TWI401949B - Solid - state photographic elements and photographic devices - Google Patents

Solid - state photographic elements and photographic devices Download PDF

Info

Publication number
TWI401949B
TWI401949B TW097134049A TW97134049A TWI401949B TW I401949 B TWI401949 B TW I401949B TW 097134049 A TW097134049 A TW 097134049A TW 97134049 A TW97134049 A TW 97134049A TW I401949 B TWI401949 B TW I401949B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
pixel
signal
solid
pixels
memory
Prior art date
Application number
TW097134049A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200922309A (en
Inventor
Shigetoshi Sugawa
Yasushi Kondo
Hideki Tominaga
Original Assignee
Shimadzu Corp
Univ Tohoku
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp, Univ Tohoku filed Critical Shimadzu Corp
Publication of TW200922309A publication Critical patent/TW200922309A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI401949B publication Critical patent/TWI401949B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/41—Extracting pixel data from a plurality of image sensors simultaneously picking up an image, e.g. for increasing the field of view by combining the outputs of a plurality of sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57—Control of the dynamic range
    • H04N25/59—Control of the dynamic range by controlling the amount of charge storable in the pixel, e.g. modification of the charge conversion ratio of the floating node capacitance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

Description

固態攝影元件及攝影裝置
本發明係關於一種固態攝影元件及使用該固態攝影元件之攝影裝置，更詳言之，係關於一種適於用來拍攝摧毀、爆炸、及燃燒等高速現象之可高速動作的固態攝影元件及攝影裝置。
以往已開發有高速攝影裝置(高速視訊攝影機)，用來以短時間連續拍攝例如爆炸、摧毀、燃燒、碰撞、及放電等高速現象(參照非專利文獻1等)。此種高速攝影裝置必須能進行100萬個圖框/秒程度以上極高速度的攝影。因此，係使用與使用於以往一般視訊攝影機或數位相機等之攝影元件不同之具有特殊構造之可高速動作的固態攝影元件。
此種固態攝影元件，以往係使用專利文獻1等所記載之稱為像素周邊記錄型攝影元件(IS－CCD)的元件。針對該攝影元件概略地作說明。亦即，具備兼作受光部之各光電二極體其記錄張數(圖框數)分之傳送的儲存用CCD(電荷耦合元件)，在攝影中將以光電二極體進行光電轉換之像素訊號依序傳送至儲存用CCD。接著，攝影結束後一次讀取儲存於儲存用CCD之記錄圖框數分的像素訊號，以在攝影元件之外部重現記錄圖框數分的影像。在攝影中超過記錄圖框數分的像素訊號則以新舊之順序廢棄較舊者，而在儲存用CCD經常儲存最新之既定圖框數分的像素訊號。因此， 若在攝影結束時中止往儲存用CCD之像素訊號的傳送，則可獲得從該時點起在時間上回溯記錄圖框數分之時點以後的最新影像。
上述之高速攝影中，進行與觀察對象之特定現象的產生時序同步的攝影係極為重要，而進行從外部賦予觸發訊號即對應其進行攝影之開始或結束的控制。為了產生此種觸發訊號，一般係進行使用接觸感測器、位置感測器、振動感測器、及壓力感測器等其他感測器。然而，在難以縮小被拍攝體與此種感測器之距離時、或在顯微鏡下進行微小之物體的攝影時等情況下，大多難以以上述方法來獲得適切之觸發訊號。
如以上所述，在難以從其他感測器獲得觸發訊號的情況下，最好從被拍攝體之攝影影像偵測被拍攝體之移動或變化等以產生觸發訊號。以往，已開發有一種裝置，其係在相對低速之攝影中，從所取得之攝影影像進行即時之影像處理以偵測被拍攝體之移動或變化來產生觸發訊號。此種裝置中，係將用以驅動固態攝影元件之基準時脈提高至實際攝影所須速度之數倍至數十倍(亦即進行超取樣)以進行攝影，並即時對根據從固態攝影元件讀取之影像訊號所重現之影像實施被拍攝體之移動偵測處理。接著，在偵測到被拍攝體之移動或變化時即產生觸發訊號，接收到該觸發訊號則進行原來攝影之開始或停止、或用於攝影之照明之開啟/關閉等攝影裝置以外之機器的控制等。
然而，在即時進行從攝影元件讀取之訊號的影像處理 以偵測被拍攝體之移動或變化時，由於通常係使影像儲存於外部之圖框記憶體或必須進行大量之運算處理等，因此從作為目標之現象出現起至觸發訊號產生為止之時間延遲有變大之趨勢。特別是在高速攝影時，會有因該時間延遲而無法獲得捕捉到作為目標之現象的影像之虞。
對於此種課題，專利文獻2所記載之攝影裝置中，係將分束器或半反射鏡等光分割手段設於攝影透鏡之後方，以將入射光分割成複數個並分別導入至第1及第2之2台攝影裝置，並將第1攝影裝置設為用以偵測影像之急遽變化的監測專用，對應藉此所獲得之觸發訊號來控制第2攝影裝置所獲得之影像訊號的儲存。然而，此種攝影系統中，由於必須具有將來自攝影對象之入射光分割成複數個的光學系統，且必須準備複數個攝影裝置(攝影元件)。因此系統會變得很龐大，而難以降低成本且亦難以將系統小型化/輕量化。
又，於專利文獻3係設有專用之變化檢測元件，用以檢測入射光量在固態攝影元件之像素區域中或周圍的變化，並根據該變化檢測元件之檢測訊號來進行攝影之開始或停止等的控制。然而，將變化檢測元件設於攝影元件區域中時，由於在變化檢測元件存在之部分無法獲得攝影用之像素訊號，因此無法避免畫質之劣化。為了避免此情況，亦有提案一種以下之構成，其係將變化檢測元件從攝影元件區域分離設置，並以稜鏡或半反射鏡等分割入射光以照射於變化檢測元件與攝影元件區域。然而，使用此種光學 系統來分割光則會與專利文獻2所記載之習知技術同樣地，成為成本變高的主因。又，為了捕捉在攝影範圍之一部分所產生之變化，則必須準備某種程度大量之變化檢測元件，但如此一來固態攝影元件之晶片面積即變大還是會成為成本變高的主因。
專利文獻1：日本特開2001－345441號公報專利文獻2：日本特開平5－336420號公報專利文獻3：日本特開2007－166581號公報
非專利文獻1：近藤及另5位、「高速視訊攝影機HyperVision HPV－1之開發」、島津評論、島津評論編輯部、2005年9月30日發行、第62卷、第1．2號、p.79－86
本發明係有鑑於上述課題而構成，其主要目的在於提供一種固態攝影元件，其無須準備特別之光學系統，即可確實地捕捉以連續攝影所獲得之影像中被拍攝體之變化或移動、觀測對象之特定現象的出現等，並產生用以控制高速攝影之開始或停止等或控制外部之機器等的觸發訊號。
又，本發明之另一目的在於提供一種攝影裝置，其係使用上述固態攝影元件，而可以低廉之成本來確實地捕捉作為目標之高速現象並加以記錄。
為了解決上述課題而構成之本發明之固態攝影元件，其特徵在於，具備： a)複數個像素，排列成二維陣列狀，分別至少包含用以接收光以產生光電荷之光電轉換元件、用以將該光電轉換元件所產生之光電荷傳送至檢測節點之傳送元件、及用以將對應電荷之輸出訊號從該檢測節點送出至像素輸出線之緩衝元件；b)像素輸出線，係就該複數個像素獨立設置；c)記憶部，為了儲存通過該像素輸出線從各像素輸出之輸出訊號而對各像素設置複數個；d)驅動控制手段，係一邊以全像素同時反覆進行對應各該像素之攝影之光電荷之儲存動作及通過該像素輸出線從各像素往該複數個記憶部中之1個之訊號之傳送動作，且一邊就各攝影依序改變儲存訊號之記憶部的途中，以從該記憶部逐次讀取對應在不同時點所獲得之2個圖框之全像素或一部分像素之訊號的方式，使各像素及各記憶部動作；以及e)觸發訊號產生手段，根據對應在該驅動控制手段之控制下逐次讀取之2個圖框之全像素或一部分像素的訊號，偵測攝影對象之變化或移動以產生觸發訊號。
本發明之固態攝影元件中，各像素所具備之光電轉換元件例如係光電二極體，檢測節點例如係將電荷訊號轉換成電壓訊號者、例如飄移擴散區域(飄移區域)，傳送元件例如係電晶體(MOS(金屬氧化半導體)電晶體)，緩衝元件例如係由複數個電晶體構成之源極跟隨放大器，記憶部則可為例如電容器與電晶體等開關之組合。
本發明之固態攝影元件中，無須將以該攝影所取得之訊號(像素訊號)讀取至元件外部，係藉由針對複數個記憶部以規定之順序進行在進行每1個圖框之攝影亦即進行光電荷儲存時，透過像素輸出線使該輸出訊號儲存於複數個記憶部之1個的動作，而可進行極高速之連續攝影。藉由反覆攝影，在將所有訊號儲存於依每個像素所準備之複數個記憶部後，廢棄時間上最舊之訊號(實際上係將記憶部之儲存內容重設)，而儲存新取得之訊號即可。由於可以極短時間進行透過像素輸出線從各像素往記憶部之訊號傳送，因此1個圖框之攝影所須之時間幾乎取決於在光電轉換元件接收光並將光電荷儲存於檢測節點等之時間。
以此方式在進行高速之攝影途中，驅動控制手段係針對在不同時點所獲得之2個圖框，例如最新圖框與1個圖框或複數個圖框前之圖框，從該記憶部逐次讀取對應全像素或一部分像素之訊號。此外，對於與該逐次讀取之對象之記憶部不同的記憶部，由於可透過像素輸出線繼續訊號之傳送，因此於該逐次讀取中亦可繼續攝影。
觸發訊號產生手段係使用對應該逐次讀取之2個圖框之影像的訊號，以偵測攝影對象之被拍攝體之移動或變化。例如，可取得同一位置之像素訊號的差分，將以像素為單位之差分值相加，在其超過閾值時則視為在被拍攝體有移動或變化。
以1個像素為單位比較其像素訊號(取得差分)時，會容易受到因外部之振動等所造成之影像晃動的影響。因此， 例如可在從該記憶部逐次讀取對應2個圖框之全像素或一部分像素的訊號時，在排列成二維陣列狀之複數個像素中，同時讀取對應於水平方向及/或垂直方向相鄰或接近之複數個像素的訊號並進行加法處理或平均化處理下，以上述方式取得圖框間之差分。
根據此種構成，即可減輕影像晃動等之影響以提高被拍攝體之移動或變化的偵測精度。又，藉由縮短用於觸發訊號產生而從記憶部逐次讀取訊號之時間，即可縮小從產生被拍攝體之移動或變化起至獲得觸發訊號為止之時間延遲。
為了獲得後者之效果，亦可在從該記憶部逐次讀取對應2個圖框之全像素或一部分像素的訊號時，在排列成二維陣列狀之複數個像素中，於水平方向及/或垂直方向相隔既定間隔進行讀取。
又，本發明之固態攝影元件中，驅動控制手段可設成根據該觸發訊號產生手段所產生之觸發訊號來停止攝影，並逐次讀取對應儲存在該複數個記憶部之複數個圖框的訊號且予以輸出的構成。
此處，所謂根據觸發訊號停止攝影，並不一定限於若得到觸發訊號則立即停止攝影，亦可在從觸發訊號產生之時序起至停止攝影為止具有適當之時間延遲或適當之圖框數延遲。此時，較佳為設成可從外部亦即使用者可指定該時間延遲或圖框數延遲。藉由適當設定此等延遲即可獲得實質上從觸發訊號產生之時點起開始連續攝影並以記憶部 之數目所決定之既定圖框數的影像。又，在觸發訊號產生時點立即停止攝影，亦可獲得從觸發訊號產生時點起在時間上回溯既定圖框數之影像。
此外，本發明之固態攝影元件中，亦可設成可從外部指定用以產生該觸發訊號之2個圖框中之特定範圍的構成。
爆破等，以使用本固態攝影元件之攝影裝置來捕捉欲高速攝影之現象的徵兆時，並無須一定要觀察攝影影像整體，大多僅觀察該影像中極小之一部分即可。在該情況下，藉由縮小觀察用於產生觸發訊號之圖框間差分的範圍，即可減少逐次讀取之訊號的數量以迅速偵測被拍攝體之移動/變化。藉此，即可縮短從發生實際之被拍攝體之移動或變化之時點起至觸發訊號產生時點為止之時間延遲。
又，本發明之固態攝影元件中，亦可設成可從外部指定用以產生該觸發訊號之2個圖框之圖框間隔或時間差的構成。藉此，即可配合所欲攝影之現象等之種類或被拍攝體之移動或變化的形態，以適切之時序產生觸發訊號。
又，本發明之固態攝影元件中，亦可設成具備用以將觸發訊號產生手段所產生之觸發訊號輸出至外部的輸出端子的構成。利用輸出至外部之觸發訊號，即容易進行例如點亮照明，或在其他攝影裝置使攝影開始等之控制。又，並非在固態攝影元件內部對應觸發訊號進行攝影之開始或停止的控制，而可在例如其他條件下在觸發訊號產生時進行攝影之開始或停止等更複雜且自由度較高之攝影的控制。
又，本發明之攝影裝置，係使用以上所述之本發明之固態攝影元件，其特徵在於：具備對應該觸發訊號產生手段所產生之觸發訊號來控制該固態攝影元件之攝影之開始或停止的控制手段。
此處，可設成使設在固態攝影元件外部之控制手段包含例如用以求取上述觸發訊號與以其他感測器等所獲得之感測器觸發訊號之邏輯和或求取與表示有無其他條件之訊號之邏輯積的邏輯運算電路、使觸發訊號延遲之延遲電路等。
根據本發明之固態攝影元件及攝影裝置，由於可迅速地亦即無大的時間延遲來產生可準確捕捉作為目標之攝影對象之現象之出現、被拍攝體之移動或變化等的觸發訊號，因此可確實地進行作為目標之現象的高速攝影。又，由於不須為了獲得觸發訊號，而以振動感測器等其他感測器來產生偵測訊號、或以其他攝影裝置來產生攝影影像，亦不使用複雜之光學系統，藉由1個固態攝影元件即可獲得觸發訊號，因此有利於抑制系統之成本。
以下，針對本發明之一實施例之固態攝影元件及攝影裝置，參照圖式作說明。
首先，針對本實施例之固態攝影元件的整體構成/構造作說明。圖1係表示本實施例之固態攝影元件之半導體晶片上之整體布局的概略俯視圖，圖3係本實施例之固態攝 影元件之像素區域及記憶區域之概略構成的俯視圖，圖4則為本實施例之固態攝影元件之大約一半的主要部分的方塊構成圖。
如圖1所示，本固態攝影元件中，用以接收光以產生各像素之訊號的像素區域2(2a,2b)與用以儲存既定圖框數之該訊號的記憶區域3a,3b，在半導體基板1上係不混合存在而完全分離，並分別設有完整之區域。於大致為矩形之像素區域2內，N行、M列合計為N×M個像素10係設置成二維陣列狀，該像素區域2係分割成2個分別設置有(N/2)×M個像素10之第1像素區域2a、及第2像素區域2b。
於第1像素區域2a之下側，隔著小面積之第1電流源區域6a設置有第1記憶區域3a，於第2像素區域2b之上側，同樣地隔著小面積之第2電流源區域6b設置有第2記憶區域3b。於第1及第2記憶區域3a,3b則分別設有第1及第2垂直掃描電路區域4a,4b、及第1及第2水平掃描電路區域5a,5b，其中該第1及第2垂直掃描電路區域4a,4b、及第1及第2水平掃描電路區域5a,5b係設有用以控制讀取來自記憶區域3a,3b之訊號的移位暫存器或解碼器等電路。如圖3所示，配置有上下各32組、合計64組之將訊號從各記憶區域3a,3b讀取至元件外部的輸出束線SS01~SS64。
本實施例之固態攝影元件，係以將像素區域2之大致中央區隔為上下2個區域之水平線為邊界，呈大致上下對稱之構造。由於該上半部及下半部之構造或動作係相同， 因此以下說明中係以下方之第1像素區域2a、第1記憶區域3a、第1垂直掃描電路區域4a、及第1水平掃描電路區域5a之構造及動作為中心進行敘述。
像素數目亦即上述N、M之值可分別任意決定，若提高該等之值則影像之解像度雖會提高，但相反地，整體晶片面積會變大、或以1個像素為單位之晶片面積會變小。本例中，係設為N＝264、M＝320。因此，如圖3、圖4中所記載，分別設置於第1、第2像素區域2a,2b之像素數目係水平方向為320個像素而垂直方向為132個像素之42240個像素。
圖2係表示像素區域2(2a,2b)中1個像素10之概略布局的俯視圖。1個像素10所占有之區域大致為正方形，其內部係大分為3個區域亦即光電轉換區域11、像素電路區域12、及配線區域13。於配線區域13，(N/2)＋α條像素輸出線14係配置成延伸於垂直方向。此處，α亦可為0，在該情形下，本例中通過1個配線區域13之像素輸出線的條數則為132條。然而，一般而言，在以此方式形成多數條平行延伸之配線(例如Al等金屬配線)時，兩端之配線的寬度或寄生電容容易不同。因此實際上會隔著訊號通過之132條像素輸出線於兩端各設1條虛設配線。於該情形下，α＝2而通過1個配線區域13之配線的條數則為134條。
圖5係圖2所示之1個像素10的電路構成圖。各像素10包含：光電二極體(相當於本發明之光電轉換元件)31，用以接收光以產生光電荷；傳送電晶體(相當於本發明之傳 送元件)32，接近設置於光電二極體31以傳送光電荷；飄移擴散區域(相當於本發明之檢測節點)33，透過傳送電晶體32連接於光電二極體31，用以暫時儲存光電荷並轉換成電壓訊號；儲存電晶體34及儲存電容器36，在光電荷之儲存動作時用以儲存從光電二極體31透過傳送電晶體32所溢出亦即溢流之電荷；重設電晶體35，用以排出儲存於飄移擴散區域33及儲存電容器36之電荷；源極跟隨放大器(相當於本發明之緩衝元件)43，用以輸出儲存於飄移擴散區域33之電荷或儲存於飄移擴散區域33及儲存電容器36兩者之電荷作為電壓訊號，且以主從連接之2個PMOS型電晶體37,38、同樣地以主從連接之2個NMOS型電晶體40,41之2段構成；以及定電流電晶體等所構成之電流源39，用以將電流供應至源極跟隨放大器43之初段的2個電晶體37,38。
於傳送電晶體32、儲存電晶體34、重設電晶體35、及源極跟隨放大器43之選擇電晶體38,41的閘極端子，分別連接有用以供應由ψ T、ψ C、ψ R、及ψ X構成之控制訊號的驅動線15。如圖4所示，該等驅動線15係像素區域2內之所有像素皆共通。藉此，所有像素即可同時驅動。
源極跟隨放大器43之第2段低電壓側電晶體41的輸出42，係連接於設置在上述配線區域13之132條像素輸出線14中之1條(圖5中係以符號141所示之像素輸出線)。該像素輸出線141係每一像素10分別各設有1條，亦即對應各像素10獨立設置。因此，本固態攝影元件中係設有與 像素數目同數之亦即84480條像素輸出線。
源極跟隨放大器43具有用來以高速驅動像素輸出線141之電流緩衝器的功能。如圖4所示，由於各像素輸出線141係從像素區域2a延伸至記憶區域3a，因此係某種程度較大之電容性負載，為了以高速加以驅動必須有可使大電流流動之較大尺寸電晶體。然而，為了在像素10內提高光電轉換增益，則用以將光電荷轉換成電壓之飄移擴散區域33的電容係盡可能愈小愈好。由於連接於飄移擴散區域33之電晶體之閘極端子的寄生電容，實效上係使飄移擴散區域33之電容增加，因此根據上述理由該電晶體37最好為閘極輸入電容較小之小型電晶體。因此，為了同時滿足在輸出側之大電流供應與在輸入側之低電容，此處係將源極跟隨放大器43設為2段構成，而將初段之電晶體37設為小型電晶體，藉此抑制輸入閘極電容，後段之電晶體40,41則使用較大之電晶體而可確保較大之輸出電流。
又，源極跟隨放大器43中，在進行基本動作上即使無初段之電晶體38雖亦無妨礙，不過在後段之選擇電晶體41為關閉(OFF)狀態時同時使選擇電晶體38亦關閉，藉此阻止電流從電流源39流至電晶體37，而可抑制該部分之電流消耗。
圖6係表示1個像素10之光電轉換區域11之布局的概略俯視圖，圖7係從箭頭方向觀看圖6中之A－A’線垂直截面的概略電位圖。
俯視具有大致為矩形之受光面的光電二極體31係埋設 於光電二極體的構造。由於以高速攝影時曝光時間極短，因此為了確保適切之露出必須盡可能擴大各像素10之光電二極體的受光面面積，以盡可能增加射入(受光)之光量。然而，一般而言，若擴大光電二極體之受光面的面積，特別是在其周邊側所產生之光電荷到達檢測節點之飄移擴散區域所須時間會產生問題，導致在高速攝影之較短1個循環期間中無法傳送之電荷的浪費，或成為造成殘影之原因等。因此，本實施例之固態攝影元件中，係藉由採用以下特殊構造以謀求電荷傳送之速度提升。
通常，飄移擴散區域雖設置於光電二極體之側邊，但本固態攝影元件中，如圖6所示，係於光電二極體31之大致中央部形成小面積之飄移擴散區域331，且傳送電晶體32之閘極係以圍繞該飄移擴散區域331之方式設置成環狀。以此方式，藉由將飄移擴散區域331設置於光電二極體31之中央，即可平均縮短從光電二極體31之周邊部至飄移擴散區域331之光電荷的移動距離，使在光電二極體31之周邊部之任何位置所產生之光電荷均容易到達飄移擴散區域331。
再者，在形成光電二極體31時，藉由使用複數個光罩，使雜質之植入(摻雜)量(或植入深度)以複數個階段改變，藉此從光電二極體31之周邊部朝向中央(亦即飄移擴散區域331)設有雜質摻雜量(或雜質植入深度)的梯度或階梯狀階層。因此，若將適當偏壓電壓施加於光電二極體31之PN接合時，如圖7(a)所示，即形成從光電二極體31之周邊部 朝向中央下傾之電位梯度。藉由該製入之電位梯度亦即藉由製程上之努力所形成之電位梯度，藉由受光在光電二極體31所產生之光電荷，則愈靠周邊部產生者所受之加速愈大而行進至中央側。
此時，若傳送電晶體32為關閉狀態時，如圖7(a)所示，光電荷即聚集於形成在傳送電晶體32之環狀閘極正下方之電位障壁的周圍。接著，當傳送電晶體32開啟時，如圖7(b)所示，所聚集之光電荷便立刻經過傳送電晶體32而落入飄移擴散區域331。另一方面，在光射入期間中傳送電晶體32維持於開啟狀態之情形下，沿電位梯度聚集至中央之光電荷即直接經過傳送電晶體32而落入飄移擴散區域331。總之，可以高準確率且迅速地將在光電二極體31所產生之光電荷傳送至飄移擴散區域331。
藉由將飄移擴散區域331設於光電二極體31之中央部，具有上述重大之優點，然而，若將儲存溢流之光電荷之儲存電容器36等接近設置於該飄移擴散區域331時，則會產生孔徑率降低之問題。因此，此處係另外於像素電路區域12中形成與上述光電荷直接流入之飄移擴散區域(以下，稱為第1飄移擴散區域)331不同之第2飄移擴散區域332作為擴散層，並以鋁等之金屬配線333來連接第1飄移擴散區域331與第2飄移擴散區域332之間，藉此使兩者成為同電位。亦即，此處第1飄移擴散區域331及第2飄移擴散區域332係一體，而具有作為將電荷訊號轉換成電壓訊號之檢測節點之飄移擴散區域33的功能。
其次，針對第1及第2記憶區域3a,3b之詳細內部構成作說明。如圖4所示，於第1及第2記憶區域3a,3b內，沿著分別連接於排列在像素區域2a,2b內之垂直方向之132個像素10之132條像素輸出線14的延伸方向，排列有儲存圖框數L個分之記憶部單元20。本例中，儲存圖框數L亦即連續攝影圖框數係104個，於垂直方向排列有104個記憶部單元20，此外此亦於水平方向排列有320個。因此，於第1記憶區域3a係設置有104×320個＝33280個記憶部單元20。於第2記憶區域3b亦設置有相同數目之記憶部單元20。
圖8係表示1個記憶部單元20之內部構成的概略圖。於1個記憶部單元20內，設置有水平方向11個、垂直方向12個之合計132個記憶部22，各記憶部22則分別連接於不同之各1條像素輸出線141。透過像素輸出線141，各記憶部22係分別以一對一對應像素區域2a內之像素10，於1個記憶部單元20內之132個記憶部22，分別儲存像素區域2a內垂直方向之132個像素10的訊號。因此，圖4中於排列在水平方向之1行之320個記憶部單元20(圖4中以符號21所表示之記憶部單元行)，即儲存有由132×320個像素構成之1個圖框之下半部的像素訊號。在圖3所示之上側之第2記憶區域3b亦同樣地，於排列在水平方向之1行之320個記憶部單元亦儲存有由132×320個像素構成之1個圖框之上半部的像素訊號，以兩者構成1個圖框之影像。藉由將104個記憶部單元行21排列於垂直方向即可儲 存104個圖框分的像素訊號。
如圖8所示，各記憶部單元20中，132個記憶部22之所有輸出係被連接而成為1條輸出線23。此外，如圖4所示，排列於水平方向之記憶部單元20係以相鄰之每10個集中成1組，於水平方向存在有32組記憶部單元20之組，以組為單位10個記憶部單元20之輸出線23係被連接而成為1條。此外，排列於垂直方向之104個記憶部單元20的輸出線23亦被連接而成為1條。因此，記憶區域3a中，於水平方向有10個，於垂直方向有104個，合計1040個記憶部單元20，再者若以各記憶部單元20所含之記憶部22之數目而言時，則137280個記憶部22之輸出係被連接而成為1條輸出線23。圖3中，係將具有相同輸出線23之記憶部單元20之群的記憶部單元方塊以符號50表示。根據上述構成，來自第1記憶區域3a之輸出線23之數目為32條，從第2記憶區域3b亦取出相同數目之輸出線。將該等輸出線23上之訊號以SS01~SS64表示。
圖9係表示1個記憶部22的電路構成圖。1個記憶部22具有4個記憶單位。亦即，係由連接於1條像素輸出線141之取樣電晶體26(26a~26d)、透過取樣電晶體26連接於像素輸出線141之電容器25(25a~25d)、及用以讀取儲存於電容器25之類比電壓訊號的讀取電晶體27(27a~27d)構成記憶單位之記憶元件24(24a~24d)。1個記憶部22係以4個記憶元件24a~24d為1組所構成。因此，於1個記憶部22可儲存從同一像素通過同一像素輸出線141所輸出之4 個不同的類比電壓訊號。由於通過4個讀取電晶體27a~27d之輸出線23a~23d係分別獨立設置，因此圖3、圖4、及圖8所示之輸出線23實際上係存在4條，在元件內進行差分等類比運算處理，最後再以1條輸出線23輸出至元件之外部。或者，上述4條訊號輸出線23a~23d亦可獨立輸出。
如以上所述，1個記憶部22所以由4個記憶元件24a~24d構成，其原來目的係在於為了進行後述之動態範圍擴大處理及雜訊除去處理，以獨立儲存對應溢流前之電荷的訊號、對應溢流後之電荷的訊號、對應溢流前之電荷的訊號所含之雜訊訊號、及對應溢流後之電荷的訊號所含之雜訊訊號的4個類比電壓訊號。然而，並無須拘泥於上述目的，亦可以其他動作形態來使用各記憶元件24a~24d。例如，若不使用各像素10之儲存電容器36，則無須考量對應溢流後之電荷的訊號或對應溢流後之電荷之訊號所含的雜訊訊號，該部分可使用記憶元件24來增加連續攝影之圖框數。藉此，即可進行2倍之208個圖框的連續攝影。又，若亦不進行雜訊除去，則可進一步進行2倍之416個圖框的連續攝影。
與各像素10內之儲存電容器36同樣地，電容器25a~25d亦可藉由例如雙多晶矽閘極構造或堆疊構造來形成。進行使用CCD構造之電荷儲存時，雖有源自熱激發等之暗電荷的假訊號會加入光訊號之問題，但由於以雙多晶矽閘極構造或堆疊構造之電容器25a~25d即不會產生該種暗電荷，因此假訊號不會加入，而可提高讀取至外部之訊 號的S/N(雜訊比)。
圖10係表示通過如上述之輸出線23以讀取儲存於記憶區域3a內之各記憶部之訊號之概略構成的方塊圖。設置成2維陣列狀之記憶部單元20(20－01~20－10)之垂直方向的每1列，各設置有水平移位暫存器HSR1~HSR320，於水平方向的每1行，各設置有垂直移位暫存器VSR1~VSR104。當逐次讀取時，係根據水平移位暫存器HSR1~HSR320與垂直移位暫存器VSR1~VSR104之組合來選擇記憶部單元20，並在所選擇之記憶部單元20中依序選擇記憶部22以讀取像素訊號。然而，由於可在輸出線23為分開之不同記憶部單元方塊50進行同時並行之動作，因此讀取動作僅考量1個記憶部單元方塊50之內部即可。
接著，針對本實施例之固態攝影元件之驅動方法與動作作說明。本實施例之固態攝影元件，大致上來說具有稱作連續讀取與叢發讀取之2個驅動模式。首先，針對此兩驅動模式之概略動作，藉由圖11作說明。圖11係續讀取模式與叢發讀取模式之概略時序圖。
(A)連續讀取模式
如圖11(a)所示，連續讀取模式之基本係在像素區域2(2a,2b)之各像素10執行1個圖框分之光電荷儲存後，全像素10分別同時通過其像素輸出線141輸出訊號，以使訊號電荷儲存於記憶部22之電容器25。藉此，由於1個圖框分之像素訊號即齊備於記憶區域3a,3b之記憶部22，接著以上述方式藉由驅動水平移位暫存器、垂直移位暫存器， 依序讀取1個圖框之像素訊號並輸出至外部。此時，僅使用記憶區域3a中最上1行之320個記憶部單元20即可。
將驅動水平及垂直移位暫存器之時脈訊號的頻率設為50MHz時，每1個像素訊號之讀取時間為0.02 μ秒。由於在1個記憶部單元方塊50之最上行係存在有132×10＝1320個記憶部22，因此所須之總讀取時間則為26.4 μ秒。如以上所述，由於在不同記憶部單元方塊50係同時進行讀取，因此以26.4 μ秒即可進行1個圖框分之像素訊號的讀取。換言之，由於可將光電荷之儲存時間延長至此時間為止，因此若相較於後述之叢發讀取模式，光電荷之儲存時間設定的自由度較大。
圖11(a)雖係僅1個圖框分之例，不過由於通過像素輸出線14之訊號在處理時以外，像素區域2a,2b與記憶區域3a,3b係可獨立動作，因此進行從記憶區域3a,3b逐次讀取像素訊號時，可在像素區域2a,2b儲存光電荷。因此，如圖11(b)所示，可大致連續地反覆進行攝影。
(B)叢發讀取模式
如圖11(c)所示，叢發讀取模式係不進行像素訊號之逐次讀取，而係反覆進行以下之動作，亦即在各像素執行1個圖框分之光電荷儲存後，以全像素分別同時通過其像素輸出線輸出訊號，以使訊號電荷儲存於記憶部22之電容器25。此時，每1個圖框依序使訊號依序儲存於準備有104個圖框分之記憶部22。接著，逐次地讀取其既定圖框數分之像素訊號並輸出至外部。此叢發讀取模式中，由於在攝 影中並不進行往外部之訊號讀取，因此不會受以上所述之因讀取之時脈頻率之上限所造成之圖框率的限制，而能以非常短之循環進行連續攝影。可實施之最大圖框率主要係依聚集在光電二極體31內所產生之光電荷至傳送至飄移擴散區域33為止的時間而受限制。如以上所述，本實施例之固態攝影元件由於係考量到光電荷儲存時光量會減少，而進行光電二極體31之構造設計等，因此相較於以習知像素周邊記錄型攝影元件所實現之100萬個圖框/秒，可以更高之圖框率進行高速攝影。
其次，作為本實施例之固態攝影元件的詳細驅動方法，首先針對各像素10之光電轉換動作與將藉此所產生之訊號儲存於1個記憶部22為止之動作，藉由圖12~圖15作說明。
本實施例之固態攝影元件中，可選擇光電荷儲存時間較短時與光電荷儲存時間相對較長時的2個不同動作模式。指標係前者之光電荷儲存時間在10 μ s至100 μ s程度以下、並認為可忽視在傳送電晶體32所產生之暗電荷量之情形，在進行100萬個圖框/秒以上之高速攝影時，以採用此動作模式較佳。
(A)光電荷儲存時間較短時之動作模式
圖12係光電荷儲存時間較短時之動作模式的驅動時序圖，圖13係該動作中像素10內的概略電位圖。此外，圖13(後述之圖15亦相同)中，CPD 、CFD 、CCS 係分別表示儲存於光電二極體31、飄移擴散區域33、及儲存電容器36之 電容，而CFD ＋CCS 則表示飄移擴散區域33與儲存電容器36之合成電容。
使供應至各像素10之共通控制訊號的ψ X為高位準，以將源極跟隨放大器43內之選擇電晶體38,41皆維持於開啟(ON)狀態。接著，在進行光電荷儲存前，同樣地使共通控制訊號之ψ T、ψ C、ψ R為高位準，以將傳送電晶體32、儲存電晶體34、及重設電晶體35皆開啟(時間t0)。藉此，飄移擴散區域33及儲存電容器36即被重設(初始化)。又，此時光電二極體31係處於完全空乏化之狀態。此時之電位狀態係圖13(a)。
其次，若使ψ R為低位準以關閉重設電晶體35時，於飄移擴散區域33即產生等價包含在該飄移擴散區域33與儲存電容器36所產生之隨機雜訊、及因源極跟隨放大器43之電晶體37之閾值電壓之偏差所造成之固定類型雜訊的雜訊訊號N2(參照圖13(b))，對應該雜訊訊號N2之輸出即呈現於像素輸出線141。因此，藉由在該時序(時間t1)賦予記憶部22取樣脈衝ψ N2以開啟取樣電晶體26d，即可擷取通過像素輸出線141所輸出之雜訊訊號N2以儲存於電容器25d。
其次，若使ψ C為低位準以關閉儲存電晶體34時，在該時點儲存於飄移擴散區域33及儲存電容器36的訊號電荷，即依飄移擴散區域33與儲存電容器36之各電容CFD 、CCS 的比例分配(參照圖13(c))。此時，於飄移擴散區域33即產生等價包含關閉ψ C時所產生之隨機雜訊與因源極跟 隨放大器43之電晶體37之閾值電壓之偏差所造成之固定類型雜訊的雜訊訊號N1，對應該雜訊訊號N1之輸出即呈現於像素輸出線141。因此，藉由在該時序(時間t2)賦予記憶部22取樣脈衝ψ N1以開啟取樣電晶體26c，即可擷取通過像素輸出線141輸出之雜訊訊號N1以儲存於電容器25c。
由於傳送電晶體32係維持於開啟狀態，因此藉由射入光電二極體31之光所產生之光電荷即通過傳送電晶體32(圖7(b)所示之狀態)並流入飄移擴散區域33，而重疊於雜訊訊號N1並儲存在飄移擴散區域33(時間t3)。假使強光射入而於光電二極體31產生大量光電荷並導致飄移擴散區域33飽和時，溢流之電荷即透過儲存電晶體34而儲存於儲存電容器36(參照圖13(d))。藉由預先將儲存電晶體34之閾值電壓適度設定於較低值，即可以良好效率將電荷從飄移擴散區域33傳送至儲存電容器36。藉此，即使飄移擴散區域33之電容CFD 較小，可儲存於該處之最大飽和電荷量較少，亦可無須廢棄飽和之電荷以作有效利用。以此方式，在飄移擴散區域33之電荷飽和(溢流)前及電荷飽和(溢流)後所產生之電荷皆可反映於輸出。
若經過既定光電荷儲存時間(曝光時間)後，在關閉儲存電晶體34之狀態下，藉由賦予記憶部22取樣脈衝ψ S1以開啟取樣電晶體26a，即可在該時點(時間t4)通過像素輸出線141擷取對應儲存於飄移擴散區域33之電荷的訊號以儲存於電容器25a(參照圖13(e))。此時，由於儲存於飄移擴散區域33之訊號係對應溢流前之電荷的訊號S1重疊於雜 訊訊號N1的訊號，因此儲存於電容器25a者係未反映儲存於儲存電容器36之電荷量的S1＋N1。
之後，若立即使ψ C為高位準以開啟儲存電晶體34時，在該時點儲存於飄移擴散區域33之電荷與儲存於儲存電容器36之電荷即被混合(參照圖13(f))。在該狀態下藉由賦予記憶部22取樣脈衝ψ S2以開啟取樣電晶體26b(時間t5)，以通過像素輸出線141來擷取對應儲存於飄移擴散區域33及儲存電容器36之電荷的訊號，亦即將對應溢流後之電荷的訊號S2重疊於雜訊訊號N2的訊號，以儲存於電容器25b。因此，儲存於電容器25b者係反映儲存於儲存電容器36之電荷量的S2＋N2。
以上述方式，將訊號S1＋N1、S2＋N2、N1、及N2分別儲存於1個記憶部22所含之4個電容器25a,25b,25c,25d後，即結束1個循環之影像訊號的擷取。以上述方式，包含隨機雜訊或固定類型雜訊之雜訊訊號N1、及N2係與包含該等雜訊訊號之訊號分別另外求出。因此，藉由將各訊號從電容器25a,25b,25c,25d讀取後，藉由未圖示之類比運算電路進行減法處理，藉此即可獲得除去雜訊訊號N1、及N2之影響的高S/N影像訊號。又，由於從飄移擴散區域33溢流之電荷亦可不廢棄而加以利用，因此在強光射入時亦不易造成飽和，並可獲得反映該光之訊號，而可確保寬廣之動態範圍。此外，由於針對可擴大此種動態範圍之詳細說明，已記載於例如日本特開2006－245522號公報等文獻，因此此處省略其說明。
(B)光電荷儲存時間相對較長時之動作模式
其次，針對光電荷儲存時間相對較長時之動作作說明。圖14係光電荷儲存時間相對較長時之驅動時序圖，圖15係該動作中像素內的概略電位圖。
與光電荷儲存時間較短時之最大不同點係在於：在光電荷儲存時間中關閉傳送電晶體32，以將在光電二極體31所產生之光電荷儲存於空乏層、在光電荷儲存時間中關閉傳送電晶體32、以及藉由在光電荷儲存期間之最後進行雜訊訊號N1之取樣，以使在飄移擴散區域33所產生之暗電荷(及光電荷)不含於S1訊號等。關閉傳送電晶體32其原因係在於使其閘極正下方之矽－絕緣膜界面成為聚積狀態，並以電洞充滿矽表面來防止暗電荷從矽－絕緣膜界面侵入。再者，由於光電荷儲存時間較長，因此為了抑制電力消耗而將源極跟隨放大器43之選擇電晶體38,41關閉既定時間。
在進行光電荷儲存前，係使ψ T、ψ C、ψ R為高位準以將傳送電晶體32、儲存電晶體34、及重設電晶體35皆開啟(時間t10)。藉此，飄移擴散區域33及儲存電容器36即被重設(初始化)。此時，光電二極體31係處於完全空乏化之狀態。此時之電位狀態係圖15(a)。其次，若使ψ R為低位準以關閉重設電晶體35時，於飄移擴散區域33，即產生等價包含在該飄移擴散區域33與儲存電容器36所產生之隨機雜訊、及因源極跟隨放大器43之電晶體37之閾值電壓之偏差所造成之固定類型雜訊的雜訊訊號N2(參照圖 15(b))，對應該雜訊訊號N2之輸出即呈現於像素輸出線141。因此，藉由在該時序(時間t11)賦予記憶部22取樣脈衝ψ N2以開啟取樣電晶體26d，即可通過像素輸出線141擷取雜訊訊號N2以儲存於電容器25d。至此為止之動作係與光電荷儲存時間較短時之動作模式相同。
其次，若使ψ C為低位準以關閉儲存電晶體34時，在該時點儲存於飄移擴散區域33及儲存電容器36的電荷，即依飄移擴散區域33與儲存電容器36之各電容CFD 、CCS 的比例分配。再者，使ψ T為低位準以關閉傳送電晶體32，亦使ψ X為低位準以關閉源極跟隨放大器43之2個選擇電晶體38,41(時間t12)。藉此，於光電二極體31與飄移擴散33之間即形成電位障壁，而在光電二極體31形成可儲存光電荷之狀態(參照圖15(c))。
射入光電二極體31之光所產生之光電荷雖儲存於光電二極體31，但若在光電二極體31產生飽和時，超過之過多電荷即溢流並透過傳送電晶體32，重疊於以上述方式分配之雜訊訊號，並儲存於飄移擴散區域33。當更強之光射入而在飄移擴散區域33產生飽和時，溢流之電荷即透過儲存電晶體34而儲存於儲存電容器36(參照圖15(d))。
藉由預先將儲存電晶體34之閾值電壓設定成適度低於傳送電晶體32之閾值電壓，即可使在飄移擴散區域33已飽和之電荷不會返回光電二極體31側，而可以良好效率傳送至儲存電容器36。藉此，即使飄移擴散區域33之電容CFD 較小，而可儲存於該處之電荷量較少，亦可無須廢棄溢 流之電荷以作有效利用。以此方式，在飄移擴散區域33溢流前及溢流後所產生之電荷皆可反映於輸出。
若經過既定光電荷儲存時間後，使ψ X為高位準以開啟選擇電晶體38,41之後，藉由賦予記憶部22取樣脈衝ψ N1以開啟取樣電晶體26c，藉此在該時點(時間t13)即可通過像素輸出線141擷取對應儲存於飄移擴散區域33之訊號電荷的雜訊訊號N1以儲存於電容器25c。此時之雜訊訊號N1，包含因源極跟隨放大器43之電晶體37之閾值電壓之偏差所造成的固定類型雜訊。此外，此時不僅雜訊亦包含因光電轉換所產生之光電荷的一部分，但此處此亦視為雜訊。
其次，使ψ T為高位準以開啟傳送電晶體32，將儲存於光電二極體31之光電荷完全傳送至飄移擴散區域33(參照圖15(e))。之後，立即(時間t14)藉由賦予記憶部22取樣脈衝ψ S1以開啟取樣電晶體26a，即可通過像素輸出線141擷取對應儲存於飄移擴散區域33之電荷的訊號以儲存於電容器25a。此時之訊號由於係儲存於光電二極體31之電荷的訊號，亦即溢流前之電荷的訊號S1重疊於先前雜訊訊號N1的訊號，因此為S1＋N1。
接著，使ψ C為高位準以開啟儲存電晶體34時，在該時點儲存於飄移擴散區域33之電荷與儲存於儲存電容器36之電荷即被混合(參照圖15(f))。在該狀態(時間t15)下，藉由賦予記憶部22取樣脈衝ψ S2以開啟取樣電晶體26b，即可通過像素輸出線141擷取對應儲存於飄移擴散區域33及 儲存電容器36之電荷的訊號，以儲存於電容器25b。此時之訊號則為S2＋N2。
以上述方式，將訊號S1＋N1、S2＋N2、N1、及N2分別儲存於1個記憶部22所含之4個電容器25a,25b,25c,25d後，即結束1個循環之影像訊號的擷取。與光電荷儲存時間較短時之動作模式同樣地，包含隨機雜訊或固定類型雜訊之雜訊訊號N1、及N2係與包含該等雜訊訊號之訊號分別另外求出，因此，藉由將各訊號從電容器25a,25b,25c,25d讀取後，藉由進行減法等類比運算處理，即可獲得除去雜訊訊號N1、及N2之影響的高S/N影像訊號。又，由於從飄移擴散區域33溢流之電荷亦可不廢棄而加以利用，因此在強光射入時亦不易造成飽和，並可獲得反映該光之訊號，而可確保寬廣之動態範圍。
如以上所述，由於供應於各像素10之控制訊號ψ X、ψ T、ψ R、及ψ C係全像素共通，因此所有像素10可同時進行上述光電荷儲存動作及從各像素10至記憶部22之訊號的傳送動作。亦即，以上述1個循環則1個圖框分之影像訊號即可儲存於圖3、圖4中之記憶部單元行21內的記憶部22。在叢發讀取模式中，藉由反覆進行該動作104次，即可將像素訊號儲存於所有記憶部單元行21內之記憶部22。第105次以後則以再次將像素訊號寫入最上方之記憶部單元行21中之各記憶部22的方式，循環地執行儲存動作。例如，直至從外部賦予攝影停止之指示訊號為止一直反覆進行此種動作。當賦予攝影停止之指示訊號而中止攝 影時，在該時點最新之104個圖框分之像素訊號即儲存於記憶區域3a,3b。藉由將此逐次讀取，便可獲得104個圖框的連續影像訊號。
此外，各記憶部22中如以上所述當欲於已儲存有某種訊號之電容器儲存新的訊號時，則必須執行重設以廢棄其以前之訊號。因此，雖未圖示不過於各像素輸出線141分別連接有重設用電晶體，在重設某記憶部之電容器時，係開啟該記憶部之取樣電晶體並開啟連接於所對應之像素輸出線的重設用電晶體，儲存於電容器之訊號即通過取樣電晶體、及像素輸出線而被重設。在執行此種重設後，新的訊號即可儲存於電容器。
其次，針對逐次讀取來自記憶區域3a,3b之訊號的動作作說明。圖16係連續讀取模式之1個圖框分之逐次讀取的動作時序圖，圖17係叢發讀取模式之逐次讀取的動作時序圖，圖18係水平移位暫存器HSR之主要部分的動作時序圖，圖19係垂直移位暫存器VSR之主要部分的動作時序圖。
儲存於各記憶部22之電容器25的訊號，係藉由依序開啟連接於同一輸出線23之讀取電晶體27而讀取。由於同一記憶部22之4個讀取電晶體27a~27d係分別連接於不同之輸出線23a~23d，因此可同時讀取分別儲存於同一記憶部22內之4個電容器25 a~25d的訊號。此外，藉由以未圖示之減法電路進行(S1＋N1)－N1、(S2＋N2)－N2之減法處理，即可取出除去隨機雜訊或固定類型雜訊後的S1、S2訊號。此外，究竟使用S1、S2之何者來作為像素訊號， 係以低於S1之飽和訊號量之適當訊號位準為基準，依高於該值或低於該值來分別選擇S1、S2。藉由在低於飽和訊號量實施此切換，即可避免S1之飽和偏差的影響。
作為一例，說明在圖10所示之第1個圖框之320個記憶部單元20中，左端側之記憶部單元方塊50的讀取順序。首先，左端之記憶部單元20－01中，從左向右依序讀取圖8所示之水平方向之第1行之記憶部22之11個像素分的像素訊號。該記憶部單元20－01，係藉由使水平移位暫存器HSR1與垂直移位暫存器VSR1致能化來選擇，根據水平方向之讀取時脈H－CLK，從水平方向之左向右逐一開啟記憶部22之讀取電晶體27的脈衝訊號即移動。此脈衝訊號之一例係圖18所示之y1、y2、y3。以此方式，1行分之讀取結束後，即賦予用以進行往垂直方向之讀取的時脈V－CLK，藉此移至下一第2行的記憶部22，同樣地，經此從左向右讀取11個像素分。藉由該反覆動作，直至第12行結束為止進行像素訊號之讀取。使該垂直方向之各行之讀取電晶體27致能化之訊號之一例，係圖19所示之v1,v2,及v3。
之後，藉由使水平移位暫存器HSR2與垂直移位暫存器VSR1致能化，以選擇右側相鄰之記憶部單元20－02，如圖16、圖17所示，讀取對象便移至該記憶部單元20－02。接著，與先前同樣地，依行→列之順序藉由開啟每1個像素分之各記憶部的讀取電晶體27來讀取訊號。以此方式，依序進行記憶部單元之選擇直至記憶部單元20－10為止，當 結束該記憶部單元20－10之第12行之記憶部22的讀取後，即完成1個圖框分之讀取。在其他記憶部單元方塊50亦與上述同時執行來自所對應之記憶部單元之記憶部之訊號的讀取。
在叢發讀取模式之逐次讀取時，如以上所述，於第1個圖框之所有像素訊號的讀取結束後，接著第2個圖框之像素訊號的讀取即開始。亦即，如圖17所示，由於藉由使水平移位暫存器HSR1與垂直移位暫存器VSR2致能化，以選擇圖10所示之第2行之記憶部單元中之左端者，因此以與第1個圖框相同之順序執行讀取，藉由反覆此動作來完成至104個圖框為止之讀取。
然而，讀取之步驟並非限於此，而可適當予以變更。例如，叢發讀取模式中，儲存於排列在最上方之水平方向之記憶部單元20的像素訊號，時間上並不限於最舊者。其原因在於從上向下依序依各圖框分別進行訊號之寫入，在哪一圖框寫入停止並非一定之故。因此，較佳為若從進行最後寫入之行的下一行起依序進行逐次讀取，即可依時間序列之順序取得影像訊號。
如以上所述，在進行高速攝影時雖使用叢發讀取模式，不過由於可讀取至外部之連續攝影圖框數為104個，因此必須進行可準確捕捉目標之現象的104個圖框的攝影，為此則必須獲得可捕捉目標之現象出現瞬間或正要出現前之徵兆的觸發訊號。本實施例之固態攝影元件係內設有產生該觸發訊號之電路。其次，針對該觸發訊號產生電 路、其動作、及使用本元件之高速攝影裝置並使用上述觸發訊號之攝影動作的一例作說明。
圖20係依各訊號輸出線23所設之觸發訊號產生部60的概略構成圖，圖21係使用本固態攝影元件之攝影裝置之主要部分的方塊構成圖。圖20中，係表示將記憶部單元20所含之132個記憶部22排列於水平方向。又，如以上所述，該圖中係匯集表示1個記憶部22所含之4個記憶元件，訊號輸出線23係已完成上述雜訊除去或動態範圍擴大之處理之後者。
觸發訊號產生部60包含：2個取樣保持電路部61,62，包含開關、電容器、及未圖示之重設電路並連接於訊號輸出線23；差分電路63，用以求出該取樣保持電路部61,62之輸出的差分訊號(類比電壓差)；累計電路64，用以依序將差分訊號相加；比較器65，用以進行累計輸出值與設定閾值的比較；以及脈衝產生電路66，依據比較器65之輸出產生脈衝訊號作為觸發訊號。
如以上所述，本實施例之固態攝影元件中，由於訊號輸出線23係依每1個記憶部單元方塊50各1條，合計並排存在有64條，因此圖20所示之觸發訊號產生部60全部亦存在有64個。如圖21所示，該等64個觸發訊號產生部60－01~60－64之輸出的觸發訊號，係輸入至觸發訊號運算電路71，此處進行依據來自外部之設定的邏輯和、邏輯積、或選擇等之運算，而匯集成1個系統之觸發訊號並通過觸發訊號輸出端子72，輸出至固態攝影元件70之外部。
裝載該固態攝影元件70之攝影裝置具備控制電路75，以接受從觸發訊號輸出端子72所輸出之觸發訊號，並進行數位之延遲處理或從其他感側器等所得到之感測器觸發訊號等的邏輯和、或表示其他攝影條件之條件訊號等的邏輯積等數位運算處理。以該控制電路75處理後之觸發訊號，係供應於固態攝影元件70之觸發訊號輸入端子73。影像控制部74係根據通過觸發訊號輸入端子73所供應之觸發訊號，執行攝影之開始、結束等的控制。此外，藉由直接連結觸發訊號輸出端子72與觸發訊號輸入端子73，亦可直接使用在固態攝影元件70內部所產生之觸發訊號，以進行攝影之控制。
除了圖20、圖21外亦使用圖22~圖24來說明攝影動作之一例。圖22係用以說明攝影控制之時序的概略圖，圖23係表示攝影影像的示意圖，圖24係用以說明像素訊號之選擇的概略圖。
在進行被拍攝體之移動/變化之偵測前，使用者會指定用於偵測被拍攝體之移動或變化之影像上的範圍。雖亦可以影像整體為該範圍，不過所指定之範圍愈小時觸發訊號產生之時間延遲則愈小。雖亦取決於作為目標之現象的種類或被拍攝體之移動/變化的形態，不過一般而言為了捕捉欲攝影之現象或變化等之徵兆或開端並無須觀察影像整體，大多僅觀察影像上特定之一部分即可。此處，例如以進行微小液滴從管件前端以高速噴出之現象的攝影時為一例來考慮。
現在，如圖23(a)所示，若以可在管件80之前端觀察到極少量之噴出的情況為所要攝影之現象的開端時，為了偵測到此僅觀察管件80前端之狹小範圍的影像即可。因此，選擇圖23中所示之矩形的範圍81作為偵測對象範圍。現在，若該選擇範圍81可收容在對應1個記憶部單元方塊50之像素區域的範圍內時，則僅使用在1個觸發訊號產生部60所產生之觸發訊號即可進行攝影之控制。因此，在觸發訊號運算電路71僅選擇該觸發訊號產生部60之觸發訊號並予以輸出。
被拍攝體之變化或移動的偵測，基本上係根據2個圖框之圖框間差分來進行。為了獲得圖框間差分訊號，雖可依同一位置之各像素求出訊號之差，不過如此的話從記憶部22之訊號讀取會耗時，且將影像之微小振動錯誤偵測為被拍攝體之變化的顧慮亦較高。因此，為了減輕此種錯誤偵測並縮短訊號讀取之時間，此處係同時讀取對應同一記憶部單元方塊50之像素區域的範圍，亦即在水平方向10個像素、垂直方向132個像素的像素範圍內相鄰之複數個像素的訊號並進行加法處理，並依各該加法訊號值取得差分。
現在，如圖24所示，此處考慮例如由水平方向2個像素、垂直方向3個像素合計6個像素所構成的像素集合，從記憶部22同時讀取像素集合所含之6個像素訊號並予以相加。此係等同取得該6個像素之訊號的平均。具體而言，同時開啟連接於圖20所示之同一訊號輸出線23且對應1 個像素集合之6個記憶部22的讀取電晶體27，藉由將儲存於該等記憶部22之電容器25的訊號讀取至訊號輸出線23上，即可在該訊號輸出線23上以類比方式將6個像素訊號相加。由於可以1個時脈來進行此處理，因此若例如選擇範圍81係30個像素×10個像素之範圍時，像素集合則為50個，全部只要進行50次之訊號讀取操作即可。
為了進行用以偵測被拍攝體變化之觸發訊號的產生，係以上述叢發讀取模式之反覆速度反覆進行光電荷儲存及從各像素10往記憶部22之訊號傳送。圖22中，係以T表示此時之1個圖框之攝影期間(圖框週期)。每進行既定圖框數之攝影，即從該記憶部22讀取最近所獲得之圖框與P個圖框前之圖框的像素訊號，藉由觸發訊號產生部60判定被拍攝體有無變化。此處，雖設為P＝3不過該P之值可任意決定。若現在之時間點為以Q所表示之時間時，則使用最近所獲得之圖框Pa與3個圖框前之圖框Pb之圖框間差分。此時，並非以2個圖框Pa,Pb之整體影像，而係僅以圖23所示之選擇範圍81，且使用上述6個像素之像素集合之加法訊號的差分來進行被拍攝體之變化的偵測。
具體而言，在儲存有對應圖框Pa之像素訊號的記憶部單元20中，同時開啟對應1個像素集合之6個記憶部20的讀取電晶體27，並將所讀取之訊號的相加值儲存於取樣保持電路部61，接著在儲存有對應圖框Pb之像素訊號的記憶部單元20中，同時開啟對應相同像素組合之像素集合之6個記憶部20的讀取電晶體27，並將所讀取之訊號的相加 值儲存於取樣保持電路部62。接著，求出其差分訊號並以累計電路64進行累計。在累計開始時係將累計輸出重設。
接著，同時開啟對應圖框Pa中其他像素集合之6個記憶部22的讀取電晶體27，並將所讀取之訊號的相加值儲存於取樣保持電路部61，接著同時開啟圖框Pb之相同組合之6個記憶部22的讀取電晶體27，並將所讀取之訊號的相加值儲存於取樣保持電路部62。接著，求出差分並將該差分累計於先前儲存在累計電路64之差分。針對包含於選擇範圍81之像素集合反覆此動作，最後在比較器65將累計值與閾值作比較。在累計值超過閾值時即視為有被拍攝體之變化，而脈衝產生電路66即輸出觸發訊號。另一方面，在累計值低於閾值時，則視為在被拍攝體無變化，而脈衝產生電路66即不輸出觸發訊號，亦即並不輸出脈衝訊號。例如，由於對圖23(a),(b)之2個圖框之像素訊號，可獲得如圖23(c)所示之差分訊號，因此係根據該差分訊號來判定被拍攝體有無變化。
現在，若設根據圖框Pa,Pb之比較產生觸發訊號，該觸發訊號即從觸發訊號輸出端子72輸出，並在控制電路75延遲既定圖框週期T分。使用者可任意設定該延遲量，若欲取得較觸發訊號產生時點在時間上更早之影像時則縮短延遲，若欲取得觸發訊號產生時點之後的影像時則增長延遲即可。施以該延遲之觸發訊號係供應至觸發訊號輸入端子73，影像控制部74即依據該觸發訊號停止攝影。亦即，停止通過像素輸出線141之從各像素10往記憶部20之新 的訊號的寫入。藉此，由於上述叢發訊號讀取模式之攝影即結束，從該時點起回溯104個圖框週期之期間中的影像訊號即儲存於記憶區域3a,3b內的記憶部22。之後，如以上所述藉由驅動水平及垂直移位暫存器，依序開啟各記憶部22之讀取電晶體27，藉此進行逐次讀取，並將像素訊號儲存於設在固態攝影元件70外部之圖框記憶體等。
然而，由於從各記憶部22之電容器25往訊號輸出線23之訊號讀取，並未透過源極跟隨放大器等緩衝器，因此電容器25之保持電位並未被保存。亦即，此係破壞性讀取。因此，會失去使用於上述觸發訊號產生之圖框的影像訊號。因此，針對該圖框最好藉由進行使用例如前後圖框之影像訊號之內插處理來作修補。
又，上述動作中，為了使用藉由在叢發讀取模式之連續攝影所獲得之圖框的一部分以進行被拍攝體之變化的偵測，使用於該偵測之圖框的影像雖已脫落，不過藉由從開始起即另外準備與攝影影像不同之被拍攝體變化偵測處理用的像素訊號，即可解決上述問題。亦即，由於從透過像素輸出線141之像素10往記憶部22之訊號讀取係通過源極跟隨放大器43，因此屬非破壞性讀取。因此，利用此在相同圖框將相同像素之訊號寫入不同的2個記憶部20，即可將一者使用作為被拍攝體之變化偵測用，另一者則使用作為像素訊號之外部讀取用。
又，上述實施例中，雖在叢發讀取模式執行連續攝影並接受觸發訊號以停止攝影，但亦可在被拍攝體之變化出 現前以相對較低速進行高感度之攝影，在觀察到被拍攝體之變化後再以高速進行攝影的方式來變更圖框週期T。又，由於若在叢發讀取模式持續執行連續攝影時，在該期間即無法進行往外部之逐次訊號讀取，因此無法監測攝影影像。因此，亦可反覆下述控制，亦即以既定圖框數在叢發讀取模式進行連續攝影之後，進行圖11(a)所示之僅1個圖框之連續讀取模式的驅動控制，之後再次返回在叢發讀取模式之連續攝影。藉此，即可定期地監測攝影影像。
又，上述實施例係本發明之固態攝影元件及攝影裝置之一例，在本發明之意旨之範圍內即使適當進行變形、修正、追加，當然亦包含於本發明申請專利範圍內。
1‧‧‧半導體基板
2,2a,2b‧‧‧像素區域
3a,3b‧‧‧記憶區域
4a,4b‧‧‧垂直掃描電路區域
5a,5b‧‧‧水平掃描電路區域
6a,6b‧‧‧電流源區域
10‧‧‧像素
11‧‧‧光電轉換區域
12‧‧‧像素電路區域
13‧‧‧配線區域
14,141‧‧‧像素輸出線
15‧‧‧驅動線
20‧‧‧記憶部單元
21‧‧‧記憶部單元行
22‧‧‧記憶部
23,23a,23b,23c,23d‧‧‧輸出線
24,24a,24b,24c,24d‧‧‧記憶元件
25,25a,25b,25c,25d‧‧‧電容器
26,26a,26b,26c,26d‧‧‧取樣電晶體
27,27a,27b,27c,27d‧‧‧讀取電晶體
31‧‧‧光電二極體
32‧‧‧傳送電晶體
33,331,332‧‧‧飄移擴散區域
333‧‧‧金屬配線
34‧‧‧儲存電晶體
35‧‧‧重設電晶體
36‧‧‧儲存電容器
37,40‧‧‧電晶體
38,41‧‧‧選擇電晶體
39‧‧‧電流源
43‧‧‧源極跟隨放大器
50‧‧‧記憶部單元方塊
60‧‧‧觸發訊號產生部
61,62‧‧‧取樣保持電路部
63‧‧‧差分電路
64‧‧‧累計電路
65‧‧‧比較器
66‧‧‧脈衝產生電路
70‧‧‧固態攝影元件
71‧‧‧觸發訊號運算電路
72‧‧‧觸發訊號輸出端子
73‧‧‧觸發訊號輸入端子
74‧‧‧攝影控制部
75‧‧‧控制電路
VSR1‧‧‧垂直移位暫存器
HSR1‧‧‧水平移位暫存器
圖1係表示本發明之一實施例之固態攝影元件之半導體晶片上之布局的概略俯視圖。
圖2係表示本實施例之固態攝影元件中像素區域內之1個像素之布局的概略俯視圖。
圖3係表示本實施例之固態攝影元件之像素區域及記憶區域之概略構成的俯視圖。
圖4係本實施例之固態攝影元件之大約一半之主要部分的方塊構成圖。
圖5係本實施例之固態攝影元件之1個像素的電路構成圖。
圖6係表示本實施例之固態攝影元件中1個像素之光 電轉換區域之布局的概略俯視圖。
圖7(a),(b)係從箭頭方向觀看圖6中之A－A’線垂直截面之概略電位圖。
圖8係本實施例之固態攝影元件中對應排列於垂直方向之132個像素之1個記憶部單元的概略構成圖。
圖9係本實施例之固態攝影元件之1個記憶部的電路構成圖。
圖10係表示本實施例之固態攝影元件中通過輸出線用以讀取儲存於各記憶部之訊號之概略構成的方塊圖。
圖11(a),(b),(c)係本實施例之固態攝影元件中連續讀取模式與叢發讀取模式的概略時序圖。
圖12係本實施例之固態攝影元件中光電荷儲存時間較短時之動作模式的驅動時序圖。
圖13(a),(b),(c),(d),(e),(f)係圖12所示之動作中像素內的概略電位圖。
圖14係本實施例之固態攝影元件中光電荷儲存時間相對較長時的驅動時序圖。
圖15(a),(b),(c),(d),(e),(f)係圖14所示之動作中像素內的概略電位圖。
圖16係本實施例之固態攝影元件中連續讀取模式之1個圖框分之逐次讀取的動作時序圖。
圖17係本實施例之固態攝影元件中叢發讀取模式之逐次讀取的動作時序圖。
圖18係本實施例之固態攝影元件之水平移位暫存器之 主要部分的動作時序圖。
圖19係本實施例之固態攝影元件之垂直移位暫存器之主要部分的動作時序圖。
圖20係本實施例之固態攝影元件中依各訊號輸出線所設之觸發訊號產生部的概略構成圖。
圖21係使用本實施例之固態攝影元件之攝影裝置之主要部分的方塊構成圖。
圖22係用以說明本攝影裝置之攝影控制時序的概略圖。
圖23(a),(b)係表示攝影影像的示意圖。
圖24係用以說明像素訊號之選擇的概略圖。
14‧‧‧像素輸出線
20‧‧‧記憶部單元
22‧‧‧記憶部
23‧‧‧輸出線
25‧‧‧電容器
26‧‧‧取樣電晶體
27‧‧‧讀取電晶體
50‧‧‧記憶部單元方塊
60‧‧‧觸發訊號產生部
61,62‧‧‧取樣保持電路部
63‧‧‧差分電路
64‧‧‧累計電路
65‧‧‧比較器
66‧‧‧脈衝產生電路

Claims (9)

  1. 一種固態攝影元件，其特徵在於，具備：a)複數個像素，排列成二維陣列狀，分別至少包含用以接收光以產生光電荷之光電轉換元件、用以將該光電轉換元件所產生之光電荷傳送至檢測節點之傳送元件、及用以將對應電荷之輸出訊號從該檢測節點送出至像素輸出線之緩衝元件；b)像素輸出線，係就該複數個像素獨立設置；c)記憶部，為了儲存通過該像素輸出線從各像素輸出之輸出訊號而對各像素設置複數個；d)驅動控制手段，係一邊以全像素同時反覆進行對應各該像素之攝影之光電荷之儲存動作及通過該像素輸出線從各像素往該複數個記憶部中之1個之訊號之傳送動作，且一邊就各攝影依序改變儲存訊號之記憶部的途中，以從該記憶部逐次讀取對應在不同時點所獲得之2個圖框之全像素或一部分像素之訊號的方式，使各像素及各記憶部動作；以及e)觸發訊號產生手段，根據對應在該驅動控制手段之控制下逐次讀取之2個圖框之全像素或一部分像素的訊號，偵測攝影對象之變化或移動以產生觸發訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項之固態攝影元件，其中，該驅動控制手段根據該觸發訊號產生手段所產生之觸發訊號來停止攝影，並逐次讀取對應儲存在該複數個記憶部之複數個圖框的訊號且予以輸出。
  3. 如申請專利範圍第2項之固態攝影元件，其可從外部指定從該觸發訊號產生之時序起至停止攝影為止之時間延遲或圖框數延遲。
  4. 如申請專利範圍第1項之固態攝影元件，其可從外部指定用以產生該觸發訊號之2個圖框中之特定範圍。
  5. 如申請專利範圍第1項之固態攝影元件，其可從外部指定用以產生該觸發訊號之2個圖框之圖框間隔或時間差。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之固態攝影元件，其具備用以將該觸發訊號輸出至外部的輸出端子。
  7. 如申請專利範圍第1項之固態攝影元件，其中，該驅動控制手段，在從該記憶部逐次讀取對應2個圖框之全像素或一部分像素的訊號時，在排列成二維陣列狀之複數個像素中，於水平方向及/或垂直方向相隔既定間隔進行讀取。
  8. 如申請專利範圍第1項之固態攝影元件，其中，該驅動控制手段，在從該記憶部逐次讀取對應2個圖框之全像素或一部分像素的訊號時，在排列成二維陣列狀之複數個像素中，同時讀取對應於水平方向及/或垂直方向相鄰或接近之複數個像素的訊號並進行加法處理或平均化處理。
  9. 一種攝影裝置，係使用申請專利範圍第1至8項中任一項之固態攝影元件，其特徵在於：具備對應該觸發訊號產生手段所產生之觸發訊號來控制該固態攝影元件之攝影之開始或停止的控制手段。
TW097134049A 2007-09-05 2008-09-05 Solid - state photographic elements and photographic devices TWI401949B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007230180 2007-09-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200922309A TW200922309A (en) 2009-05-16
TWI401949B true TWI401949B (zh) 2013-07-11

Family

ID=40428627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097134049A TWI401949B (zh) 2007-09-05 2008-09-05 Solid - state photographic elements and photographic devices

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8269838B2 (zh)
EP (1) EP2192764B1 (zh)
JP (1) JP4844854B2 (zh)
KR (1) KR101090149B1 (zh)
CN (1) CN101796823B (zh)
TW (1) TWI401949B (zh)
WO (1) WO2009031303A1 (zh)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101796643B (zh) * 2007-09-05 2013-04-10 国立大学法人东北大学 固体摄像元件及其制造方法
JP5412152B2 (ja) * 2009-03-18 2014-02-12 株式会社日立国際電気 撮像方法及び撮像装置
JP4807440B2 (ja) * 2009-06-19 2011-11-02 カシオ計算機株式会社 映像信号処理回路、撮像装置及び映像信号処理方法
US20120211642A1 (en) * 2009-10-27 2012-08-23 Konica Minolta Opto, Inc. Solid-State Imaging Device
US20120300092A1 (en) * 2011-05-23 2012-11-29 Microsoft Corporation Automatically optimizing capture of images of one or more subjects
US9001107B2 (en) * 2011-07-14 2015-04-07 SK Hynix Inc. Image pixel and image pixel control method
JP5959187B2 (ja) * 2011-12-02 2016-08-02 オリンパス株式会社 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法
KR101368244B1 (ko) 2011-12-30 2014-02-28 주식회사 실리콘웍스 유기발광다이오드 표시장치의 문턱전압 센싱 회로
JP5796509B2 (ja) * 2012-02-16 2015-10-21 株式会社島津製作所 フローサイトメータ
US9292569B2 (en) 2012-10-02 2016-03-22 Oracle International Corporation Semi-join acceleration
JP5639670B2 (ja) 2013-02-01 2014-12-10 浜松ホトニクス株式会社 画像取得装置及び撮像装置
CN103347150A (zh) * 2013-06-24 2013-10-09 王旭亮 一种视频侦测式监控数字摄录仪及其动态侦测方法
KR101496924B1 (ko) * 2013-07-08 2015-03-04 주식회사 레이언스 이미지센서와 그 구동방법
KR101605195B1 (ko) 2013-07-08 2016-03-21 주식회사 레이언스 이미지센서와 그 구동방법
JP2015060053A (ja) 2013-09-18 2015-03-30 株式会社東芝 固体撮像装置、制御装置及び制御プログラム
EP3016161B1 (en) 2013-09-30 2019-09-04 LG Display Co., Ltd. Organic light emitting device
KR102071298B1 (ko) * 2013-09-30 2020-03-02 주식회사 실리콘웍스 샘플 앤드 홀드 회로 및 이를 구비하는 소스 드라이버
US9386220B2 (en) * 2013-12-06 2016-07-05 Raytheon Company Electro-optical (EO)/infrared (IR) staring focal planes with high rate region of interest processing and event driven forensic look-back capability
US9743023B2 (en) 2014-01-24 2017-08-22 Universite Catholique De Louvain Image sensor with switchable biasing arrangement
EP3097685B1 (en) 2014-01-24 2021-11-17 Université Catholique de Louvain Image sensor
EP2899967A1 (en) * 2014-01-24 2015-07-29 Université Catholique De Louvain Image sensor
EP2899966A1 (en) * 2014-01-24 2015-07-29 Université Catholique De Louvain Image sensor
JP6612056B2 (ja) * 2014-05-16 2019-11-27 株式会社半導体エネルギー研究所 撮像装置、及び監視装置
JP6777421B2 (ja) 2015-05-04 2020-10-28 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
EP3358829B1 (en) * 2015-09-30 2020-09-09 Nikon Corporation Image-capturing element, image-capturing device, and electronic apparatus
US9866770B2 (en) * 2015-10-21 2018-01-09 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for true high dynamic range (THDR) time-delay-and-integrate (TDI) imaging
JP6669246B2 (ja) * 2016-03-16 2020-03-18 株式会社リコー 光電変換装置、画像読取装置及び画像形成装置
US10313610B2 (en) * 2016-04-14 2019-06-04 Qualcomm Incorporated Image sensors with dynamic pixel binning
EP3367669B1 (en) * 2017-02-24 2019-07-03 Melexis Technologies NV Sample and hold device
JP6769349B2 (ja) 2017-03-03 2020-10-14 株式会社リコー 固体撮像素子及び撮像装置
EP3373575B1 (en) * 2017-06-01 2019-09-04 Specialised Imaging Limited Pixel sensor element, image sensor, imaging device, and method
US10520589B2 (en) 2017-10-16 2019-12-31 Sensors Unlimited, Inc. Multimode ROIC pixel with laser range finding (LRF) capability
US10955551B2 (en) 2017-10-16 2021-03-23 Sensors Unlimited, Inc. Pixel output processing circuit with laser range finding (LRF) capability
JP7150469B2 (ja) * 2018-05-17 2022-10-11 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
KR102482883B1 (ko) * 2018-08-23 2022-12-29 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠 광 센서 및 그 신호 독출 방법, 및 광 에리어 센서 및 그 신호 독출 방법
CN112311964B (zh) * 2019-07-26 2022-06-07 华为技术有限公司 一种像素采集电路、动态视觉传感器以及图像采集设备
JP7330124B2 (ja) * 2020-03-19 2023-08-21 株式会社東芝 固体撮像装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW471156B (en) * 1999-12-28 2002-01-01 Toshiba Corp Solid-state imaging pick-up device
US6972795B1 (en) * 1998-09-22 2005-12-06 Hispec Goushi Kaisha High-speed imaging device
US7027092B2 (en) * 2001-09-17 2006-04-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Image capture and storage device
US20070109433A1 (en) * 2005-11-16 2007-05-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state imaging device for high-speed photography

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62190753A (ja) * 1986-02-18 1987-08-20 Agency Of Ind Science & Technol 輪郭抽出用半導体装置
JPS63174356A (ja) 1987-01-14 1988-07-18 Agency Of Ind Science & Technol 画像処理用半導体装置
JP3116967B2 (ja) * 1991-07-16 2000-12-11 ソニー株式会社 画像処理装置および画像処理方法
JPH0773339B2 (ja) 1992-06-04 1995-08-02 学校法人近畿大学 撮影装置
US6753904B1 (en) * 1997-08-12 2004-06-22 Nikon Corporation Solid-state imaging apparatus for motion detection
JPH11164210A (ja) * 1997-11-28 1999-06-18 Nikon Corp 動き検出用固体撮像装置
JP2001005166A (ja) * 1999-06-17 2001-01-12 Nec Corp パターン検査方法及びパターン検査装置
JP3704052B2 (ja) 2000-03-28 2005-10-05 リンク・リサーチ株式会社 高速撮像素子及び高速撮影装置
GB0027931D0 (en) * 2000-11-16 2001-01-03 Sgs Thomson Microelectronics Solid state imaging device
US20040012684A1 (en) * 2002-07-16 2004-01-22 Fairchild Imaging Image reconstruction techniques for charge coupled devices
CN100525401C (zh) * 2004-04-12 2009-08-05 国立大学法人东北大学 固体摄像装置、光传感器及固体摄像装置的动作方法
JP5066704B2 (ja) 2005-02-04 2012-11-07 国立大学法人東北大学 固体撮像装置、および固体撮像装置の動作方法
CN101164334B (zh) * 2005-04-07 2010-12-15 国立大学法人东北大学 光传感器、固体摄像装置和固体摄像装置的动作方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6972795B1 (en) * 1998-09-22 2005-12-06 Hispec Goushi Kaisha High-speed imaging device
TW471156B (en) * 1999-12-28 2002-01-01 Toshiba Corp Solid-state imaging pick-up device
US7027092B2 (en) * 2001-09-17 2006-04-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Image capture and storage device
US20070109433A1 (en) * 2005-11-16 2007-05-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state imaging device for high-speed photography

Also Published As

Publication number Publication date
US8269838B2 (en) 2012-09-18
EP2192764B1 (en) 2015-05-20
EP2192764A4 (en) 2013-01-02
CN101796823B (zh) 2012-05-23
JP4844854B2 (ja) 2011-12-28
EP2192764A1 (en) 2010-06-02
US20100182470A1 (en) 2010-07-22
JPWO2009031303A1 (ja) 2010-12-09
KR20100038445A (ko) 2010-04-14
KR101090149B1 (ko) 2011-12-06
TW200922309A (en) 2009-05-16
CN101796823A (zh) 2010-08-04
WO2009031303A1 (ja) 2009-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI401949B (zh) Solid - state photographic elements and photographic devices
TWI405462B (zh) Solid state photographic element and its driving method
TWI458346B (zh) Solid - state photographic element and its driving method
TWI444040B (zh) Solid-state imaging element
KR101126322B1 (ko) 고체촬상소자
KR101945051B1 (ko) 전자 기기 및 전자 기기의 구동 방법
JP6412347B2 (ja) 画素回路およびこれを搭載した撮像装置
JP2013106231A (ja) 撮像装置