S時間點ΐ〇卩後’因應新的攝影(本次的frame) 的受光’光二極體1〇產在# ^ 4號電荷，該信號電荷並同時蓄 積至蓄積領域15。 =參照第18圖，在時間點tl重置 因而重置開關35(第17圖）被門齡 電位重置。 圃）破開啟，叩電位V(FD)被電源 如第19(b)圖所示，在眸 動擴散領域3。内不存在信號二U上述的重置動作使浮 應時間點tG〜tl㈣間的而畜積領域U產生對 送閘21為關閉（傳送電路 Μ號電荷90 ’因為傳 電荷不會往浮動擴散領域3Q傳^作），蓄積領域15的信號 蓄積領域15及浮動擴散領 '。因為傳送閘2!關閉， 而時間點10〜11 Η沾 < 間存在有位能障壁。 的輪出電位Vout，也就是對=時間點，對應FD電位V(FD) 過被開啟的畫素選擇開=應由^槪的輸出信號透 虫輪出節點No讀出。 33 201043018 再次參照第18圖，在時間點t2〜t3期間，傳送控制 信號TG的設枝傳送閘21開啟。也就是說，傳送控^ 號TG等同於第3圖等得傳送控制基準信號T(J〇。 如第19(c)圖所示，在時間點t2前的瞬間對應在時 間點to〜t2期間的受光量的信號電荷9〇蓄積在蓄積 15°然後如第19⑷圖所示’因為傳送電路別的動作蓄 積領域15與浮動擴散領域3。之間的位能障壁下降，時間 點t2為止所蓄積在蓄積領域15的信號電荷 擴散領域30。 錢 以m 二極體10仍因應受光產 號電何9〇。這個期間内產生的信號電荷90也會透過 傳送電路2〇(傳送閑21)往浮動擴散領域3〇傳送。 定使照第Μ圖’在時間點⑴傳送控制信號以設 -欠的f關閉。因此如第19(e)圖所示，本次的攝影(本 -欠的frame)所產生的作辨雷拓 散領域⑽的狀態。在it點/處於全部傳送至浮動擴 重置的任意時 ，以後到净動擴散領域30被 ’、時日1點，對應FD電位+ 能夠由輸出節點N。讀出。（)的輪出電… 再-人參照第18圖’每個畫素電路對應 卜咖）的曝光時間是TF1 (m = tf 攝景^1個 送閘21關閉到再次開啟的時間，το對應傳逆TF〇對應傳 期間。 门Γ〇對應傳送閘21開啟的 t2〜t3的期間長度（t〇的長度）的 在此，說明時間點 一般設定。 34 201043018 光二極體ίο產生的信號電荷量會與光電變換效率（為 依製程或結構而定的物理常數，量子效率）、受光強度、光 照射時間的乘積有關。另一方面，光二極體i。的蓄：領域 15的容量Cpd會決定能夠蓄積的最大電荷量（飽和電荷 量）。即使超過飽和電荷量的信號電荷產生也無法蓄積至蓄 積領域15，因此會變得無法檢測出該亮度。 因此，光二極體10的尺寸及其構造會決定蓄積在蓄積 〇領域15的信號電荷量的最大值(以下稱為最大信號電荷蓄 積量）Qpdmax。此最大信號電荷蓄積量相當於傳送閘2ι(除 送電路20)所傳送的信號電荷量的最大值。 在此，傳送閘21傳送一定量的信號電荷所需的時間是 依物理常數（會與構成傳送閘21的電晶體尺寸（W/L)等製 程或結構有關）、蓄積領域15及浮動擴散領域如之間的電 位差而定。因此在最大信號電荷蓄積量咖㈣能夠透過傳 送閘21傳送的範圍内，傳送閉21的開啟期間（τ〇)盡可能 在小—點。—般來說，TG的設定相當於將最大信號電 荷蓄積量Qpdmax透過傳送閘21傳送所需的時間。以下將 T0稱為完全傳送期間。 按照第17圖及帛18圖所記載的晝f電路組成及其控 制方法，1個f rame期間的曝光時間TF1中產生最大信號 電荷蓄積量Qpdmax的光強度對應所能檢測的對比的受光 範圍上限。在現行的製程及構造中，例如以每秒30個frame 的程度做攝影時，表示所能檢測到的對比的受光範圍大小 為60(dB)左右。而這個情況下的完全傳送期間το — 35 201043018 般為數（ns)〜數十（ns)左右。 接著使用第20圖及第圖，爷明香& γ, c 影元件的畫素電路控制動作。說明實施例6的固態攝 從第20圓及第18圖的比 „ « ^ 理解，實施例6的固 態攝影το件的各畫素電路1〇〇 + 9 +q . ^ 傳送間21超過時間點

t2〜t3，在時間點t2〜Μ期間開啟。也就是說傳送間2ί 經過完全傳送期間Τ〇後，仍繼續開啟延長期間丁!的長戶。 也就是說延長期間T1對應本發明的「第1#月間」。而時間 點t2為止的控制動作與第18圖相同，所以不重複說明。 參照第21圖，帛2l(a)〜⑷圖與習知（第19圖）的動 作相同。也就是說在時間點t2~t3(f 21⑷圖），完全傳 送：間το内傳送間21開啟。在第2i(e)圖時間㈣時，

假"又最大信號電何蓄積量Qpd組被傳送至浮動擴散領域 广疋說在第21圖中顯示對應超過習知動態範圍的 受光強度的攝影。此時’在時間點tG〜t2期間超過最大信 號電何畜積量Qpdmax的信號電荷9〇產生，但因為蓄積領 域15的飽和超過最大信號電荷蓄積量Qpdmax的電荷量無 法在時間點t2蓄積至蓄積領域15。 各畫素電路100中’浮動擴散領域30的容量Cfd被設 $在與習知的想法不同的大小。也就是說，在Cfd的被決 疋在接又最大信號電荷蓄積量的時間點時仍有餘 裕接收延長時間T1内光二極體1〇所產生的信號電荷的大 小。因此，斤動擴散領域< 30的容量Cfd比蓄積領域i 5的 容量Cpd大。 36 201043018 然後如第21⑴圖所示，在時間點η” τι内僂读Μ 0,R崎間 應受先:二續開啟’時間…3以後光二極體以對 30。此時若、電荷9G被追加傳送至浮動擴散領域 計的話、擴散領域3〇的容量Cfd按照習知的想法設 3〇所接收4加傳送的信號電荷9〇就無法被浮動擴散領域 ’、中’將Cf d確保在Cpd的2件左古的# Ο

G 間T1 p z借左右的話，在延長期 可以接收最大信號電荷蓄積量Qpdmax。 再次參照第2 〇圖，在味„ 時間點t2開始經過（T0 + T1後） '時間點t4，傳送蘭21 iife μ μ 傳、開21被關閉。因此’如第21(幻圖所示， 在時間點Ϊ4以後，因傳送雷致9Λ y土， 電路20使位能障壁再次上升， 口领;電何停止由蓄積領域1 貝域15在夺動擴散領域30傳送。 因此’在傳送閘21關閉的眭閂机 β ▲ 技 0閉的時間點，洋動擴散領域30 處於蓄積了時間點t2蓄積於蓄 時 、畜積領域15的信號電荷90與

—間‘點 ΐ 2 〜14 期 fa]先.二1 n I 狀態。 ’ — 10產生的信號電荷9 0的和的 一… I長期間T1所產生的信號電荷90必須 凡全傳送至浮動擴散領域M ro ^ ^ 。因為在時間點t4要開始下 一個frame的曝光，若蓄積 合1 * 積領域15仍殘留信號電荷90， S每成下一個f rame的受丼吾 檢測產生誤差。因此，延長 期間T1至少是將蓄積領域 π , 喊15的最大信號電荷蓄積量

Qpdmax透過傳送閘21傳送所 ^ . 所需要的時間，也就是說，確 保在完全傳送期間T0以上（T1 > ι、ΐί$Τ0)是較佳的。 再次參照第20圖，在時門朴+/| 呀間點t4以後，fd電位V(FD) 201043018 保持在時間點t4的電位 重置之前的任意時間點 V〇ut由輸出節點N〇被讀 。然後在浮動擴散領域30下一次 對應FD電位V(FD)的輸出電位 出。 也就是說，實施例6的固態攝影元件的各畫素電路⑽ ，對應1次拍攝（1個frame)的曝光時間由= 以下稱為基準曝光時間）延長至 因此延長而擴大動態範圍的原理將使用第22圖來說明。 第22圖係用來說明實施例6的固態攝影元件的畫素電 路的輸出特性概念圖。其中第22圖的橫轴表示光量(或受 光強度），縱轴表示FD電位V(FD)重置時開始的電位變化 △V(FD)。也就是說，△ V(FD)是由往浮動擴散領域別傳送 的信號電荷量與Cfd所決定。 第22圖中將習知的控制動作（第18圖、第19圖）及 Cfd情况下的輸出特性以虛線表示。習知的畫素電路中， 基準曝光時間TF1的期間内光二極體1〇產生對應最大信號 電荷蓄積量Qpdmax時的光量L0，對應到動態範圍的上限。 也就是說對應光量Lmn(最小光量值）〜L〇的範圍，△V(FD) 會在0〜Vmax變化，藉此檢測出光量（或受光強度）。也就 疋說，比L0光量高的範圍，也就是在比對應的光強度 更南的受光範圍内’因為蓄積領域15飽和，光量無法正確 地檢出。 對此，實施例6的固態攝影元件中因為c f d的設計比 習知來得大’所以當接收最大信號電荷蓄積量Qpdmax時的 △ V(FD)停在V0(<Vmax)。當受光強度比對應l〇的受光強 201043018 度高時，因應延長期間T1所產生的信號電荷量，△ 由vo繼續上升。也就是說，即使對應比L0更高範圍的光 量，Δνβΐ))也能夠跟著變化。 然後加上延長期間Τ1下的追加傳送的合計信號電荷 量，對應△ V(FD)到達ymax時的光量li的受光強度成為動 態範圍的上限。也就是說，在實施例6的固態攝影元件中， 與習知相比動態範圍擴大了 △ L(L〇〜L1)的大小。

也就是說，浮動擴散領域30的容量Cfd必須確保在接 收最大信號電荷蓄積量Qpdmax的容量值，以及延長期間 T1產生的信號電荷量（也就是用於接收對應擴大動態範圍 △ DR的信號電荷量的容量值）的和以上。 光量在比L0大的領域的特性線會隨著延長時間Τι變 化。對相同的光量而言，在延長期間T1所產生的信號電荷 總量越小’因Cfd的寬裕’感知可能的光量^圍就會擴大。 因此延長期間T1越小則特性線的傾斜角度減小，相反地， 延長期間T1越大則特性線的傾斜角度增大。 而關於ΔΚΡΙ))的乂〇與^的比會隨Cfd而變。也就 是說，在延長期間T1内可以感知的光量範圍會隨Cid變 化。如上所述，Cfd的決定最好是使 | 疋便延長期間T1内最大信 號電荷蓄積量Qpdmax能夠追加進入洋叙 净動擴散領域30。例 如，將Cfd確保在Cpd的2倍的話，在 你逆長期間T1内就可 以使用信號電荷量在〇〜Qpdmax的範圍檢測光量。 在此對應Lmn〜L0的動態範圍DR以下 DR= 20xl〇gi〇(LO/Lmn) ... (1) 不0 39 201043018 内可以使用信號電荷量在0〜 話對應的擴大的動態範圍 TFi對延長期間n的比，㈣ 而當在延長期間τι Qpdmax的範圍檢測光量的 △ DR會藉由基準曝光時間 下式（2)表示。 Δ 20xl〇g,〇(TFl/Tl) …（2) 如此:來，對應於延長_T1決定_大的動態範圍 △ Μ。而^⑽所能夠保持的信號電荷量比㈣幽⑽小 的情況下’延長期間TM浮動擴散領域3Q有飽和的可能 性，因此只可以檢測出到飽和為止的光量範圍。因此，此 時的擴大動態範圍請會比式⑺小。反過來說，從這一 點來看’也是將Cfd確保在Cpd的2倍是比較好的。 如第22圖所示’當延長期間T1縮短，對應同一 Cfd 的擴大’同時對應光量的^⑽）會減小，因此在對比 的檢測上是不利的。因此能夠藉由設定擴大動態範圍謂 l當地求出延長期間T1，來涵蓋相對於所希望的動態範圍 的基準動態範圍DR不足的部份。 例如在每争/ 30 f rame的攝影中，對應j個f rame，TF1 _ 33(ms)左右。此時的基準動態範圍⑽如上述習知的固態 攝〜元件 '約為6〇 (dB)。另_方面人眼在同一視野内能 感知的π度分佈可及5前後〜7數量級的範圍（動態範圍8〇 〜140(dB))。因此延長期間η的決定用來使擴大的動態範 圍△ DR彌補上述差距。 舉例來說’為了將固態攝影元件的動態範圍設定為 140dB ’ △ DR必須為8〇(dB)，所以能夠設定Τ1 = τη/1〇4 201043018 =3. 3( /z s)。同樣地，為了將固態攝影元件的動態範圍設 定為100dB ’ △ DR必須為40(dB)，所以能夠設定Tl = TFl/l〇2= 330(V s)。現實上，延長期間T1由與人眼視覺 同等的對比感知能力的觀點來看，最好設定在加入擴大動 態範圍△ DR後的固態攝影元件動態範圍在8〇(dB)〜 140(dB)内。 如第22圖的特性線中所能理解的，在實施例6的固態

〇 攝影元件中’根據在時間點10〜13 (基準曝光時間τρ 1)蓄 積在蓄積領域15的信號電荷量，在L〇以下的範圍能夠獲 得與光量成比例的絕對值輸出（Δνσΐ)))。由於延長期間

Tl(時間點ΐ3〜t4)的曝光所追加產生的信號電荷量，能夠 捕捉比L0高的範圍的光量，做為畫素電路1〇〇間的相對值 (也就是畫素間的對比成份）檢測出來。這個動作對應人眼 視覺中將背景光成份的信號壓縮的動作。也就是說，基準 曝光時間TF1及延長曝光時間（延長期μ T1)分別相當於不 同光量（受光強度）的範圍下進行拍攝，並且透過將彼此產 生的信號電荷量互補，能夠等價地實現合成這些拍攝結果 的擴大動態範圍的攝影。 …來，在實施例6的固態攝影元件中，將各書素 ::的傳送問2!的開啟期間(傳送電路2。的動作期間)及 :動擴散領域3。的…fd’以不同於過去的想法來決 二：夠完全不使畫素電路的組成、畫素電路的控制及/ 後段的運算處理複雜化，來擴大動態範圍。也 疋 以低成本製作同時具有適合搭載於攜帶裝置的 41 201043018 小型化及擴大動態範圍的優點的固態攝影元件。 其中關於實施例6的固態攝影元 的傳送電路20的動作期間延長了延 冑畫素電路1〇〇 能夠適用於第1。圖所示由傳送 輔間T1的概念’也 的棱、主兩 ’ 2及輔助傳送閘22組成 的傳送電路。但是在畫素電路組成及畫素 這點來看，畫素電路20以傳送閘21 、工1 、匕 <閉“單體組成較為有利。 實施例1〜5及其變形例的固態攝影

Td的決定與實施例6的 ' 浮動擴散領域_量二:二相同是比較好的。* 好。 ⑽的決定也與實施例6相同比較 如實施例1〜5及其轡形彳&丨 …… 控制傳送電路20的動作 期間疋否延長的固態攝影元件，與實施例6 -律且無條件 地延長傳送電路20的動作、、、、 ^ 作期間相比較，在低照度的攝影 (夜間等)時能夠確保曝光時間較為有利。另一方面，=/ 例6的固態攝影元件能夠利用與習知技術完全相同的晝素 電路及控制電路構造大幅擴大動態範圍這點較為有利。、 ，以上的實施例令’構成畫素電路1〇〇的電晶體全部以 η型導電元件表示’但電晶體的導電型態也可以適當地變 使用P^Ltg件。此時將由畫素電路2〇〇輸出的傳送# 制信號的邏輯位準（H/L)、電源節點6/接地節點5的料 做適當的反轉，就能實現相同的畫素控制。 實施例1〜6及其變形例中，例示了以負電荷（電子） 做為信號電荷的電路，彳日# # 电裕但速夠藉由將光二極體10的陰極雷 性連接電源節點6,構成以正電荷（電洞）做為信號電荷的 42 201043018 電路。但是正電荷(電洞)的移動性比負電荷(電子)小，因 此具備本實_卜4及其變形例所示的畫素電路及畫素 控制電路的固態攝影元件在高速攝影方面相對地有利。、 本說明書揭露的實施例皆為例示而非限制本發明 發明的範圍並非上诚的却明％β丄丄 固非上迷的說明而疋由申請專利範圍所表示， 與中請專利範圍均等的意義 闽Τ寻的蒽義及軛圍内全部的變更皆涵蓋於 本發明欲保護的範圍。 、 Ο 〇 [產業上利用的可能性] 本發明能夠適用於各畫素電路中具有受光感知元 一般固態攝影元件。 的 I圖式簡單說明】 第1圖係根據本發明實施例i的畫素電路及晝素 電路的組成電路圖。 ” 第2圖係第1圖所示的反轉增幅電路的電路組成圖。 控制說明實施例1的4素電路及畫素控制電路的 佐制動作的波形圖。 第4(a)圖至第4(f)圖係 實施例的畫素電路及其 控制動作的概念圖。 第5圖係本發明實施例1的畫素電路輸出特性表示圖。 圖係根據本發明實施例Μ變形例的固態攝影元 牛的陣列組成概念圖。 第7圖係根據本發明實施例2的畫素電路及畫素控制 201043018 電路的組成電路圖。 第8圖係說明實施例2的晝素電路及晝紊刼 承孩制電路的 控制動作的波形圖》 第9圖係根據本發明實施例2將畫素電路及晝素护^制 電路做陣列配置的固態攝影元件組成概念圖。 第1 〇圖係根據本發明實施例3的畫素電路及晝素控制 電路的組成電路圖。 第11圖係說明實施例3的畫素電路及晝素控制電路的 控制動作的波形圖。 Ο 第12圖係根據本發明實施例3的變形例的晝素電路及 晝素控制電路的組成電路圖。 第13圖係根據本發明實施例4的晝素電路及畫素控制 電路的組成電路圖。 第14圖係根據本發明實施例4的變形例的晝素電路及 畫素控制電路的組成電路圖。 第15圖係根據本發明實施例5的固態攝影元件的第1 y 例概念圖。 第16圖係根據本發明實施例5的固態攝影元件的第2 例概念圖。 第17圖係根據本發明實施例6的固態攝影元件的晝素 電路的組成電路圖。 第18圖係說明第17圖所示的畫素電路的習知控制動 作的波形圖。 第19(a)圖至第19(e)圖係說明第17圖所不的畫素電 44 201043018 路的習知控制動作的概念圖。 第20圖係說明實施例6的固態攝影元件的畫素電路的 控制動作波形圖。 第21(a)圖至第21(g)圖係說明實施例6的固態攝影元 件的晝素電路的控制動作概念圖。 第22圖係用來說明實施例6的固態攝影元件的晝素電 路的輸出特性概念圖。 【主要元件符號說明】 5〜 接地節點； 6〜 電源節點； 10, ^光二極體； 15、 -蓄積領域； 20、 -傳送電路； 21- -傳送閘； 22- -輔助傳送閘； 23、 -雙閘電晶體； 30、 -浮動擴散領域； 35、 重置開關； 40〜電晶體（增幅器）； 50, -晝素選擇開關； 90、 90#〜信號電荷； 100 〜晝素電路； 105 〜晝素陣列； 45 201043018 11 0〜資料線； 15 0〜電流源； 200、201〜畫素控制電路； 202〜位準判斷電路； 203〜操作開關； 2 0 5〜回授路徑； 210〜反轉增幅電路； 212〜電晶體； 214〜電晶體； 220〜計時電路； 230〜脈衝產生器； 250〜選擇開關； 255〜選擇開關；

Cfd〜容量（浮動擴散領域）； Cpd〜容量（蓄積領域）； N1〜 輸入 々/Γ 即 點（反轉增 幅 電路）； N2〜 輸出 /r/r 即 點（反轉增 幅 電路）； No〜 輸出 Ar/c 即 點（畫素電 路 ); Lmn〜最小光量值； Lr〜 基準 光 量； CG〜 控制 閘 極； G〜通常閘極；

Rfd〜重置信號； SL〜畫素選擇信號； 46 201043018 το〜完全傳送期間； Τ1〜延長期間；

Td〜延長時間； TG〜傳送控制信號； TG0〜傳送控制基準信號； TG1〜控制信號； V(FD)〜FD電位；

Vdd〜電源電位；

Vout〜輸出電位； V s s〜接地電位。

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Claims (1)

1. 201043018 七、申請專利範圍： 1. 一種固態攝影元件，包括： 複數的畫素電路（100);以及 控制電路（2 0 5 )，控制各上述晝素電路； 各上述畫素電路包括： 光感知το件（1〇)，因應接受光產生信號電荷； 蓄積領域（15)，蓄積上述光感知元件所產生的信號電 荷； 浮動擴散領域（30);以及 傳送電路（20)，動作時將上述蓄積領域的信號電荷傳 送至上述浮動擴散領域，非動作時遮斷上述傳送， 上述控制電路控制各上述畫素電路中的上述傳送電 路，使上述傳送電路在完全傳送期間（τ〇)動作，並且使上 述傳送電路在上述完全傳送期間經過後的第1期間（I〗）持 續動作， 其中上述完全傳送期間（το)是將上述蓄積領域的最大 mm量由上述f積領域經過上述傳送電路傳送至 上述浮動擴散領域所需要的期間， 上述浮動擴散領域的容量值（Cfd)是用以接收上述最 二信號電荷蓄積量所必須的帛！容量值，以及用以接受上 V第1期間内上述光感知元件所產生的上述信號電荷所必 須的第2容量值的和以上。 2 ·如申4專利範圍第〗項所述之固態攝影元件其中 述第1期間（T1)具有上述完全傳送期間（τ〇)以上的長 48 201043018 度0 3.如申請專利_第！項或第2項所述之固態攝景卜 件，其中上述浮動擴散領域的容量值（Cfd)是上述蓄積領^ 的容量值（以(1)的2倍以上。 谓領域 4.如申請專利範圍第3項所述之固態攝影元件， 上述傳送電路（2〇)的動作期間設定為既定的週期， Ο Ο 上述固態攝|元件的動態範圍是基準動態範圍與 動態範圍的和， 、穴 其中基準動態範圍是根據在上述傳送電路的前—次動 作期間的結束時間點到這—次動作期間開始時間點的期間 與上述疋全傳送期間所合計的基準曝光期間（TF1)内，上述 $感知几件產生相當於上述最大信號電荷蓄積量的信號電 荷量時的受光量而定， 上述擴大動態範圍是因應上述第i期間（Ti)的長度而 變化，並且根據上述基準曝光期間對上述第丨期間的比 對數值而定。 種具備複數個畫素電路（100)的固態攝影元件的 控制方法，包括： 各上述畫素電路包括： 光感知元件（10)，因應接受光產生信號電荷； 蓄積領域（15)，蓄積上述光感知元件所產生的信號 荷； 浮動擴散領域（30);以及 傳送電路（20)，動作時將上述蓄積領域的信號電荷傳 49 201043018 送至上述浮動擴散領 非動作時遮斷上述傳送， 上述控制方法包括： 上述傳送電路非動作， 述信號電荷蓄積至上… 返先感知元件產生的上 谓主上述畜積領域的步驟； 适電路在完全傳送期間⑽動作的步驟; Pi m、姓接《電路在上述完全傳送期間經過後的第1期 間（τ 1)持續動作，+ , ,、 ^ J ^ 1 m 產生的 述動作步驟之後將上述光感知元件 〇 驟，的述信號電荷追加傳送至上述浮動擴散領域的步 電冇累穑晉Ϊ疋王傳送期間是將上述蓄積領域的最大信號 電何累積量由上述蓄積領 耗播㈣她過上述傳送電路傳送至上述 斤動擴散領域所需要的期間， :述洋動擴散領域的容量值(⑽是用以接 =:荷蓄積量所必須的第1容量值，以及用以接受上 項的第2:内上述光感知元件所產生的上述信號電荷所必 須的第2容量值的和以上。 6 _ 一種固態攝影元件，包括： 畫素電路（1 〇〇)，包括：光感知元件（10)，因應接受光 ，號電荷；蓄積領域⑽，蓄積上述光感知元件所產 、信號電荷，浮動擴散領域(3〇);以及傳送電路(20)， 動作時將上述蓄積領域 辑的W電何傳送至上述浮動擴散領 域，非動作時遮斷上述傳送； 畫素控制裝置(2。。)，用來控制上述信號電荷的傳送， 其令上述晝素控制裝置因應上述畫素電路的受光位準 50 201043018 鴒 來控制上述傳送電路，使受光量在既定值以上時，比起上 述受光量比既定值低時延長了上述傳送電路的動作期間。 7. 如申請專利範圍第6項所述之固態攝影元件，其中 上述畫素控制裝置（2〇〇)包括： 第1傳送控制裝置，使上述傳送電路（2〇)在既定的期 間動作； 第2傳送控制裝置，在上述既定期間傳送至上述浮動 〇 擴散領域的信號電荷量比基準大的情況下，延長上述傳送 電路的動作，另一方面，在上述傳送的信號電荷量在上述 基準以下的情況下，於上述既定期間結束的時間點將上述 傳送電路轉為非動作狀態。 8. 如申請專利範圍第7項所述之固態攝影元件， 上述傳送電路（2〇)具備並聯於上述光感知元件及上述 浮動擴散領域間的傳送閘（21)及輔助傳送閘（22)， 上述第1傳送控制裝置在上述既定期間開啟上述傳送 ❹閘， 、 上述第2傳送控制裝置在上述既定期間傳送的信號電 荷量比上述基準大的情況下，於上述既定期間以後開啟上 述輔助傳送閘一固定期間。 9. 如申請專利範圍第7項所述之固態攝影元件， 上述傳送電路（2〇)具備連接於上述光感知元件及上述 浮動擴散領域間的傳送閘（21)， 上述第1傳送控制裝置在上述既定期間開啟上述傳送 閘， 51 201043018 上述第2傳送控制裝置在上述既定期間傳送的信號電 何量比上述基準大的情況下，於上述既定期間結束後維持 上述傳送閘的開啟一固定期間。 1〇_如申請專利範圍第7項〜第9項任一項所述之固態 攝影元件，其中上述第2傳送控制裝置根據上述既定期間 内上述浮動擴散領域（30)的電位（V(FD))，判斷上述既定期 間内傳送的信號電荷量是否比上述基準大。 11. 如申請專利範圍第7項〜第9項任一項所述之固態 攝影元件，其中 上述畫素電路（100)更包括增幅器（4〇)，動作時產生對 應上述浮動擴散領域（30)的信號電荷量的電信號， 上述增幅器在上述既定期間内動作， 上述第2傳送控制裝置根據上述既定期間内來自上述 增幅器的上述電信號，判斷上述既定期間内傳送的信號電 荷量是否比上述基準大。 12. 如申請專利範圍第丨〇項所述之固態攝影元件，盆 中 ’、 上述固態攝影元件更包括： 晝素陣列（105)，具有複數個上述晝素電路； 資料線（110)，用來讀出各上述畫素電路的輪出， 各畫素電路（100)更包括增幅器（4〇)，動作時產生對應 上述浮動擴散領域（30)的信號電荷量的電信號；以及晝素 選擇開關元件（50)，配置於上述增幅器與上述資料線之間， 其中上述複數個畫素電路被分割為複數個群組，上述 52 201043018 晝素控制裝置（200)對應每個上述複數個群組設置在上述 畫素陣列的外部領域， 上述固態攝影元件更包括： 第1開關元件（250)，配置在各上述畫素電路中的上述 傳送電路（20)與對應的上述畫素控制裝置之間； 第2開關元件（255)，配置在各上述畫素電路中的上述 浮動擴散領域（30)與對應的上述晝素控制裝置之間， 0 其中上述第1及第2開關元件受到控制，使得在各上 述複數個群組中，將該群組内的上述畫素電路中被選擇的 1個’依序連接至上述畫素控制裝置， 上述第2傳送控制裝置根據被透過第2開關元件連接 的上述浮動擴散領域的電位，判斷上述既定期間内傳送的 k號電荷量是否比上述基準大。 13.如申請專利範圍第u項所述之固態攝影元件其 中 、 〇 上述固態攝影元件更包括： 晝素陣列（105)，具有複數個上述晝素電路； 責料線（110)，用來讀出各上述畫素電路的輸出， 各上述畫素電路更包括畫素選擇開關元件（5〇)，配置 於上述資料線與上述增幅器之間， 其中上述複數個畫素電路被分割為複數個群組，上述 晝素控制裝置（200 )對應每個上述複數個群組設置在上述 晝素陣列的外部領域， 上述固態攝影元件更包括： 53 201043018 第1開關元件（25G)，配置在各上述畫素電路中的上述 傳送電路與對應的上述畫素控制裝置之間； 其中上述第1開關元件受到控制’使得在各上述複數 個群組中，將該群組内的上述畫素電路中㈣擇的i個， 依序連接至上述畫素控制裝置， 上述第2傳送控制裝置根據由上述增幅器輸出至上述 :料線的上述電信號，判斷上述既定期間内傳送的信號電 荷量是否比上述基準大。 从如申請專利範圍第6項或第7項所述之固態攝影元 上述固態攝影元件具備複數個上述晝素電路（100)， :述畫素控制裝置⑽)在上述複數個畫素電路全體 ::光位準在既定值以上時’控制上述傳送電路，使上述 複數個畫素電路的每個共通地延長上述動作期間，另一方 :’當上述受準比既定值低時，控制上述傳送電路， 門上述複數個畫素電路的每個共通地不延長上述動作期 15.如申請專利範圍 具備··操作開關（2〇3)， 既定值以上， 第14項所述之固態攝影 用來指定上述受光位準是 元件，更 否在上述 的有畫素控制|置（201)’因應上述操作開關輸/ 有無，輯上述複數個畫素電路全體的受光 上述既定值以上。 4 16.如申請專利範圍第 u項所述之固態攝影元件，其 54 201043018 中上述畫素控制裝置（201)根據上述固態攝影元件前一刻 攝影時的上述複數個畫素電路（100)的輸出，判斷上述複數 個畫素電路全體的受光位準是否在上述既定值以上。

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